دانشگاه آزاد اسلامی واحد شاهرود
دانشکده فنی و مهندسی
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc.)
گرایش :
مهندسی شیمی
عنوان :
مطالعه ی فرایند خشک کردن سبزیجات با اندازه گیری ضریب انتقال جرم
استاد راهنما :
دکتر آرش نجفی
استاد مشاور:
دکتر حبیب الله میرزایی
نگارش:
سیده روجا رضایی نوایی
بهار 1391

ISLAMIC AZAD UNIVERSITY
Shahrood branch
Faculty of science-Department of chemical Engeneering
M.Sc. these
On Geneties
Subject:
Study of vegetable drying with mass transfer coefficient measurement
Thesis advisor:
Arash Najafi ph.d
Consulting Advisor:
Habibolah Mirzaei ph.d
By:
Seyedeh roja Rezaei Navaei
Spring 2012
تشكر و قدرداني
با حمد و سپاس به درگاه ايزد منان
بر خود لازم مي دانم تا بدين وسيله از تمامي عزيزاني که همواره در طول زندگي و در راه کسب علم و دانش ياري گر و مشوق من بودند و هر يک به نوعي بر اندوخته هاي علمي من افزودند، تشکر نمايم. همچنين مراتب سپاس و قدرداني خود را از اساتيد محترم و ارجمند، جناب آقاي دکتر آرش نجفی به پاس زحمات و راهنمايي هاي روشنگرشان و جناب آقاي دکتر حبیب الله میرزایی به پاس ياري و مشاوره در راه تهيه اين پايان نامه ابراز مي‌نمايم.در خاتمه با تجليل از زحمات و دلگرمي خانواده عزيزم که تهيه و نگارش اين پايان نامه بدون ياريهاي ايشان ناممکن مي نمود و همچنين ساير دوستان و ياراني که مرا در راه تهيه و تکميل اين پايان نامه تشويق و راهنمايي نموده اند، سلامت و سعادت اين عزيزان را از درگاه احديت مسئلت مي نمايم.
تقدیم به
همراهان همیشگی ام پدر و مادر عزیزم
فهرست
عنوانصفحه
چکیده…………………………………………………………………………………………………1
مقدمه ………………………………………………………………………………………………..2
فصل اول : روش های مستقیم خشک کردن
1-1استفاده از انرژی خورشید در خشک کردن…………………………………………………. 6
1-2 خشک کن های خورشیدی……………………………………………………………………..7
1-3 طبقه بندی خشک کن های خورشیدی ………………………………………………………. 9
فصل دوم:مفاهیم اساسی در روش های غیر مستقیم خشک کردن
2-1 اهمیت خشک کردن در صنایع………………………………………………………………11
2-2عملیات رطوبت زدایی ……………………………………………………………………….11
2-3 اصول خشک کردن………………………………………………………………………… 12
2-4 مفاهیم کاربردی در خشک کردن……………………………………………………………13
2-4-1-فشار بخار آب……………………………………………………………………………..13
2-4-2 دمای حباب خشک…………………………………………………………………………13
2-4-3 دمای حباب مرطوب ……………………………………………………………………..14
2-4-4 حرارت مرطوب ………………………………………………………………………….14
2-4-5 نقطه ی شبنم ………………………………………………………………………………15
2-4-6 فعالیت آبی…………………………………………………………………………………15
2-4-7 جذب ایزوترمی……………………………………………………………………………15
2-4-8 انواع آب در مواد غذایی………………………………………………………………….16
2-5 انواع رطوبت…………………………………………………………………………………17
2-5-1 رطوبت اولیه………………………………………………………………………………17
2-5-2 رطوبت ماکزیمم…………………………………………………………………………..17
2-5-3 رطوبت سطحی……………………………………………………………………………17
2-5-4 رطوبت تعادلی…………………………………………………………………………….18
2-5-5 رطوبت آزاد……………………………………………………………………………….18
2-5-6 رطوبت پیوندی …………………………………………………………………………..18
2-5-7 رطوبت غیرپیوندی……………………………………………………………………….18
2-5-8 رطوبت نمودار بیشینه…………………………………………………………………….19
2-5-9 رطوبت بحرانی……………………………………………………………………………19
2-5-10 رطوبت نهایی……………………………………………………………………………19
2-6 پارامترهای موثر در طراحی خشک کن ها………………………………………………..21
2-6-1 مشخصات مواد……………………………………………………………………………21
2-6-2 خواص ترمودینامیکی هوا………………………………………………………………..21
2-6-3 وضعیت آب درون ماده…………………………………………………………………..22
2-6-4 نحوه ی حرارت دهی به ماده…………………………………………………………….22
2-7 تعیین تجربی سرعت خشک کردن………………………………………………………….24
2-8 مکانیسم حرکت رطوبت در جامدات………………………………………………………..28
2-9 دسته بندی خشک کن ها……………………………………………………………………..37
2-10 بررسی خشک کن ها بر اساس نحوه ی تماس گاز جامد…………………………………38
2-11 معرفی چند نوع خشک کن کاربردی……………………………………………………..40
2-11-1 خشک کن سینی دار…………………………………………………………………….40
2-11-2 خشک کن پاششی………………………………………………………………………. 41
2-11-3 خشک کن استوانه ای……………………………………………………………………43
2-11-4 خشک کن با فیلم نازک …………………………………………………………………44
2-11-5 خشک کن نوارنقاله ای………………………………………………………………….45
2-11-6 خشک کن دوار………………………………………………………………………….45
2-11-7 خشک کن انجمادی………………………………………………………………………46
2-11-8 خشک کن بستر سیال……………………………………………………………………47
2-11-9 خشک کن سیلویی……………………………………………………………………….48
2-11-10 خشک کن کوره ای و اتاقکی…………………………………………………………48
2-11-11 خشک کن تونلی……………………………………………………………………….49
2-12 انتخاب خشک کن…………………………………………………………………………..51
فصل سوم : فرایند خشک کردن و اندازه گیر ضریب انتقال جرم
3-1 نفوذ و انتقال جرم ……………………………………………………………………………54
3-2 نفوذ در جامدات………………………………………………………………………………57
3-2-1 نفوذ مطابق قانون فیک……………………………………………………………………57
3-2-2 نفوذ ناپایا…………………………………………………………………………………..57
3-3ضرائب انتقال جرم……………………………………………………………………………59
3-4 مقدمه ای بر انتقال حرارت………………………………………………………………….63
3.5 اصول انتقال حرارت جابجایی……………………………………………………………….65
3-5-1 انتقال حرارت با جابجایی طبیعی…………………………………………………………66
3-5-2 انتقال حرارت با جابجایی اجباری………………………………………………………..68
3-6 انتقال همزمان جرم و حرارت……………………………………………………………….69
فصل چهارم: خواص مهندسی غذاها
4-1 خواص مهندسی غذاها……………………………………………………………………….72
4-1-1 خواص دمایی………………………………………………………………………………72
4-1-2 گرمای مخصوص…………………………………………………………………………73
4-1-3 نفوذ دمایی………………………………………………………………………………….74
4-2 خواص فیزیکی در مواد غذایی……………………………………………………………..76
