۷- حرکت مایع به علت اختلاف درجه حرارت
در مورد محصولات کشاورزی بیشتر مکانیزمهای حرکت از لوله‌های مویین و انتشار انجام می‌پذیرد(بی‌نام، ۱۳۷۲).
به طور کلی عمل خشک‌کردن تابع عوامل زیر است (Hall, 1971) :
۱- رطوبت اولیه ماده
۲- رطوبت نسبی محیط
۳- رطوبت تعادلی ماده (EMC)
۴- درجه حرارت محیط
۵- شکل و نوع ماده
از عوامل مهم فوق، رطوبت تعادلی است. مقدار رطوبت ماده بعد از آنکه مدت زمان نامحدودی در محیط ویژه‌ای از لحاظ درجه حرارت و رطوبت نسبی قرار گرفت، رطوبت تعادلی نامیده می شود. در واقع میزان رطوبتی است که فشار بخار درونی ماده با فشار بخار آب در محیط یکسان شود (Brooker et al. ۱۹۹۲). چندین مدل تجربی و تئوری برای تعیین رطوبت تعادلی وجود دارد که یکی از آنها معادله هندرسون[۴۵] می‌باشد .

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

(۲-۴)
RH: رطوبت نسبی (decimal)،
Me:رطوبت تعادلی (% d.b.)،
θabc: دمای مطلق محیط(K)،
i ,h :ثابتهایی براساس خصوصیات دانه.
برای دانه های ذرت، رابطه زیر برای رطوبت تعادلی معرفی گردیده است (Thompson, 1967):
۱-RH=exp[-k(T+C)(100Me)N] (۲-۵)
که در آن k=86510, N=1.8634, C=49.81 می باشد.
۲-۴- دسته‌بندی رطوبت موجود در دانه
رطوبت موجود در ماده غذایی به سه دسته تقسیم می‌شود (Trybal, 1990) :
۲-۴-۱ رطوبت آزاد[۴۶]:
آبی که به شکل لایه نازکی سطح ماده را پوشانده آب آزاد یا رطوبت آزاد گفته می‌شود (پهلوانزاده، ۱۳۷۷).
۲-۴-۲- رطوبت غیر پیوندی[۴۷]:
رطوبتی می باشد که فشار بخار تعادلی آن در ماده برابر با فشار بخار مایع در همان درجه حرارت می‌باشد. این رطوبت در خلل وفرج محصول قرار گرفته و تحت اثر نیروهای کششی سطحی قرار دارد (Trybal, 1990).
۲-۴-۳- رطوبت پیوندی[۴۸]:
رطوبتی می باشد که فشار بخار تعادلی آن در ماده کم تر از فشار بخار مایع در همان درجه حرارت می باشد. این رطوبت تحت اثر پیوند هیدروژنی و جاذبه مولکولی قرار دارد. تنها رطوبت آزاد وغیر پیوندی است که می تواند تبخیر شود و طی فرایند خشک کردن از ماده خارج شود (Trybal, 1990).
۲-۵- ویژگیهای هوای خشک‌کننده:
محیطی که غلات جهت خشک‌کردن در آن قرار می‌گیرند هوای مرطوب است که مخلوطی از هوای خشک و بخار آب است.گرچه نسبت وزنی بخار آب در هوایی که برای خشک‌کردن غلات به‌کار می‌رود همواره کمتر از یک دهم است، اما وجود مولکولهای آب تأثیرعمیقی در فرایند خشک‌کردن دارد. اصـطلاحات زیر برای تبیین خواص ترمودینامیکی هوای خشـک‌کـننده به کار می‌روند (Brooker et al., 1992).
فشار بخار[۴۹]:
فشار بخار آب ( Pv ) فشار جزئی اعمال شده توسط مولکولهای بخار آب موجود در هوای مرطوب می‌باشد. هنگامی که هوا کاملا توسط بخار آب اشباع باشد این فشار را فشار بخار اشباع می‌نامند (Pvs). فشار بخار هوای مطلوب برای خشک‌کردن غلات کم است (معمولا کمتر از۹/۶ kPaیا psia 7/14).
رطوبت نسبی[۵۰]:
رطوبت نسبی (φ)، نسبت مولی بخار آب موجود در هوا به نسبت مولی بخار آب در هوای اشباع در همان دما و فشار هوا است. به عبارت دیگر رطوبت نسبی، فشار بخار آب موجود در هوا به فشار بخار آب، در هوای اشباع در همان دما و فشار هوا است.
نسبت رطوبتی[۵۱]:
نسبت رطوبتی (W)، جرم بخار آب موجود در واحد جرم هوای خشک است. عبارات دیگری که برای این اصطلاح به کار می‌روند رطوبت مطلق[۵۲] یا رطوبت ویژه[۵۳] می‌باشد. نسبت رطوبـت هوایی که برای خشک‌کردن غلات بکار می‌رود پاییـن است و در دامنه ۰۰۵/۰ تا ۲/۰ کیلوگرم آب بر کیلوگرم هوای خشک قرار می‌گیرد. برای محاسبه نسبت رطوبت می‌توان از رابطه زیر استفاده کرد (Brooker et al., 1992).
(۲-۶)
P: فشار اتمسفر معادلkPa 32/101
درجه حرارت خشک[۵۴]:
دمای هوای مرطوبت است که به وسیله دما سنج معمولی بدست می‌آید.
دمای نقطه شبنم[۵۵]:
دمایی است که در آن میعان صورت می‌گیرد، هنگامی که هوا در یک نسبت رطوبت و فشار ثابت سرد شود. بنابراین دمای نقطه شبنم همان دمای اشباع در رطوبت مطلق و فشار بخار ثابت است.
درجه حرارت تر[۵۶]:
وقتی حباب دماسنج با فتیله تر پوشانده شود و در معرض جریان هوا با سرعت m/s 5 قرار گیرد، دمایی که دماسنج نشان می‌دهد دمای تر است.
حجم مخصوص[۵۷]:
حجم واحد جرم هوای خشک است.
آنتالپی[۵۸]:
انرژی ترمودینامیکی کل موجود در یک سیستم است. آنتالپی هوای مرطوب، مجموع انرژی بخار آب و هوای خشک در واحد جرم هوای خشک می‌باشد. آنتالپی هوایی که به منظور خشک‌کردن غلات استفاده می‌شود برابر با مجموع آنتالپی هوای خشک و بخار آب موجود در هوا است. آنتالپی بخار آب فوق گرم نیز برابر با مجموع آنتالپی بخار فوق گرم، تبخیر در نقطه شبنم و آب در نقطه شبنم است.
طی یک فرایند بی دررو[۵۹] مانند، خشک‌کردن، آنتالپی و درجه حرارت تر ثابت می‌ماند. درجه حرارت خشک[۶۰] کاهش و رطوبت مطلق، رطوبت نسبی، فشار بخار و نقطه شبنم افزایش می‌یابد. اگر بررسی بهتری روی خواص هوا در زمان خشک‌کردن در نمودار رطوبت‌سنجی انجام دهیم، شرایط به‌این ترتیب خواهد بود که،‌ در زمان ورود هوا به گرمکن، انرژی داخلی مولکولهای هوا بدلیل جذب انرژی گرمایی بالا رفته و در نتیجه آنتالپی آن افزایش می‌یابد. هنگام ورود هوا به خشک‌کن، هوای داغ از میان محصول عبور می‌کند و مقدار زیادی از حرارت هوا صرف گرمای نهان تبخیر آب موجود در دانه‌ها شده، که نتیجه آن بالا رفتن محتوای آب موجود در هوا به صورت بخار است. آنتالپی هوا ثابت مانده و درجه حرارت خشک آن کاهش و رطوبت نسبی و مطلق آن افزایش می‌یابد. به دلیل ثابت ماندن آنتالپی هوا و رسیدن آن به رطوبت اشباع دمای هوا برابر با دمای هوای تر خواهد شد (Izadifar and Mowla, 2000).
۲-۶- مراحل مختلف فرایند خشک کردن
فرایند خشک کردن شامل دو مرحله است (بی نام، ۱۳۷۲).
۲-۶-۱- مرحله با نرخ ثابت[۶۱]
در این مرحله خشک‌شدن، خروج آب همانند تبخیر از یک سطح آزاد آب صورت می گیرد. دمای جسم ثابت می ماند و برابر با دمای مرطوب هوا است. سرعت خشک شدن در این مرحله توسط نفوذ بخار آب به لایه هوای مجاور سطح جسم کنترل می شود. سرعت ثابت تبخیر آب در سطح جسم دلیل ثابت ماندن دمای سطح ماده خشک شونده می باشد که این دما تقریبا برابر با دمای تر هوا خواهد بود. اگر انتقال حرارت علاوه بر روش جابجایی بااستفاده از روش های دیگر نیز انجام شود دمای جسم بیشتر از دمای مرطوب هوا شده و سرعت خشک شدن افزایش خواهد یافت و زمانی فرامی رسد که سرعت حرکت مولکولهای آب از عمق جسم به سطح آن به قدری کاهش می یابد که سطح جسم شروع به خشک شدن کند. در این هنگام رطوبت باقی مانده در ماده خشک شونده را رطوبت بحرانی[۶۲] می نامند (بی نام، ۱۳۷۲). در این هنگام مرحله با نرخ نزولی[۶۳] آغاز می شود. معادله نرخ خشک شدن در مرحله ثابت به شکل زیر است (زمردیان. ۱۳۸۷).

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...