مدل سازی انتقال حرارت طی انجماد نان سنگک نیم پخته

نان از دیر باز تا کنون به علت دارا بودن کلیه مواد مغذی نقش مهمی در اقتصاد و تغذیه مردم در سراسر دنیا داشته است. نان های ایرانی دارای ویژگی های تغذیه ای خوبی می باشند. از میان آنها سنگک از جمله نان های ممتاز به لحاظ ویژگی های تغذیه ای و طعم و مزه می باشد. در حال حاضر به دلیل شرایط نامناسب تولید، مقدار قابل توجهی از نان های سنتی از جمله سنگک به سرعت بیات شده و قابلیت مصرف خود را از دست می دهند که این مسئله موجب افزایش ضایعات نان در کشور شده است. یکی از روش های جلوگیری یا به تعویق انداختن این پدیده نیم پخت کردن این محصولات و انجماد و نگهداری در حالت منجمد می باشد.به منظور طراحی یک سیستم انجماد موثر و قابل کنترل، انجام محاسبات مهندسی و مدل سازی و شناخت پدیده های درگیر در انجماد ضروریست. تحقیق حاضر به عنوان اولین گام در مدل سازی فرآیند انجماد در نان سنگک نیم پخته به مطالعه برروی انتقال حرارت طی فرآیند انجماد این نوع نان اختصاص یافته است. بخش اول مطالعه ، به بررسی خصوصیات ترموفیزیکی نان سنگک نیمه پخته پرداخته شد. اندازه گیری و مدلسازی هدایت حرارتی نان سنگک نیمه پخته به عنوان مهم ترین خصوصیت ترموفیزیکی در دما های متفاوت انجام شد. نتایج نشان داد که هدایت حرارتی نان سنگک نیمه پخته در دماهای بالای صفر بین 0/26و 0/45 وات بر متر درجه ی سانتیگراد و برای دماهای زیر صفر بین 0/334 و 0/54 وات بر متر درجه ی سانتیگراد تغییر می کند .مقایسه داده های اندازه گیری شده هدایت حرارتی با مقادیر پیش بینی شده توسط مدل های ریاضی توسعه داده شده بر اساس ویژگی های فیزیکی – شیمیایی نان نیمه پخته در دماهای بین 40- و 40+ درجه ی سانتیگراد نشان داد که مدل کریشر می تواند هدایت حرارتی سنگک نیم پخته را بهتر از مد ل های دیگر پیش بینی نماید. برآورد گرمای ویژه ظاهری به عنوان دومین ویژگی نان سنگک نیمه پخته ی منجمد در دماهای بین 40- و 40+ درجه سانتیگراد با استفاده از یک مدل موازی، نشان داد که گرمای ویژه بین 1883/61 2944/89 ژول بر گرم کلوین تغییر می کند. نقطه ی شروع انجماد نان سنگک نیمه پخته برابر با 2/5- درجه ی سانتیگراد بود. در بخش دوم تحقیق، اثر انجماد و نگهداری در حالت منجمد بر سفتی نان سنگک نیم پخته منجمد و رفع انجماد شده و پخته شده بررسی شد. نتایج نشان داد سفتی نان های نیم پخته طی3 ماه ماندگاری دستخوش تغییر معنی داری نشده است. اما پس از رفع انجماد و پخت، مدت ماندگاری نان های حاصل در شرایط محیط، کوتاه بوده و پس از 48 ساعت کاملا سفت می شوند. در مرحله پایانی یک مدل ریاضی برای توصیف انتقال حرارت تک بعدی طی انجماد نان سنگک نیم پخته با استفاده از حل عددی قانون دوم فوریه بر مبنای روش تفاضل محدودبا استفاده از شمای آنتالپیک بر روی نرم افزار matlab توسعه داده شد. برای معتبر سازی مدل توسعه داده شده، نتایج پیش بینی شده توسط مدل با داده های تجربی (پروفیل های دما طی انجماد) مورد مقایسه قرار گرفت. همبستگی خوب مابین پروفیل های دمایی پیش بینی شده و اندازه گیری شده، نشان داد که مدل توسعه داده شده می تواند به خوبی تغییرات دما در هر نقطه در داخل نان نیمه پخته را در دماهای متفاوت پیش بینی نماید.