4-2-1 دانسیته……………………………………………………………………………………..76
4-2-2 تخلخل………………………………………………………………………………………77
4-2-3 چروکیدگی…………………………………………………………………………………78
4-3 تغییر ساختار میوه ها وسبزی ها در مدت خشک شدن با هوا…………………………….78
4-3-1 تآثیر خشک کردن بر تغییرات ماکروسکوپی……………………………………………78
4-3-2 تآثیر خشک کردن بر چروکیدگی………………………………………………………..78
4-3-3 تآثیر خشک کردن بر خواص فیزیکی……………………………………………………79
4-3-4 تآثیر خشک کردن بر تخلخل……………………………………………………………..79
4-3-5 تآثیر خشک کردن بر دانسیته ی جرئی………………………………………………….79
4-3-6 تآثیر خشک کردن بر دانسیته ی ظاهری………………………………………………..80
4-3-7 تآثیر خشک کردن بر بافت……………………………………………………………….80
فصل پنجم:مواد و روش ها
5-1 مواد و روش ها………………………………………………………………………………81
5-2 مشاهدات………………………………………………………………………………………83
فصل ششم:محاسبات
6-1 آنالیز آماری………………………………………………………………………………….96
6-2 تعاریف مفاهیم در آنالیز آماری……………………………………………………………..97
6-3 تست ANOVA……………………………………………………………………………….100
6-4 محاسبات…………………………………………………………………………………….103
6-4-1 اندازه گیری مقدار حجم و سطح………………………………………………………..103
6-4-2محاسبه ی مقدارme……………………………………………………………………….104
6-4-3 محاسبه ی مقدار ماده ی خشک…………………………………………………………102
6-4-4 محاسبه ی مقدار ضریب انتقال جرم……………………………………………………117
6-5محاسبات آنالیز آماری………………………………………………………………………124
6-6 تست (ANOVA) برای مقایسه ی شرایط…………………………………………………132
فصل هفتم:بحث در نتایج،نتیجه گیری و پیشنهادات
7-1نتایج ……………………………………………………………………………………….. 136
منابع ……………………………………………………………………………………………..145
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………155
فهرست جدول ها :
2-14.جدول : معیار دسته بندی خشک کن ها…………………………………. …………………….37
3-2.جدول : روابط بین ضرائب انتقال جرم………………………………………………………….62
5-2.جدول :مشخصات فنی خشک کن آزمایشگاهی………………….. ……………………………..82
5-15.جدول : نتایج بدست آمده از خشک کردن کدو………… ……………………………………….90
5-16.جدول : نتایج بدست آمده از خشک کردن پیاز…………………………….. …………………..91
5-17.جدول : نتایج بدست آمده از خشک کردن سیب زمینی ………………………………………..92
6-1.جدول: جدول نتایج برای( one-way anova) …………………………………………………..100
6-2.جدول : جدول نتایج برای ( two-way anova)………………………………………………….102
6-3.جدول : جدول محاسبات آنالیز آماری برای(two-way anova)……………………………….103
6-4.جدول : نسبت حجم به سطح برای محاسبه ضریب انتقال جرم………………………………..104
6-5.جدول: مقادیر دما،رطوبت ورطوبت تعادلی در زمان آزمایش…………………………………105
6-6.جدول : مقادیر رطوبت برای کدو با روشن بودن فن دمای 90……………………………….106
6-7.جدول : مقادیر رطوبت برای کدو بدون روشن بودن فن دمای 90……………………………107
6-8.جدول : مقادیر رطوبت برای کدو با روشن بودن فن دمای 80……………………………….108
6-9.جدول: مقادیر رطوبت برای کدو با روشن بودن فن دمای 80…………………………………109
6-10.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز با روشن بودن فن دمای 80……………………………..110
6-11.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز بدون روشن بودن فن دمای 80……………………….111
6-12.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز با روشن بودن فن دمای 90……………………………..112
6-13.جدول : مقادیر رطوبت برای پیاز با روشن بودن فن دمای 90……………………………..113
6-14.جدول : مقادیر رطوبت برای سیب زمینی با روشن بودن فن دمای 80…………………….114
6-15.جدول : مقادیر رطوبت برای سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 80………………..115
6-16.جدول : مقادیر رطوبت برای سیب زمینی با روشن بودن فن دمای 90…………………….116
6-17.جدول: مقادیر رطوبت برای سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 90………………….117
6-18.جدول: مقادیر حاصل ازریگراسیون خطی برای کدو باروشن بودن فن و دمای90 درجه…118
6-19.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای کدو بدون روشن بودن فن و دمای 9 …118
6-20.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای کدو با روشن بودن فن و دمای80…….119
6-21.جدول : مقادیرحاصل از ریگراسیون خطی برای کدو بدون روشن بودن فن ودمای 80 …119
6-22.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز با روشن بودن فن و دمای 80 …..120
6-23.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز بدون روشن بودن فن و دمای80….120
6-24.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز با روشن بودن فن و دمای 90 ……121
6-25.جدول : مقادیر حاصل از ریگراسیون خطی برای پیاز بدون روشن بودن فن و دمای 90…121
6-26.جدول :مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی برای سیب زمینی باروشن بودن فن ودمای 80..122
6-27.جدول :مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 80…..122
6-28.جدول : مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی سیب زمینی باروشن بودن فن و دمای90…….123
6-29.جدول :مقادیرحاصل ازریگراسیون خطی سیب زمینی بدون روشن بودن فن دمای 90…..123
6-30.جدول : مقادیر hm برای کدو……………………………………………………………………124
6-31.جدول : مجموع hm ها برای کدو………………………………………………………………125
6-32.جدول : جدول محاسبات آنالیز آماری برای (two-way anova ) ……………………………126
6-33.جدول : مقادیر hm برای پیاز……………………………………………………………………127
6-34.جدول : مجموع hm ها برای پیاز………………………………………………………………127
6-35.جدول : جدول محاسبات آنالیز آماری برای(( two-way anova ……………………………..128
6-36.جدول : مقادیرhm برای سیب زمینی…………………………………………………………. 129
6-37.جدول : مجموع hm ها برای سیب زمینی……………………………………………………..130
6-38.جدول : محاسبات آنالیز آماری برای ( two-way anova)……………………………………131
6-39.جدول : جدول متوسط ضرائب انتقال جرم…………………………………………………….131
