قدرت خشک کن میوه با آهنگ جرم و حرارت [معرفی میوه خشک کن] ✅ هیمورا

برآورد آهنگ قدرت خشک کن

برای انتخاب یک خشک کن مناسب، ابتدا لازم است آهنگ خشک کردن در دما و رطوبت معين هوا تعیین شود. این داده ها در زمینه مواد غذایی، کمیاب می باشد و باید توسط آزمایش های تجربی و با رسم نمودار رطوبت آزاد برحسب زمان خشک کردن به دست آید که قدرت خشک کن را نشان میدهد. در آغاز فرایند خشک کردن، مقدار رطوبت جسم جامد در حالت سرد با نقطه A و در حالت گرم با نقطه A نشان داده شده است. قدرت خشک کن در منحنی آهنگ خشک کردن به دو بخش جداگانه تقسیم میشود. بخش نخست آهنگ ثابت خشک کردن میباشد که در این مرحله آب ناپیوسته(غیر درگیر)جدا میشود. در این مرحله آب به گونه ای بخار میشود که گویی جسم جامدی وجود ندارد و سرعت تبخیر آب نیز به جسم جامد بستگی ندارد.

:

👇 برای خرید دستگاه های لبنیاتی با گروه هیمورا تماس بگیرید. 👇

تبخیر در خشک کن تا چه زمانی ادامه دارد؟

تا زمانی که آب درون ماده غذایی دیگر به سطح نرسد دنبال می شود. در نقطه C بخش آهنگ ثابت، از بخش آهنگ کاهنده(نزولی) جدا میشود و مقدار رطوبت در این نقطه، رطوبت بحرانی نامیده می شود. در این حالت سطح جسم جامد دیگر مرطوب نیست. قدرت خشک کن در مرحله آهنگ کاهنده نیز خود دارای دو بخش است. از C تاD نواحی مرطوب روی سطح جسم کاملاً خشک میشود. زمانی که قدرت خشک کن در نقطه D خشک رویه است، تبخیر حرکت خود را به سمت مرکز جسم جامد دنبال می کند.
این پدیده توسط منحنی D به سمت E نشان داده شده است. آبی که از مرکز جسم جامد جدا شده است، به صورت بخار به سطح میرسد. گرچه مقدار آب جداشده در مرحله آهنگ کاهنده نسبتاً کم می باشد ولی مدت زمان این مرحله به میزان قابل توجهی از مرحلهٔ آهنگ ثابت طولانی تر است. به طور کلی با افزایش سرعت و دمای هوا، قدرت خشک کن در آهنگ خشک کردن افزایش می یابد، در حالی که افزایش رطوبت و ضخامت جامد آهنگ خشک کردن را کاهش می دهد.

سرعت خشک کردن

قدرت خشک کن و سرعت خشک کردن در مرحلۀ آهنگ ثابت به وسیله شرایط خارجی ماده ای که خشک میشود مانند دما، سرعت گاز، فشار کل و فشار بخار جزئی تعیین میشود. انتقال جرم در طول مرحلۀ آهنگ ثابت به پخش بخار آب از سطح ماده و از طریق لایه مرزی به محیط خشک کننده، بستگی دارد. قدرت خشک کن در طول مرحلهٔ آهنگ کاهنده، آهنگ خشک کردن با زمان کاهش می یابد و سرعت انتقال جرم داخلی به سطح ماده، معمولاً کنترل کننده فرایند خواهد بود. زمانی که مقاومت انتقال جرم داخلی کنترل کننده می شود، همین که مقدار رطوبت کاهش می یابد، فشار بخار سطحی جسم جامد نیز کاهش پیدا میکند و ممکن است در آهنگ خشک شدن نیز، کاهش دیده شود.

اهمیت مقاومت انتقال جرم در خشک کن

از بررسی قدرت خشک کن در خشک شدن موادی با اندازه های مختلف ) مانند تیغه نازک) میتوان به اهمیت مقاومت انتقال جرم داخلی در مقابل مقاومت خارجی پی برد. برای کنترل انتقال جرم خارجی، زمان خشک کردن برای رسیدن به یک مقدار رطوبت معین متناسب با 1 و r است، و هنگامی که انتقال جرم داخلی کنترل کننده باشد زمان خشک شدن، با 1^2 و r^2 متناسب می شود. آندریو و استاماتوپولوس داده های خشک کردن ماکارونی استوانه ای با قطرهای گوناگون را تحلیل کردند و دریافتند پایداری انتقال جرم درونی کنترل کننده فرایند است، واکارزا قدرت خشک کن و اثر شرایط خشک کردن ناهمدما را بر روی نتیجه های به دست آمده از نمونه هایی با ضخامت های گوناگون تحلیل کرد.
هنگامی که اثرهای انتقال گرما برای برگه های ریشه چغندر قند بررسی گردید، وابستگی ضخامت داده های خشک کردن، با کنترل انتقال جرم درونی سازگار و هماهنگ بود. لیچفیلد و اوکوس کنترل انتقال جرم درونی را با قدرت خشک کن برای خشک کردن برگه های ماکارونی با دگرگون کردن سرعت محیط خشک کردن شناسایی کردند و هیچ گونه تغییری در آهنگ خشک کردن مشاهده نکردند.

اهمیت مقاومت

اهمیت مقاومت انتقال جرم خارجی و قدرت خشک کن در برابر انتقال جرم داخلی را میتوان با بهره گیری از ضریب کلی انتقال جرم نیز شناسایی کرد، ضریب کلی انتقال جرم به صورت زیر تعریف می شود:

1/K=1/Kc +L/Deff
K ضریب کلی انتقال جرم (m/s)
kc ضریب انتقال جرم خارجی (m/s)
Deff ضریب نفوذ رطوبت داخلی(m 2⁄s)
L مشخصۀ اندازه نمونه (m)

ضریب کلی انتقال جرم k با استفاده از داده های تجربی قدرت خشک کن در خشک کردن تعیین میشود. یک برآورد می توان از روابط متداول که در کتاب های درسی انتقال جرم دیده می شود، به دست آورد. برای نمونه گینکوپولیس رابطه زیر را برای جریان لایه ای موازی با یک صفحه صاف و مسطح به دست داده است.

آهنگ خشک کردن

در حالتی که 1/K تقریباً با 1/Kc برابر باشد، در این صورت انتقال خارجی کنترل کننده قدرت خشک کن است. اگر1/k خیلی بزرگتر از 1/K_cباشد، انتقال جرم درونی کنترل کننده فرایند است. اگر Kc I/Deff باشد میتوان از مقاومت انتقال جرم خارجی چشم پوشی کرد. بنابراین، آهنگ خشک کردن از معادله زیر به دست می آید: Rc=Kc M_B (Hw-H)
از سوی دیگر آهنگ ثابت خشک کردن را میتوان از معادلۀ انتقال حرارت نیز به دست آورد: Rc=h(T-Tw )/ƛ
ضریب انتقال حرارت ،hرا میتوان از رابطهٔ گینکوپولیس به دست آورد: h=0.0204 G^0.80

مقاومت داخلی انتقال جرم

در مرحلۀ آهنگ کاهنده، مقاومت داخلی انتقال جرم، قدرت خشک کن و کنترل کننده است. بنابراین، برخلاف ضریب های انتقال جرم و حرارت بیرونی که فقط به شرایط خارجی جریان و قدرت خشک کن وابسته است، نفوذ رطوبت در ماده غذایی به ساختمان متخلخل و برهم کنش های خاص رطوبت و شبکه ماده غذایی بستگی دارد.