قابلیت انتشار رطوبت در مواد غذایی ✅ + فیلم دستگاه خشک کن میوه

قابلیت انتشار رطوبت در مواد غذایی

قابلیت انتشار رطوبت یا (ضریب نفوذ رطوبت) یک خاصیت انتقال ضروری برای محاسبات و مدل سازی خشک کردن مواد غذایی و جذب و دفع رطوبت در طول انبارمانی یا بازآبپوشی است. نفوذ، پخش یک ماده در محیط پیرامون خود است. نفوذ یک جزء A در یک محیط B به دلیل گرادیان (اختلاف) غلظت در جهت y است. این پدیده نفوذ معمولی نامیده می شود.

نفوذ به دو دسته نفوذ مولکولی و نفوذ متلاطم تقسیم می شود. نفوذ مولکولی به صورت انتقال ماده در مقیاس مولکولی از میان یک سیال ساکن در جهت عمود بر جریان اصلی تعریف می شود. برخلاف آن، نفوذ متلاطم با فرایندهای انتقال جرم دربر گیرنده جریان متلاطم در سیال مرتبط است. در عمل، در بیشتر فرایندها هر دو نوع جریان مشارکت دارند. ولی فرایند نفوذ مولکولی به دلیل انتقال جرم از یک لایه مرزی که در همه وضعیتهای جریان و در شبکه ماده غذایی وجود دارد، از اهمیت بیشتری برخوردار است.

👇 برای خرید تجهیزات حرارتی، برودتی و لبنیاتی با گروه هیمورا تماس بگیرید. 👇

نفوذ رطوبت در مواد غذایی

پیش بینی دقیق ضریب نفوذ و قابلیت انتشار رطوبت، به بهینه سازی فرایندهای خشک کردن با استفاده از مدل های پیچیده کامپیوتری منتهی می شود. چون پیش بینی نظری قابلیت نفوذ و انتشار رطوبت در مواد غذایی با ساختار پیچیده مشکل است، اغلب کارهای انجام شده در مورد تخمین تجربی ضریب نفوذ رطوبت است. اگرچه داده های قابلیت نفوذ رطوبت مؤثر مواد غذایی در منابع ذکر شده است، ولی در اغلب موارد داده ها برحسب تابعی از رطوبت، نوع محیط و ساختار بیان شده اند. از هر دو روش های تحلیلی و عددی به طور گسترده ای در تخمین قابلیت انتشار رطوبت استفاده می شود. همچنین روش های تحلیلی و عددی برای تخمین قابلیت انتشار رطوبت و مدل های پیشگو توصیف شده اند.

ضریب نفوذ مؤثر رطوبت

در عملیات انتقال جرم، ماده از یک جریان به جریان دیگر منتقل می شود. برخی از فرایندهای معمول انتقال جرم که با فرآوری مواد غذایی مرتبط هستند عبارتند از خشک کردن، تقطیر، استخراج با حلال فرایندهای غشایی و تبادل یون. خشک کردن فرایند انتقال همزمان حرارت، جرم و مومنتوم است. در طول سال ها تعدادی نظریه راجع به خشک کردن ارائه شده است. فرایند انتقال رطوبت با استفاده از مکانیسم های نفوذ مولکولی، حرکت موئین، نفوذ مایع از میان روزنه های جامد، نفوذ بخار در روزنه های پرشده با هوا، جریان نادسن، جریان متوالی تبخیر – چگالش، جریان هیدرودینامیک و مکانیسم های دیگر انجام می شود.

هنگامی که مکانیسم های مختلف انتقال روی می دهند، جداسازی مکانیسم های مجزا مشکل است و سرعت انتقال رطوبت با قابلیت انتشار مؤثر، بیان می شود، بدون توجه به اینکه واقعاً کدام مکانیسم در حرکت رطوبت مشارکت دارد . اگرچه این روش از لحاظ نظری کاملاً درست نیست، ولی کاربردهای عملی بسیاری دارد و به راحتی انتقال رطوبت را توضیح می دهد.

👆 معرفی انواع دستگاه خشک کن گروه صنعتی هیمورا 👆

فرایند نفوذ رطوبت

قانون دوم نفوذ فیک برای توصیف فرایند نفوذ رطوبت به صورت زیر نوشته می شود:

در بیشتر وضعیت ها، محصول غذایی یک بعدی و رطوبت اولیه آن یکنواخت فرض می شود. فرضیات دیگر عبارتند از:

انتقال داخلی رطوبت یک مقاومت اصلی به شمار می رود (مقاومت خارجی به انتقال رطوبت ناچیز فرض میشود). در طول خشک کردن از انقباض صرف نظر می شود و اثر انتقال حرارت داخلی و خارجی ناچیز فرض می شود.

حل معادله فیک برای اشکال هندسی مختلف توسط کرانک (۱۹۷۵) و لیخوف (۱۹۶۸) ارائه شده است. حل معادله فیک برای یک تیغه نامحدود به صورت زیر بیان میشود:

در مورد استوانه نامحدود و کره، حل ها به شکل زیر ارائه شده اند:

روش های اندازه گیری قابلیت انتشار رطوبت

برای تخمین قابلیت انتشار رطوبت از تعداد زیادی روش های تجربی بهره گرفته می شود. زوگزاس و همکاران (۱۹۹۴) روش های مورد استفاده برای تخمین قابلیت انتشار رطوبت را به این صورت دسته بندی کردند (الف) روش های نفوذ (ب) سینتیک جذب (ج) منحنی های غلظت – فاصله و (د) روش های خشک کردن. با این حال بیشتر روش های استفاده شده برای ارزیابی ضریب نفوذ رطوبت در مواد غذایی بر پایه آزمایشات خشک کردن قرار دارند که به طور خلاصه ارائه می شود.

روش تحلیلی

این روش طی چندین سال توسط تعداد زیادی از محققین استفاده شده است؛ به طوری که قابلیت انتشار و ضریب نفوذ به طور قابل توجهی با رطوبت تغییر می کند و می تواند توسط تحلیل داده های خشک کردن (رطوبت برحسب زمان) با کاربرد یکی از روش های زیر تخمین زده شود:

1. روش شیب ها (پری و چیلتون، 1973؛ ساراواکوس و رازئوس، 1986)
2. روش بهینه سازی کامپیوتری (بخشی و سینگ، 1980)
3. روش رژیم منظم (سینگ و همکاران، 1984؛ کومانز و لویبن،1988)