6-40.جدول: مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت فن دار دمای 80………………..132
6-41.جدول :مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت فن دار دمای90………………..133
6-42.جدول : مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت بدون فن دمای 80…………….134
6-43.جدول :مقایسه تست ANOVA برای سه نوع سبزی حالت بدون فن دمای90………………135
فهر ست شکل ها :
2-1.شکل : منحنی های جذب ایزوترمی……………………………………………………………….16
2-2.شکل : مقایسه ی گرافیکی انواع رطوبت…………………………………………………………20
2-3.شکل : میزان رطوبت تعادلی بعضی جامدات در دمای 25……………………………………..20
2-4.شکل : منحنی مقدار رطوبت آزاد نسبت به زمان…………………………………………………24
2-5.شکل : منحنی شدت خشک شدن برحسب مقدار رطوبت آزاد……………………………………25
2-6.شکل : منحنی های شدت خشک شدن……………………………………………………………..27
2-7 .شکل : مقایسه تأثیر ضخامت جسم در ناحیه تبخیر با شدت نزولی……………………………..31
2-8.شکل : اثر مویینگی در خشک کردن………………………………………………………………33
2-9.شکل : توزیع رطوبت در یک فرایند خشک شدن در ناحیه ی اول مرحله شدت نزولی………..34
2-10.شکل : توزیع رطوبت در یک فرایند خشک شدن در ناحیه ی دوم مرحله شدت نزولی………35
2-11.شکل : توزیع رطوبت در انتهای یک فرایند خشک شدن……………………………………….36
2-13.شکل : حرکت گاز از روی بستر ایستایی از جامدات…………………………………………..38
2-14.شکل : عبو گاز از درون بستر مشبک جامدات…………………………………………………38
2-15.شکل : عبورگاز ازدرون خشک کن بستر سیال و خشک کن دوار……………………………39
2-16.شکل : حرکت هم جهت گاز و جامد در خشک کن با نقاله بادی……………………………….39
2-17.شکل : تصویری از خشک کن سینی دار………………………………………………………..41
2-18.شکل : الگوی جریان در خشک کن های پاششی……………………………………………….43
2-19.شکل : تصویری از خشک کن بشکه ای………………………………………………………..44
2-20.شکل : تصویری از خشک کن انجمادی…………………………………………………………47
2-21.شکل : تصاویری از خشک کن تونلی…………………………………………………………..50
3-1.شکل : نفوذ غیرمداوم در یک قطعه……………………………………………………………….58
3-3.شکل : انتقال حرارت هدایتی از دیوار…………………………………………………………….64
3-4.شکل : اثر انتقال جرم بر انتقال حرارت…………………………………………………………..70
5-1.شکل : تصویری از خشک کن آزمایشگاهی به کار رفته………………………………………..81
5-3.شکل : سیب زمینی خشک شده در 80درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………84
5-4.شکل : سیب زمینی خشک شده در 90درجه سانتی گراد با روشن بودن فن…………………… 84
5-5.شکل : سیب زمینی خشک شده در 90درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن………………..85
5-6.شکل : سیب زمینی خشک شده در 80درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن………………..85
5-7.شکل : پیاز خشک شده در 80درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………..86
5-8.شکل : پیاز خشک شده در 90درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………..86
5-9.شکل : پیاز خشک شده در 90درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن…………………………87
5-10.شکل : پیاز خشک شده در 80درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن……………………….87
5-11.شکل : کدو خشک شده در 80درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………88
5-12.شکل : کدو خشک شده در 90درجه سانتی گراد با روشن بودن فن……………………………88
5-13.شکل : کدو خشک شده در 90درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن……………………….89
5-14.شکل : کدو خشک شده در 80درجه سانتی گراد بدون روشن بودن فن……………………….89
پ نمودار رطوبت سنجی ……………………………………………………………………………..141
پ جداول مربوط به توزیع-F برای آنالیز آماری……………………………………………………..143
چکیده
كمتر از دو قرن است كه تهيه و توزيع غذا به صورت تجاري وبه تدريج به صورت نوين امروز در آمده است تا جائيكه هر نوع فرآورده يا محصول در هر فصلي قابل خريد گشته است ولي از آنجا كه غذا ماده اي فاسد شدني است روش هاي متفاوتي براي نگهداري طولاني مدت از مواد غذايي بوجود آمده است. بر اساس اطلاعات و آمار داده شده در ايران به علت نبود امكانات كافي جهت نگهداري يك سوم توليد ميوه ها و سبزي ها ازبين مي رود.خشك كردن محصولات كشاورزي مخصوصا سبزيجات يكي از قديمي ترين روش ها براي نگهداري غذاهاست كه بشر مي شناسد.در واقع خشك كردن جدا كردن رطوبت از محصولات تا زمانيست كه از فساد دور شوند و ارزش غذايي آنها نيز حفظ گردد محصولات به روش هاي مستقيم ویا سنتی ( باانرژي خورشيدي ) و روش هاي غير مستقيم ( روشهای صنعتی و دستگاهی ) خشك مي شوند. روش‌های سنتی خشک کردن بر کیفیت محصول تاثیرات منفی می‌ گذارد، مانند افزایش چروکیدگی بافت، سخت شدن سطح محصول، تغییرات نامطلوب در رنگ، عطر، ‌طعم، وکاهش ارزش غذایی آن همچنین در مزرعه و در فضای باز احتمال آلوده شدن محصولات به گرد و غبار و ایجاد آلودگی توسط حشرات و پرندگان وجود دارد بنابراین خشک کردن به روش غیر مستقیم نسبت به روش مستقیم نتایج مطلوب تری بر محصولات دارد پس لازم است که خشک کردن با روش غیر مستقیم و استفاده از خشک کن های صنعتی توسعه پیدا کنند. در این تحقیق، اثر انتقال حرارت جابجایی، دما و نوع سبزی روی ضریب انتقال جرم در فرآیند خشک کردن سیب زمینی، کدو و پیاز توسط خشک کن آزمایشگاهی (آون) بررسی شد و ضریب انتقال جرم اندازه گیری و محاسبه گردید. نتایج نشان دادند که افزایش دما باعث افزایش ضریب انتقال جرم می شود و این ضریب در حالت جابجایی اجباری از طبیعی بیشتر است و نوع سبزی فقط در حالت انتقال حرارت جابجایی طبیعی بر ضریب انتقال جرم موثر است. افزایش دما و نوع انتقال حرارت جابجایی بر روی هم اثر متقابل داشته و نوع انتقال حرارت جابجایی نسبت به دما در افزایش انتقال جرم موثرتر است. در تحقیق حاضر می توان اظهار کرد که بهتر است از جابجایی اجباری با تهویه مناسب استفاده شود که در طراحی خشک کن نوع سبزی دخالت نداشته باشد و نیز از انرژی کمتری استفاده شود.
