شبیه‏ سازی عددی فرآیندهای انتقال رطوبت و گرما در خشک‏ کردن همرفتی هویج پیش‏ تیمار شده با امواج اولتراسوند و مایکروویو

ماشین های کشاورزی

مقاله 9، دوره 7، شماره 1 - شماره پیاپی 13، 1396، صفحه 97-113   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v7i1.38881

نویسندگان

رضا رستمی باروجی¹؛ سیدصادق سیدلو هریس^{* 1}؛ جلال دهقان نیا²

¹گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

خشک‏ کردن مواد غذایی، میوه ‏ها و سبزی‏ ها یک روش مناسب برای کاهش ضایعات پس از برداشت این محصولات می‏ باشد. هدف از این پژوهش، مطالعه عددی و تجربی انتقال گرما و رطوبت طی فرآیند خشک‏ کردن همرفتی هویج بود. نمونه‌های هویج تحت پیش ‏تیمار اولتراسوند با فرکانس 28 کیلوهرتز به مدت10 دقیقه و نیز پیش ‏تیمار مایکروویو با توان یک وات بر گرم به مدت 15 دقیقه قرار گرفتند. شبیه ‏سازی ناپایا و سه بعدی انتقال همزمان رطوبت و گرما با مجموعه ‏ای از شرایط اولیه و مرزی با روش اجزا محدود صورت گرفت. تأثیر پیش ‏تیمارهای مذکور در قالب ضریب انتشار مؤثر رطوبت اصلاح شده در معادلات انتقال جرم و حرارت لحاظ شد. نتایج نشان داد که استفاده از پیش ‏تیمار اولتراسوند باعث افزایش ضریب انتشار مؤثر رطوبت و استفاده از پیش‏ تیمار مایکروویو باعث کاهش رطوبت اولیه محصول و افزایش جزئی این ضریب می شود، به طوری که ضریب انتشار رطوبت در بدون استفاده از پیش تیمار به مقدار 62/7 مترمربع بر ثانیه و در استفاده از پیش ‏تیمار اولتراسوند و مایکروویو به‌ترتیب 09/9 و 72/7 متر مربع بر ثانیه بود. زمان خشک شدن نمونه‏ ها به‌طور میانگین با استفاده از پیش ‏تیمار اولتراسوند 3/15 درصد (31 دقیقه) کاهش یافت. مقایسه نتایج تجربی و پیش‏ بینی‏ شده پروفیل‏ های رطوبت و گرما نشان دادند که مدل‏ سازی مذکور توانسته با دقت قابل قبولی، ضریب همبستگی بالای90/99 درصد و خطای متوسط 9 درصد، پدیده ‏های انتقال جرم و حرارت را پیش‏ بینی نماید. بنابراین این مدل می ‏تواند به‌عنوان ابزار مناسب در بهینه ‏سازی طراحی‏ و تعیین بهینه پارامترهای عملکردی خشک‏کن استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

انتقال جرم و حرارت؛ اولتراسوند؛ ضریب نفوذ رطوبت؛ مدل سازی

مراجع