تحلیل‏های انرژی- اگزرژی در فرآیند خشک‏کردن همرفتی ورقه‏های سیب‏زمینی پیش‏تیمار شده با امواج فراصوتی

خشک‏کردن محصولات کشاورزی یکی از قدیمی‏ترین راه‏های نگهداری آن هاست که برای جلوگیری از خرابی و تلفات محصول در مرحله پس از برداشت آن صورت می‏گیرد. سالانه بیش از 325 میلیون تن سیب زمینی در جهان تولید می شود و پس از گندم، برنج و ذرت چهارمین محصول استراتژیک جهان محسوب می شود.فرآورده خشک این محصول با کیفیت بالا، می‏تواند نقش مثبت در معادلات تجارت جهانی ایفا کند.میزان مصرف انرژی در طول فرآیند سهم بسزایی در اقتصادی بودن عملیات خشک‏کردن محصول دارد. تعیین میزان انتشار رطوبت و ضریب آن، نقش تعیین‏کننده در محاسبات و مدل‏سازی فرآیند خشک‏کردن ایفا می‏کند. در این تحقیقیک خشک‏کن سیکلونی به انضمام قطعات دیگر آن طراحی و ساخته شد. در این تحقیق، آزمایشات تحت شرایط مختلف دمای هوای گرم ورودی (سه سطح50، 60 و70 درجه سیلسیوس) و مدت زمان مختلف ماندگاری محصول در حمام اولتراسوند (سه سطح 15، 25 و35 دقیقه) به‏صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی با سه تکرار جمعاَ با 27 تیمار اصلی به همراه چند تیمار شاهد صورت گرفت. خصوصیات اندازه‏گیری شده شامل چروکیدگی و تغییرات شاخص‏های رنگ نمونه‏ها و نیز تغییرات رطوبت محصول به‏صورت تابعی از زمان خشک‏شدن به همراه تغییرات دما و رطوبت هوا در موقعیت‏های مختلف خشک‏کن ثبت گردید. نتایج به‏دست آمده حاکی از آن بود که استفاده از پیش‏تیمار امواج اولتراسونیک تأثیر معنی‏داری روی سینتیک خشک‏کردن و پارامترهای کیفی آن از قبیل رنگ نداشت. هم‏چنین ضریب نفوذ موثر رطوبت، بین10-10×05/6 و10-10×16/10 مترمربع بر ثانیه متغیر بود که بالاترین ضریب در بالاترین سطوح شرایط دما و مدت زمان ماندگاری در حمام اولتراسوند به‏دستآمد و کمترین مقادیر ضریب نفوذ متعلق به سطوح پایین این دو مشخصه بود. زمان خشک‏شدن نمونه‏ها در استفاده از بالاترین و پایین‏ترین سطوح دما و مدت ماندگاری در حمام اولتراسوند به‏ترتیب برابر ?/??? و?7/???دقیقهبه‏دست آمد. از بین متغیرهای مستقل مورد مطالعه، دما تأثیر معنی‏داری روی مقدار چروکیدگی نهایی نمونه‏ها داشته است. اما تأثیر مدت زمان ماندگاری در حمام اولتراسوند غیر معنی‏دار بود. هم‏چنینتأثیر متغیرهای مورد مطالعه روی شاخص‏های رنگ به همین صورت به‏دست آمد. در مورد میزان انرژی و اگزرژی مصرفی، ورودی و هم‏چنینخروجی نیز می‏توان گفت که با افزایش میزان ماندگاری در حمام اولترا، تأثیری در میزان تغییرات مصرف انرژی و اگزرژی نداشته است.به‏طوری که بیشترین مقدار مصرف انرژی و نسبتمصرفانرژیبه‏ترتیب 388/7 کیلوژول بر ثانیه و 0124/0 در دمای 70 درجه سیلسیوس به‏دست آمد. کمترین مقدار مصرف انرژی و نسبتمصرف انرژیبه‏ترتیب 766/1 کیلوژول بر ثانیه و 0064/0 در دمای 50 درجه سیلسیوس حاصل شد بیشترین مقدار تلفات اگزرژی و بازدهاگزرژیبه‏ترتیب 72/1 کیلوژول بر ثانیه و 89/0 در دمای 70 درجه سیلسیوس به‏دست آمد. کمترین مقدار تلفات اگزرژی و بازدهاگزرژی نیزبه‏ترتیب 219/0 کیلوژول بر ثانیه و 44/0 در دمای 50 درجه سیلسیوس حاصل شد. زمان بهینه قرارگیری نمونه‏ها در حمام اولتراسوند، برای استحصال ضریب انتشار بالا و بموازات آن کاهش میزان مصرف انرژی، لزوماً بالاترین زمان بکارگیری اولتراسوند(35 دقیقه در این تحقیق)نیست. دلیل آن تخریب کانال‏های میکروسکوپی در زمان‏های بالای ماندگاری در حمام اولتراسوند ‎بود.