کلمات کلیدی: خشک کردن ، ضریب انتقال جرم ، سبزیجات
مقدمه
اگرچه صنايع غذايي مانند بسياري از علوم ديگر با روش هاي سنتي شروع شد اما امروزه اين صنايع نه تنها علمي پیچيده به شمار مي رود بلكه در پيشرفت علوم وابسته نقش بسيار مهمي دارد و اين واقعيت روشن مي شود كه در صنايع غذايي ديگر نمي توان متكي به تجربيات سنتي بود بلكه بايد با بهره گيري هرچه بيشتر اين سنت ها با استفاده از متخصصين در زمينه هاي علمي مختلف يك واحد موفق وپيشرفته را تشكيل داد. كمتر از دو قرن است كه تهيه و توزيع غذا به صورت تجاري وبه تدريج به صورت نوين امروز در آمده است تا جائيكه هر نوع فرآورده يا محصول در هر فصلي قابل خريد گشته است ولي از آنجا كه غذا ماده اي فاسد شدني است روش هاي متفاوتي براي نگهداري طولاني مدت از مواد غذايي بوجود آمده است. ميوه ها وسبزي ها محصولات كشاورزي هستند كه غني از ويتامين ها مي باشند و داراي غلظت بالاي رطوبت و چربي پايين هستند و به خاطر حضور رطوبت زياد سرعت فاسد شدن بالاي دارند. اگرچه توليد ميوه ها وسبزي ها در جهان افزايش داشته ولي اين افزايش توليد متناسب با رشد جمعيت نبوده و پاسخگوي نياز جمعيت نمي باشد. هدر رفتن ميوه ها وسبزي ها به علت فعاليت بيولوژيكي و بيوشيميايي محصولات تازه ، قرار گرفتن در شرايط نامساعد انبار سازي ، جابجايي و بازار هاي فقير خارجي مي باشد.بطوريكه برآورد مي شود كه 25% از سبزيجات در دوره اي كه حداكثر توليد وجود دارد به هدر مي روند. و بر اساس اطلاعات و آمار داده شده در ايران به علت نبود امكانات كافي جهت نگهداري يك سوم توليد ميوه ها وسبزي ها ازبين مي رود. با كم كردن محتواي رطوبت در ميوه ها وسبزي ها كه باعث كاهش فعاليت ميكروارگانيسم ها و قارچ ها مي شود مي توان از فسادشان جلوگيري كرد. فعاليت هاي ميكروبي زمانيكه محتواي رطوبت محصول بالاي 10% باشد در حداكثر قرار دارد بطوريكه محتواي رطوبت بالای db))13/4% و يا (wb)4% براي سبزي ها ميتواند باعث فساد گردد. به همين منظور براي نگهداري محصولات كشاورزي و انبار كردن آنها بايد رطوبت را كاهش داده و در واقع آنها را خشك كنيم (تا رطوبت حدود 5%) تا از حمله و فساد توسط فعاليت هاي ميكروارگانيسم ها و قارچ ها جلوگيري كنيم. خشك كردن محصولات كشاورزي مخصوصا سبزيجات يكي از قديمي ترين روش ها براي نگهداري غذاهاست كه بشر مي شناسد. در واقع خشك كردن جدا كردن رطوبت از محصولات تا زمانيست كه از فساد دور شوند و ارزش غذايي آنها نيز حفظ گردد.یکی از مهمترین تغییرات فیزیکی که طی فرایند خشک کردن در مواد غذایی ایجاد می شود کاهش حجم آن است از دست دادن آب و گرم شدن باعث ایجاد تنش در ساختار سلولی مواد غذایی می گردد که نتیجه ی آن تغییرات شکل و کاهش ابعاد آن است. بطوریکه تغییر شکل و کاهش حجم در اکثر موارد یکی از ویژگی های منفی در نظر مصرف کننده بشمار می آید.مواد غذایی که تحت شرایط بهینه خشک می شوند صدمه ی کمتری متحمل شده و سریع تر و کامل تر جذب آب می کنند. خشک کردن خصوصیات سطحی ماده غذایی را تغییر می دهد. همانطور که اشاره شد اغلب محصولات کشاورزی فسادپذیرند بنابراین بایستی سریعأ مصرف شوند یا اینکه برای مصارف بعدی تحت شرایط کنترل شده فرآوری و نگهداری گردد که خشک کردن یکی از روش های مطلوب نگهداری است.
محصولات به روش هاي مستقيم ویا سنتی (باانرژي خورشيدي) و روش هاي غير مستقيم (روشهای صنعتی و دستگاهی) خشك مي شوند
مقایسه خشک کردن به روش صنعتی و سنتی
1-روش‌های سنتی خشک کردن بر کیفیت محصول تاثیرات منفی می‌ گذارد، مانند افزایش چروکیدگی بافت، سخت شدن سطح محصول، تغییرات نامطلوب در رنگ، عطر، ‌طعم، وکاهش ارزش غذایی آن.
2-در خشک کردن مواد غذایی به روش صنعتی می توان آب و هوای محیط خشک کن را کنترل کرد ولی در خشک کردن آفتابی این عمل انجام نمی گیرد و آب و هوا غیر قابل کنترل است.
3-مواد غذایی خشک شده در خشک کن صنعتی نسبت به مواد غذایی خشک شده به وسیله ی آفتاب دارای کیفیت بهتری هستند.
4-برای انجام عملیات خشک کردن به روش صنعتی به محیط کمتری نیاز است ولی در خشک کردن به روش سنتی تقریبا محصول هر 8 تا 5/8 هکتار سطح زیر کشت به نیم هکتار زمین برای خشک کردن احتیاج دارد.
5-شرایط بهداشتی در کارخانه و داخل دستگاه های خشک کن قابل کنترل است ولی در مزرعه و در فضای باز احتمال آلوده شدن محصولات به گرد وغبار وایجاد آلودگی توسط حشرات و پرندگان وجود دارد.
6-خشک کردن صنعتی نسبت به خشک کردن سنتی هزینه ی بیشتری را در تولید محصولات به خود اختصاص می دهد با این همه به دلیل کیفیت بهتر مواد غذایی خشک شده به روش صنعتی دارای ارزش پولی بیشتری هستند.
7-هنگام خشک کردن مواد غذایی به وسیله ی نور خورشید بافت های این مواد در اثر تنفس مداوم کاهش می یابد که این عمل با کاهش مواد قندی به وسیله ی تخمیر توام است که کمتر از مواد قندی در مواد خشک شده با خشک کن صنعتی است.
8-تحت شرایط یکسان و مطلوب رنگ میوه های خشک شده با نور خورشید نسبت به رنگ میوه های خشک شده به روش صنعتی می تواند از کیفیت بهتری برخوردار باشند همچنین برخی از میوه های نارس در طول دوره ی خشک شدن با نور خورشید بطور آهسته و مداوم تغییر رنگ می دهند ولی این عمل در طول دوره خشک شدن به روش صنعتی رخ نمی دهد.
