مطالعه و مدل سازی فرآیند خشک کردن ژل آلوئه ورا به روش خورشیدی

صبر زرد یا آلوئه ورا (aloe barbandensis miller) گیاهی باستانی است که قبل از میلاد مورد مصرف مردم بوده است. این گیاه به عنوان منبعی از مواد ارزشمند در غذا های فراسودمند، مواد آرایشی بهداشتی و دارو ها کاربرد دارد. ژل مستخرج از برگ آلوئه ورا در درمان بسیاری از بیماری ها موثر است. یک ویژگی برجسته برگ گیاه آلوئه ورا محتوای رطوبتی بالای آن است. از سوی دیگر، در بسیاری از فرآورده ها از پودر حاصل از ژل خشک شده این گیاه استفاده می شود. فرآیند خشک کردن یکی از قدیمی ترین روش های نگهداری محصولات کشاورزی است که بر حذف رطوبت محصول به وسیله فرآیند های پیچیده و انتقال همزمان حرارت و جرم استوار است. در خشککن های متداول، انرژی لازم به طور معمول از سوخت های فسیلی تأمین میگردد. هزینه بالا، آلودگی های زیست محیطی و کاهش منابع را می توان از مشکلات این سوخت ها برشمرد. امروزه، استفاده از منبع انرژی خورشید به عنوان یک روش صرفه جویی انرژی در فعالیت های کشاورزی در حال گسترش است. در این راستا خشک کن های خورشیدی زیادی طراحی و ساخته شده اند. در این تحقیق ژل آلوئه ورا با محتوای رطوبتی 43/99% (بر پایه وزن مرطوب)، خاکستر 2/0% و سفتی 39/0 نیوتن بر میلیمتر به شکل نوار های مکعب مستطیلی به ابعاد 100×10×10 میلیمتر به روش های آون، هوای داغ، خورشیدی سنتی و خورشیدی غیر مستقیم در دو حالت همرفت طبیعی و اجباری خشک شد. یک سیستم فتوولتائیک به منظور تأمین توان الکتریکی خشک کن خورشیدی همرفت اجباری طراحی و نصب گردید. مولفه های رنگ l، a و b، فعالیت آنتی اکسیدانی و زمان خشک شدن نمونه ها برای روش های مختلف خشک کردن تعیین و مقایسه شدند. نتایج نشان داد که خشک شدن در آون و خشک شدن آفتابی سنتی به ترتیب بهترین و بد ترین کیفیت از نظر مولفه های رنگ را به خود اختصاص دادند. نمونه های خشک شده در خشک کن هوای داغ بیشترین و نمونه های خشک شده در خشک کن خورشیدی کمترین مقدار فعالیت آنتی اکسیدانی را نشان دادند. بیشترین زمان خشک شدن مربوط به روش خورشیدی با همرفت اجباری و کمترین زمان مربوط به روش هوای داغ بود. به منظور مدل سازی تجربی فرآیند خشک شدن ژل آلوئه ورا، داده های بدست آمده به 14 مدل تجربی و نیمه- نظری برازش و بهترین مدل توصیف کننده فرآیند خشک شدن برای هر روش بر اساس پارامتر های آماری r2، rmse و sse انتخاب شد. مدل وانگ و سینگ به بهترین شکل فرآیند خشک کردن در آون آزمایشگاهی، خشک کردن به روش هوای داغ، آفتابی سنتی و خورشیدی با همرفت اجباری، و مدل میدیلی و همکاران به بهترین شکل فرآیند خشک کردن به روش خورشیدی با همرفت طبیعی را پیش بینی کردند. همچنین، نتایج حاصل از حل عددی قانون دوم فیک در حالت دو بعدی انطباق مناسبی با داده های آزمایشگاهی نشان داد.