مطالعه کاهش رطوبت ورقه های سیر به شیوه ی الکتروهیدرودینامیک و جریان هوای داغ

در کشورهای توسعه یافته، بخش قابل توجهی از محصولات کشاورزی به منظور افزایش عمر ماندگاری،کاهش هزینه-های بسته بندی،کاهش هزینه های حمل ونقل، حفظ شکل ظاهری، عطر و طعم اولیه و تولید فرآورده های آماده، خشک می-شوند. به کارگیری میدان الکتریکی با ولتاژ بالا برای خشک کردن، الکتروهیدرودینامیک اطلاق می شود. این شیوه برای مواد حساس به حرارت های بالا مانند فرآورده های کشاورزی که با استفاده از روش خشک کردن معمول به وسیله هوای داغ آسیب می بینند، مناسب می باشد. مکانیزم خشک شدن به شیوه الکتروهیدرودینامیک عموماً به باد الکتریکی تولیدشده توسط میدان الکتریکی به عنوان نیروی محرکه اساسی در انتقال جرم نسبت داده می شود. باد الکتریکی به ماده تر برخورد می کند و سبب جابجایی رطوبت سطحی و افزایش گرادیان رطوبت (انتقال جرم) می شود. در این پژوهش، سامانه خشک کن الکتروهیدرودینامیکی در ابعاد آزمایشگاهی، متشکل از دو صفحه مربعی موازی مسی (صفحه بالا) و آلومینیومی (صفحه پایین) با ابعاد150× 150 میلی مترمربع شامل 30 عدد الکترود نقطه ای قطر 0/15 میلی متر با فواصل برابر 32/16 میلی متر بود. به منظور ایجاد میدان الکتریکی بین دو صفحه الکترودی، از یک منبع تغذیه ولتاژ بالا دارای خروجی ولتاژ قابل تنظیم بین 0 تا 22 کیلو ولت و با حداکثر خروجی جریان مستقیم 1 میلی آمپر استفاده شد. کاهش رطوبت 15 درصدی ورقه های سیر به ضخامت 2 میلی متر به شیوه الکتروهیدرودینامیک در شدت میدان الکتریکی 4، 5 و 6 کیلوولت بر سانتی متر، جریان هوای داغ با دماهای 30، 40 و 50 درجه سانتی گراد و سرعت 0/5 و 1 متر بر ثانیه با سه تکرار انجام شد. انرژی مصرفی، زمان خشک کردن، ظرفیت جذب آب، شاخص های رنگ (l* ، a* ،b* و e∆)، چروکیدگی و عدد بایوت نمونه ها مورد مقایسه قرار گرفت. به منظور بررسی تأثیر تیمارهای مختلف بر صفات اندازه گیری شده از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی استفاده شد. به منظور بررسی سینتیک افت رطوبت طی فرآیند کاهش رطوبت، نمودارهای محتوی رطوبتی بر حسب زمان و آهنگ خشک شدن بر حسب زمان برای هر تیمار رسم شد. نتایج نشان داد که با افزایش شدت میدان الکتریکی، افزایش دما و سرعت جریان هوا، آهنگ خشک شدن ورقه های سیر افزایش پیدا کرد. به منظور مدل سازی تجربی داده های افت رطوبت ورقه های سیر، از 6 مدل تجربی استفاده شد که بر اساس بالاترین ضریب تبیین و کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا، مدل میدیلی و همکاران و مدل لگاریتمی به عنوان مناسب ترین مدل برای توصیف فرآیند خشک کردن ورقه های سیر به ترتیب به شیوه الکتروهیدرودینامیک و جریان همرفت هوای داغ انتخاب شد. مدل سازی بنیادی با حل تحلیلی معادله کرانک و محاسبه عدد بایوت، قادر به توجیه روند کاهش رطوبت ورقه های سیر به شیوه الکتروهیدرودینامیک و جریان هوای داغ بود. میدان الکتریکی بر مدت زمان کاهش رطوبت، ظرفیت جذب آب، انرژی مصرفی و شاخص های رنگ تأثیر معنی دار داشت. این در حالی است که جریان هوای داغ علاوه بر موارد فوق بر عدد بایوت و سرعت جریان هوا بر میزان چروکیدگی نیز تأثیر معنی دار داشت. بیشترین انرژی مصرفی ویژه کاهش رطوبت ورقه-های سیر، در سرعت هوای 0/5 متر بر ثانیه و دمای هوای 30 درجه سانتی گراد و کمترین انرژی مصرفی ویژه در شدت میدان الکتریکی 6 کیلوولت بر سانتی متر ، سرعت هوای 1 متر بر ثانیه و دمای هوای 50 درجه سانتی گراد، به ترتیب برابر 1811 و 845 کیلوژول بر گرم بود. میانگین زمان کاهش رطوبت ورقه های سیر با افزایش شدت میدان الکتریکی، دمای هوا و سرعت جریان هوا کاهش یافت. با توجه به اهمیت بعد اقتصادی، شدت میدان الکتریکی 6 کیلوولت بر سانتی متر، سرعت جریان هوای 1 متر بر ثانیه و دمای هوای 50 درجه سانتی گراد، به عنوان بهترین تیمار از لحاظ کمترین زمان کاهش رطوبت و کمترین انرژی مصرفی ویژه بود.