9-معمولأ هنگام پخت و عمل آوری کیفیت مواد غذایی خشک شده به روش صنعتی نسبت به مواد غذایی خشک شده با نور خورشید بالاتر است هرچند که محصولاتی چون گوشت حیوانات و ماهی که به روش سنتی خشک شده اند بیشتر مورد توجه قرار می گیرند.
10-خشک کردن مواد غذایی با نور خورشید هزینه ی کمتری را در بر می گیرد اما از نظر مدت زمان خشک شده و بالا بردن کیفیت مواد غذایی خشک شده به روش صنعتی با صرفه تر و مناسب تر است همچنین در بسیاری از کشورها که کشاورزی در سطح وسیعی از آن صورت می گیرد ولی دارای آب و هوای مساعدی نیستند خشک کردن به روش سنتی در سطح گسترده و مطلوب نمی تواند عملی باشد.
در این تحقیق اثر عوامل مختلف مثل دما ،نوع سبزی و نوع جابجایی هوا بر میزان ضریب انتقال جرم در فرایند خشک کردن سبزیجات توسط خشک کن آزمایشگاهی بررسی شد تا بتوان برای توسعه وکاربردی تر کردن روش های صنعتی خشک کردن تصمیم گیری بهتری داشت.
فصل اول
روش های مستقیم خشک کردن
خشک کردن به روش مستقیم
برخى انرژیهاى تجدید پذیر را تنها امید بقاى کره زمین دانسته‌اند، در حالى که عده‌اى آنرا منبعى حاشیه‌اى با ظرفیت محدود به حساب مى‌آورند. از سویى منابع سوخت فسیلى پایان پذیر و تجدیدناپذیر است و باید از انرژیهاى تجدید پذیر مانند انرژى خورشیدى که این امکان بالقوه را دارد که سهم عمده اى در تأمین انرژى جهانى در آینده داشته باشد استفاده کرد. از طرفی دلایل زیادی وجود دارد كه سهم استفاده از انرژی خورشید را در ۲۰ سال آینده بسیار محدود می كند. اهمیت این محدودیت، همراه با الگوهای مصرف و اولویت های ملی تغییر می یابد. یكی از محدودیت های عمده در استفاده از انرژی خورشیدی، عدم كارآیی اقتصادی سیستم های خورشیدی اولیه در برابر سیستم های تكامل یافته با سوخت فسیلی است كه با افزایش قیمت سوخت های معمولی و اقتصادی تر كردن دستگاه های خورشیدی با حجم تولید بیشتر، گرایش به استفاده از این گونه انرژی را شتاب می بخشید. محور دیگر معادله اجتماعی انرژی خورشیدی، توسعه مهارت های فنی در میان طراحان، نصابان و تعمیركاران بسیاری از دستگاه هایی است كه به طور وسیع در سراسر جهان توزیع می شوند. با توجه به دورنمای فراگیری انرژی خورشیدی و با توجه به كل سرمایه در دسترس برای سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی كه در ۳۰ سال آینده به ۱۰ درصد كل سهام انرژی جهان محدود خواهد شد، به این نتیجه می توان رسید كه انرژی خورشیدی دست كم زودتر از سال ۲۰3۰ نمی تواند جانشین اصلی انرژی سوخت های فسیلی شود. كشورها نیز در زمینه سرمایه گذاری در این بخش با محدودیت روبه رو هستند که در کشورهای در حال توسعه شدیدتر است آلمان كه با پیامدهای افزایش شدید بهای نفت دست به گریبان بوده ، هم اكنون درصدد گسترش دادن نیروگاه های بسیار بزرگ است. اخیراً بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی در این كشور گشایش یافت. در کنار محدودیت هاى اقتصادى لازم است انرژى خورشیدى و مزیتهاى استفاده از آن را با آموزش در محتواى فرهنگى و به منظور ارتقاى سطح آگاهى آنان وارد زندگى مردم ساخت.همچنین از محدودیت های دیگر انرژی خورشیدی این است که دستگاههای برقی بزرگ را نمی‌توان به راحتی با نیروی خورشید روشن کرد، این دستگاهها برق زیادی مصرف می‌کنند که برای تولید آن باید تعداد زیادی باتری خورشیدی را بکار گرفت. علاوه بر آن برای قراردادن باتریها در هوای باز و رو به خورشید ، بام یا زمین بزرگی لازم است. مشکل دیگر آن است که خورشید همیشه نمی‌تابد. مثلا با غروب خورشید شب از راه می‌رسد و در زمستان نیز خیلی وقتها خورشید پشت ابرهایی که آسمان را می‌پوشانند پنهان می‌شود. پس باید راههایی بیابیم و انرژی خورشید را برای چنین وقتهایی ذخیره کنیم.
1-1استفاده از انرژی خورشیدی در خشک کردن:
از میان انواع مختلف منابع انرژی نو پاک و حافظ محیط زیست، انرژی خورشیدی از مهمترین آنهاست. استفاده از این نوع انرژی زمانی اهمیت بیشتری پیدا می کند که توجه بیشتری به بحران پایان یافتن منابع انرژی تجدیدناپذیر و مسأله ی آلودگی محیط زیست وجود داشته باشد.در کشور ایران بیشتر از روش های خشک کردن خورشیدی سنتی استفاده می شود ولی مشکلات موجود در روش خشک کردن سنتی موجب افت کمی و کیفی در محصول می شود. در بسیاری از مناطق خرید خشک کن های صنعتی برای کشاورزان از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و کشاورزان خرده پا به ندرت از این تجهیزات استفاده می کنند لذا استفاده از انرژی خورشیدی بصورت کنترل شده بسیار جذاب خواهد بود.
خشك كردن توسط نور خورشيد ناكارامد تر از روش غير مستقيم است چون مشكلاتي مانند تلفات، نسبت خشك شدن غير كنترل شده، آلودگي با پرندگان، حشرات، حيوانات و گرد وغبار را دارد و باعث آسيب به طعم، رنگ و مزه محصولات مي شوند. خشك كردن محصولات كشاورزي جهت نگهداري توسط انرژي خورشيد سابقه طولاني دارد.در كشورهاي در حال توسعه كه بيشتر در مناطق حاره و شبه حاره قرار دارند به علت شرايط نا مناسب انبارها و سردخانه ها، وضعيت حمل ونقل، بسته بندي، راههاي نا مناسب از محل هاي توليد تا مصرف بيش از 30%محصولات كشاورزان از بين ميرود. خشك كردن خورشيدي مواد غذايي در مناطقي كه رطوبت نسبي هوا كمتر از 60 درصد و دماي هوا بالاتر از 22 درجه سانتيگراد و داراي تعداد زيادي روز افتابي است کارآمدتر است.در مقایسه با سایر فعالیت ها جهت نگهداری مواد غذایی خشک کردن انرژی زیادی مصرف می کند در ایالتهای مرکزی آمریکا حدود 60 درصد کل انرژی برای تولید ماده ی خشک مصرف می شود استفاده از انرژی خورشید برای خشک کردن دانه ها و میوه ها از پرکاریرد
ترین روش ها می باشد آسان ترین و ارزان ترین روش خشک کردن دانه ها در مزرعه و در معرض تابش مستقیم نور خورشید است عیب این روش همانطور که قبلأ گفته شد علاوه بر دیرتر خشک شدن این است که محصول در معرض حمله ی حشرات و پرندگان ، باد و آلودگی محیط زیست است.
مهمترين محصولاتي كه ميتوان با استفاده از خشك كن خورشيدي انها را خشك نمود به شرح زير است:
سیب ،انواع توت ،ادویه ، زردآلو، انجیر ، گیاهان دارویی ، سیر ، انواع قارچ ها ، سیب زمینی شیرین ، پیاز ، انواع فلفل ها ،زنجفیل ، لیمو شیرین ، برش های پرتقال ، انبه ، انگور ، برش های خربزه ، سبزیجات ، گوجه فرنگی ، چای ،قهوه ، برنج ، کاکائو ، موز ، آناناس ، نارگیل ، خرما ، گوشت ، ماهی
1-2خشک کن های خورشیدی
اين خشك كن ها در مقايسه با روش هاي سنتي به علت داشتن حصار از ضايعات و خسارات وارده به محصول در اثر باران، گرد و غبار، حشرات، پرندگان، حيوانات و الودگي از طريق هوا جلوگيري كرده و بدين طريق باعث بهبود كيفيت محصولات ميشود. همچنين محصولات خشك شده در برابر اثرات مضر نور خورشيد حفظ خواهند شد.خشك كردن با تشعشع مستقيم خورشيد به شدت انرژي خورشيدي و گرماي هواي اطراف بستگي دارد. زمانيكه باران مي بارد، انرژي خورشيدي پايين و رطوبت نسبي هوا بالاست در اين شرايط مدت خشك شدن طولاني است و نتايج بدي براي محصول حاصل مي شود. انواع كابيني ساده ترين و ارزان ترين نوع خشك كن هاي خورشيدي هستند كه معمولا براي خشك كردن محصولات كشاورزي از قبيل ميوه ها،سبزي ها و ادويه ها در مقادير كم استفاده مي شود. سیستم های خشک کن خورشیدی به سه نوع مستقیم ، غیر مستقیم و مختلط تقسیم بندی می شوند در سیستم غیر مستقیم انرژی خورشیدی در یک جمع کننده جداگانه جذب شده باعث گرم شدن هوای عبوری از درون این جمع کننده گشته و سپس این انرژی توسط محصول جذب شده و باعث خشک شدن آن می شود در این روش محصول در معرض تابش مستقیم خورشید نمی باشد. در نوع مستقیم اتاقک خشک کن حاوی محصول بوده و انرژی خورشیدی بطور مستقیم از روی پوشش شفاف محصول می تابد. سیستم نوع مختلط ترکیبی از هر دو نوع مستقیم و غیر مستقیم است. خشک کن خورشیدی می تواند از جهت دیگر به دو نوع فعال و غیر فعال تقسیم بندی شود اصول کار نوع غیر فعال بر اساس اختلاف دما و نتیجتأ اختلاف دانسیته ی هوای بیرون و درون اتاقک خشک کن است این اختلاف دانسیته باعث ایجاد نیروی شناوری محرک برای هوا شده تا در طول بستر خشک کن به حرکت درآید به عبارت دیگر این سیستم نیاز به فن الکتریکی جهت راه اندازی هوا در طول بستر محصول نداشته و جریان هوا بصورت جابجایی آزاد است در حالیکه نوع فعال برای به راه انداختن هوا در طول بستر محصول نیازمند فن الکتریکی است.
تحقیقات زیادی درمورد خشک کردن توسط خورشید و خشک کن های کابینتی انجام گرفته است.در تحقیقی که توسط مرادی و زمردیان انجام گرفت از یک دستگاه خشک کن خورشیدی کابینتی به منظور خشک کردن لایه ی نازک زیره ی سبز استفاده شد.ان خشک کن خورشیدی در چهار دبی مختلف هوای خشک کننده (سه جریان فعال به همراه جریان غیر فعال ) در حالت تابش غیرمستقیم به کار برده شد. آزمایشات در قالب طرح ساده ی کاملأ تصادفی در سه تکرار انجام گرفت مقدار رطوبت زیره ی سبز در هر زمان نمونه برداری در طول زمان یکسان خشک شدن (90 دقیقه برای همه ی آزمایشات ) برای این آزمایشات مورد ارزیابی قرار گرفت متوسط رطوبت اولیه ی دانه های زیره 5/43 % بر پایه ی خشک بود و قرار بود نمونه ها در مدت 90 دقیقه داخل دستگاه قرار داده شوند تا خشک گردند (متوسط 8 بر پایه ی خشک ) فاکتور دبی هوای خشک کننده اثر معنی داری بر این درصد رطوبت داشت و در نهایت جریان غیرفعال هوای خشک کننده به عنوان بهترین حالت برای خشک کردن زیره ی سبز انتخاب گردید. بلا و زامان خشک کردن لایه ی نازک برنج را در محیط روباز ، نوع کابینتی و نوع مختلط گزارش کردند و نتایج نشان داد که نوع مختلط از نظر زمان خشک شدن نسبت به دو نوع دیگر ارجحیت دارد.یالزید و ارتکین یک خشک کن خورشیدی غیر مستقیم با جابجایی اجباری طراحی کردند از این خشک کن برای خشک کردن کدوتنبل ، فلفل سبز ، لوبیا سبز و پیاز بصورت لایه ی نازک استفاده شدبرای مطالعه ی تأثیر دبی هوا بر سرعت خشک شدن از سه جریان مختلف هوا استفاده شد و همچنین مقداری از محصول بصورت طبیعی خشک شد سرعت خشک شدن به شکل معنی داری تحت تأثیر سرعت هوای خشک کننده بود. با افزایش سرعت هوا سرعت خشک شدن فلفل سبز و لوبیای سبز افزایش یافت و سرعت خشک شدن پیاز و کدو تنبل کاهش یافت در کلیه ی نمونه ها در حالت خشک شدن طبیعی زیر نور خورشید ودر فضای باز سرعت خشک شدن افزایش یافت. يكي از روشهاي افزايش ظرفيت خشك كن، بدون افزايش مساحت آن، استفاده از سيني ها يا قفسه هاي چند طبقه است. لايه هاي نازكي از ميوه ها، سبزي ها و غيره جهت خشك شدن روي قفسه هاي مشبك پهن مي شوند. جريان هوا از طريق جابجايي طبيعي از ميان كلكتور و مواد موجود در قفسه ها عبور كرده و هواي مرطوب از دريچه هاي بالا خارج مي شود.
1-3طبقه بندي خشك كن هاي خورشيدي:
اين خشك كن ها بر حسب روش گرمايي يا طريقي كه گرما از تشعشعات خورشيدي مشتق گردد طبقه بندي ميشوند.
– خشك كن هاي خورشيدي طبيعي:
كه از تشعشع طبيعي در محيط و از درجه حرارت و رطوبت و حركت هوا در محيط طبيعي براي خشك كردنمحصولات استفاده مي كنند.
– خشك كن هاي خورشيدي به طريق مستقيم:
در اين روش موادي كه بايد خشك شوند در يك فضاي بسته قرار داده مي شوند كه داراي يك پوشش شفاف مانند شيشه مي باشد؛ حرارت ناشي از تشعشع خورشيد توسط سطح مواد داخل محفظه جذب مي شوند. اين حرارت موجب تبخير رطوبت مي گردد. و همچنین باعث انبساط هواي درون محفظه و در نتيجه آن تخليه رطوبت مي گردد.
– خشك كن هاي خورشيدي غير مستقيم:
هوا توسط كلكتور خورشيدي گرم شده به داخل اتاقي كه محصولات درون آن قرار دارند وارد مي شود تا عمل خشك شدن را انجام دهد در روش غير مستقيم هوا در اطراف محصول بخصوص در خشك كن هاي سيني دار به گردش در مي آيد و براي غذاها با حجم رطوبت بالا بسيار كارآمد تر است.با برش دادن و پخش يكنواخت محصولات و افزايش سطح تماس با هواي داغ، خشك كردن بهتر و آسان تر انجام مي شود. انتخاب گرماي متوسط و پايا، افزايش چرخش هوا در اطراف محصول، جدا كردن مساحتي كه در معرض منبع گرمايي نيست و اجتناب از گرماي مستقيم باعث ايجاد ظاهر و كيفيت مناسبي در محصولات خواهد شد.
– خشك كن هاي خورشيدي تركيبي:
در اين روش از اثر مستقيم تشعشع انرژي خورشيدي استفاده مي گردد و در ضمن هوا قبلا توسط يك كلكتورمجزاپيش گرمايي مي شود تا عمل گرم شدن تسريع گردد.
خشك كن هاي خورشيدي –تكنيكي روشي بسيار مناسب در نواحي گرمسير است. زيرا در اين نواحي، نور خورشيد زياد٬ حرارت بالا و در طول سال نسبتا ثابت است . (هابر 1996) بيشتر از 200روش مختلف را براي خشك كردن بيان كرد كه حدود 20 روش اصلي و كاربردي تر است. در استفاده از خشك كن ها بايد سرعت مطلوب خشك كردن و محدوديت هاي كيفيتي محصولات خشك شده در نظر گرفته شود.
فصل دوم
مفاهیم اساسی در روش های غیر مستقیم خشک کردن
مفاهیم اساسی در روش های غیر مستقیم خشک کردن
2-1اهمیت خشک کردن در صنایع
اکثر فرایندها نیازمند خشک کردن هستند و خشک کردن اغلب آخرین مرحله فرایند محسوب می شود.
1-جلوگیری از فساد: باکتری ها در محیط مرطوب به سرعت رشد می کنند و به همین دلیل باید مواد غذایی زیر 10% رطوبت داشته باشد تا میکروبها قدرت رشد نداشته باشند.
2-کاهش مصرف انرژی: اگر مواد غذایی خشک نشود باید در یخچال نگهداری شود که انرژی و هزینه ی زیادی مصرف می شود.
3-سادگی حمل و نقل: کاهش وزن آب در مواد باعث آسانی حمل ونقل می شود
2-2عملیات رطوبت زدایی
اگر عملیات رطوبت زدایی از یک جسم جامد انجام شود به آن خشک کردن می گویند. مکانیسم های مهم حذف آب از جامدات بصورت زیر تقسیم می شود.
1-گرفتن آب از طریق روش ها مکانیکی مانند اعمال فشار و سانترفیوژ
2-گرفتن آب از طریق تبخیر (drying)
3-گرفتن آب به کمک مواد جاذب از طریق شیمیایی
در خشک کردن عامل انتقال انرژی هواست زمانیکه هوا گرم می شود پتانسیل رطوبت گیری آن بالا می رود ( رطوبت نسبی کاهش می یابد ) بنابراین در مبحث خشک کردن بطور همزمان انتقال جرم و انرژی مورد بحث قرار می گیرند.
2-3اصول خشك كردن
همانطور كه مي دانيم خشك كردن فرايند حذف رطوبت از طريق انتقال همزمان جرم و حرارت است. انتقال حرارت به دماي هواي خشك، رطوبت هوا، سرعت جريان هوا (دبي هوا) ، سطح ماده ي غذايي كه در معرض جريان هوا قرار دارد و فشار وابسته است. همچنين ماهيت فيزيكي ماده ي غذايي مانند درجه ي حرارت، تركيب، مقدار رطوبت تعيين كننده ي ميزان انتقال رطوبت هستند. ماده ي غذايي تا دماي خشك كردن حرارت داده مي شود سپس رطوبت از سطح محصول با سرعتي متناسب با مقدار رطوبت تبخير مي شود و زمانيكه به رطوبت بحراني نزديك مي شود سرعت خشك شدن كاهش مي يابد. رطوبت بحراني تابعي از سرعت خشك كردن است سرعت بالاي خشك كردن رطوبت بحراني را افزايش و سرعت خشک کردن را کاهش مي دهد.
در فرايند خشك كردن نكات زير قابل توجه مي باشد:
-وقتيكه هواي داغ در پايين غذاي مرطوب جريان دارد بخار آب از ميان لايه ي مرزي هوايي كه غذا را احاطه كرده است نفوذ پيدا مي كند و با حركت هوا حمل مي شود.
– گراديان فشار بخار براي رطوبت دروني غذا به هواي خشك ثابت است.
– لايه مرزي يك سدي براي انتقال حرارت و جدا كردن بخار آب در مدت خشك كردن است و اگر سرعت هوا بالا باشد ضخامت لايه ي مرزي نازك تر است و سرعت خشك شدن سريع تر است.
– خصوصيات هواي مورد نياز براي خشك كردن موفقيت آميز غذاي مرطوب داشتن دماي حباب خشك معتدلانه، سرعت هواي بالا و RH پايين.

2-4 مفاهیم کاربردی در خشک کردن
2-4-1فشار بخار آب(VP):
برای هر هواي مرطوب مي‌توان فشار بخار آب را همراه با تعداد مولكول‌هاي هواي خشك در نظر گرفت كه هر يك به طور مستقل فشاري را بوجود مي‌آورند كه مجموعه اين فشارها، فشار كل هواي مرطوب را تشكيل مي‌دهد. به عبارت ديگر مولكول‌هاي كل موجود در هواي مرطوب، فشار بخار آب معادل VP را در كل حرارت توليد مي‌كند. مولكول‌هاي هواي خشك موجود در هواي مرطوب نيز فشار هواي خشك aP را بوجود مي‌آورند.بنابراين فشار بخار آب به طور مستقيم به تعداد مولكول‌هاي موجود به هوا مرتبط است و هر چقدر اين تعداد افزايش يابد فشار بخار آب بيشتر مي‌شود. تا حدي كه در يك درجه حرارت ثابت هوا قادر به پذيرش مولكول‌هاي بيشتري نباشد. در اين شرايط هوا به شرايط اشباع خود رسيده است و تعداد مولكول‌هاي بخار آب موجود در هوا معرف فشار بخار اشباع آن در آن درجه حرارت خواهند بود كه آنرا با علامت VSP نمايش داده. مقدار VSP در هر هوا بستگي به درجه حرارت آن دارد بطوريكه هر چقدر دماي هوا افزايش يابد، عملاً ظرفيت پذيرش مولكول‌هاي بخار آب براي آن هوا بيشتر مي‌شود.
براي سهولت اين كار از اين رابطه رياضي و بررسي ساده‌تر چگونگي تاثير تغييرات دما بر روي فشار بخار اشباع هوا نتايج حاصل از اين رابطه رياضي را در جدولي به نام جدول فشار بخار اشباع وارد مي‌كنند. اگر هواي غير اشباع را با ثابت نگه داشتن ميزان فشار بخار آب آن يا ميزان رطوبت موجود در آن سرد كنيم هوا به شرايط اشباع خود نزديك خواهد شد. به گونه‌اي كه باتوجه به جدول فشار بخار اشباع نهايتاً در درجه حرارت حدود بيست درجه سانتي‌گراد به شرايط اشباع خود خواهد رسيد. اين درجه حرارت اشباع جديد كه درجه حرارت اشباع شدن هوا مي‌باشد به نام نقطه شبنم (dpT) خوانده مي‌شود و اگر هوا را در اين دما نيز سردتر كنيم طبيعي است به دليل كاهش بيشتر ظرفيت پذيرش بخار آب در اين هوا بخشي از مولكول‌هاي بخار آب موجود در آن از فاز هوا يا فاز گازي به صورت قظرات مايع جدا مي‌شود و سيستم يك پارچه هواي مرطوب به صورت دو فازي تبديل مي‌گردد. نكته مهم در اندازه‌گيري و مفهوم نقطه شبنم ثابت ماندن فشار بخار آب در طي سردكردن هوا مي‌باشد.
2-4-2دماي حباب خشك:
دمايي كه با دماسنج معمولي اندازه گيري مي شود.
2-4-3دماي حباب مرطوب:
با گذر سريع گاز از روي يك دماسنج، دماي حباب مرطوب اندازه گيري مي شود.[10]
2-4-4حرارت مرطوب:
مقدار BTU لازم براي اينكه درجه حرارت مخلوط هوا و بخار آب را در يك پوند هواي خشك يك درجه ي فارانهايت بالا ببرد.
درجه حرارت خشك و مرطوب هوا:
براي درك بهتر مفهوم اين دو فاكتور بهتر است به سيستم اندازه‌گيري اين دو فاكتور توجه شود. اين عمل داخل يك كانال كاملاً ايزوله از محيط اطراف انجام مي‌گيرد كه در داخل اين كانال در ابتداي مسير يك ترمومتر معمولي قرارداده شده و در ادامه كانال ترمومتر ديگري تعبيه شده كه اطراف حباب آن توسط يك پارچه كاملاً مرطوب شده و اشباع از رطوبت احاطه گرديده است. هواي مورد نظر با سرعت مشخصي به داخل كانال دميده مي‌شود. هنگاميكه اين هوا در مجاورت ترمومتر اول قرار مي‌گيرد پس از برقراري شرايط تعادلي دمايي را كه اين ترمومتر نشان مي‌دهد به نام درجه حرارت خشك هوا يا درجه حرارت حباب خشك يا درجه حرارتي كه توسط ترمومتري با حباب خشك اندازه‌گيري مي‌شود مي‌خوانند. هواي مورد نظر در ادامه مسير خود به ترمومتر دوم با حباب مرطوب مي‌رسد. بديهي است رطوبت موجود در پارچه تمايل به تبخير شدن به درون هوا را دارد و براي اين تبخير يا انتقال جرم نياز به انرژي حرارتي موجود دارد. باتوجه به ايزوله بودن سيستم اين انرژي حرارتي تنها بوسيله اجزاي سيستم يعني ترمومتر و هوا قابل تأمين شدن است. به دليل آنكه ترمومتر بخشي از انرژي حرارتي خود را در اختيار مي‌گذارد بتدريج با تبخير رطوبت دمايي را كه نشان مي‌دهد كاهش مي‌يابد و اين كار آنقدر ادامه مي‌يابد تا تبخير رطوبت از پارچه به درون جريان هوا به شرايط تعادلي خود برسد. يعني تعداد مولكول‌هاي تبخير شده از پارچه در واحد زمان با تعداد مولكول‌هايي كه از هوا به درون پارچه در واحد زمان وارد مي‌شود يكسان مي‌باشد. توجه به اين نكته حائز اهميت است كه ميزان رطوبت پارچه و هوا يكسان نخواهد شد بلكه صرفاً شرايط تعادلي برقرار مي‌شود. در اين شرايط ترمومتر دوم دماي ثابتي را نشان خواهد داد كه اين دماي ثابت به نام درجه حرارت حباب مرطوب با به اختصار درجه حرارت مرطوب هوا خوانده مي‌شود. با توجه به توضيحات درجه حرارت مرطوب هوا همواره از درجه حرارت خشك آن كمتر خواهد بود و تنها در شرايطي كه هواي مورد نظر هواي اشباعي باشد به دليل آنكه تبخير رطوبتي نداريم، افت دمايي نيز نخواهيم داشت و اين دو فاكتور با هم مساوي خواهد شد.
2-4-5نقطه ي شبنم:
دمايي كه در آن در اثر چگالش بخار نخستين قطره ي مايع ظاهر مي شوددر اين دما، دماي حباب مرطوب با دماي حباب خشك برابر است.
2-4-6فعاليت آبي:
معيار وجود آب قابل دسترس براي واكنش هاي شيميايي و رشد ميكروبي است.پس از تامين انرژي حرارتي براي تبخير آب ماده ي غذايي بايد ديد چگونه آب از مركز ماده ي غذايي به سطح آمده و تبخير مي شود .هنگاميكه تبخير از سطح ماده صورت مي گيرد و حركت و انتقال آب از تمام نقاط ماده به سطح



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید