استخدام نظام تخزین وتجفیف شمسى مطور لاستمراریة التجفیف لبعض النباتات الطبیة الورقیة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

مدرس الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة القاهرة، مصر.

المستخلص

اجرى هذا البحث على نباتات الملیسا والنعناع الفلفلى وباستخدام نظام شمسى مطور والذى له القدرة على تجفیف النباتات الطبیة الورقیة بصورة مستمرة (نهارا ولیلا)، وأیضا له القدرة على حفظ  وتخزین الطاقة الشمسیة طوال فترات سطوع الشمس فى الماء المار فى مواسیر مبادل حرارى موجود بهذا النظام وتجمیع هذا الماء بعد ذلک فى خزان خاص 0 وقد تم اجراء التجارب على هذا النظام الشمسى أثناء فصل الصیف عام 2009م وذلک بمعهد الهندسة الزراعیة بمدینة بوتسدام بألمانیا0
والهدف من إجراء هذا البحث هو دراسة امکانیة تجفیف بعض النباتات العطریة الورقیة التى لها أثر طبى هام (الملیسا والنعناع الفلفلى) باستخدام هذا النظام الشمسى المطور ومقارنة النتائج بالتجفیف الشمسى الطبیعى أثناء فترات النهار وأیضا دراسة امکانیة استخدام الحرارة المخزنة فى الماء (أثناء فترات سطوع الشمس وحتى ما قبل الغروب) وباستخدام الکهرباء کمصدر حرارى مکمل فى استمرار التجفیف لهذه النباتات أثناء اللیل أو فى فترات غیاب الشمس (کما فى فصل الشتاء) - بالاضافة إلى مقارنة خصائص النباتات المجففة فى کلتا الحالتین0
وقد أوضحت الدراسة ما یلی:

أن هذا النظام الشمسى یمکنه رفع درجة حرارة الهواء بداخله ما بین 30 إلى 50 درجة مئویة وذلک لتجفیف بعض النباتات الطبیة الورقیة مثل الملیسا والنعناع الفلفلى وذلک تحت الظروف الجویة لموسم الصیف بألمانیا
تم تجفیف نباتات الملیسا باستخدام هذا النظام الشمسى (أثناء فترات النهار) وذلک للدفعة الواحدة من النباتات الطازجة (16-20 کجم) فى حوالى من 8 إلى 10 ساعات وذلک لخفض محتواها الرطوبى من 72% إلى 9% فقط (على أساس رطب) ، بینما تم تجفیف نفس الوزن الطازج من هذه النباتات بواسطة التجفیف الشمسى الطبیعى على مدار 33 ساعة (أثناء فترات سطوع الشمس) حتى یصل محتواه الرطوبى إلى 17% (على أساس رطب)
تم تجفیف نباتات النعناع الفلفلى باستخدام هذا النظام الشمسى (أثناء فترات النهار) وذلک للدفعة الواحدة من النباتات الطازجة (16-20 کجم) فى حوالى من 10 إلى 12 ساعات وذلک لخفض محتواها الرطوبى من 71% إلى 8% فقط (على أساس رطب) ، بینما تم تجفیف نفس الوزن الطازج من هذه النباتات بواسطة التجفیف الشمسى الطبیعى على مدار 51 ساعة (أثناء فترات سطوع الشمس) حتى یصل محتواه الرطوبى إلى 10% (على أساس رطب)
یمکن استخدام هذا النظام الشمسى أیضا فى تخزین الطاقة الشمسیة فى الماء وتجمیعها فى خزان أثناء فترات سطوع الشمس وذلک بواسطة سریانها بسرعة منخفضة داخل مواسیر المبادل الحرارى الموجود فى المجمع الشمسى لتجمیع أکبر کمیة من الطاقة الشمسیة وحفظها – ثم یعاد استخدام هذه المیاه والتى ترتفع ما بین 15 إلى 20 م° أثناء النهار وذلک لرفع درجة حرارة هواء التجفیف أثناء فترات اللیل أو فى فترات غیاب الشمس أثناء النهار – کما یمکن تثبیت درجة حرارة المیاه الدافئة أثناء اللیل عن طریق استخدام السخانات الکهربیة الموجودة فى خزان الماء
أمکن أثناء فترات اللیل وبعد غروب الشمس تجفیف دفعة أخرى من النباتات الطازجة (16-20 کجم) وذلک بعد نهایة الدفعة المجففة أثناء فترات النهار ، وذلک باستخدام الهواء الذى تم رفع درجة حرارته عن طریق أخذ الحرارة من المیاه الساریة فى المواسیر المعدنیة داخل المجمع والتى تم تخزین الطاقة الشمسیة بها طوال فترات سطوع الشمس
وقد وجد أن التجفیف باستخدام الطاقة الشمسیة مناسب لتجفیف النباتات العطریة نظرا لتقلیل زمن التجفیف وتحقیق نتائج طیبة و جودة عالیة لها مقارنة بالتجفیف الشمسى الطبیعى وذلک طبقا للنتائج السابقة . 


التوصیات


امکانیة استخدام هذا النظام الشمسى فى تجفیف العدید من المنتجات الزراعیة الاخرى وعلى مدار الیوم (نهارا ولیلا) وأیضا على مدار العام کله (صیفا وشتاء) – وذلک عن طریق الطاقة الشمسیة المخزنة فى الماء أثناء فترات سطوع الشمس أو عن طریق تشغیل السخانات المساعدة الموجودة فى خزان الماء
کما یمکن استخدام هذا النظام الشمسى فى التجفیف لکثیرا من المنتجات الزراعیة وبصورة خاصة بواسطة صغار المزارعین فى البلاد النامیة والتى تنعم بتوفر الطاقة الشمسیة بصورة کبیرة کما فى مصر والدول العربیة

الموضوعات الرئيسية


Abdel-Galil, H. S. and Tarhuni, M. M. 2005. Solar drying of medicinal plants under Libyan conditions. Misr J. Agric. Eng., 22 (4): 171-191.
Abdel–Ghaffar, E. 1986. Rock-beds heat surge for solar heated air. Misr J. Agric. Eng., 3 (3): 33- 42.
Amer, B. M. A. 2006. A hybrid solar fruit drying system for small-scale farmers in subtropical and tropical countries. zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum agriculturarum (Dr. rer. agr.), eingereicht an der Landwirtschaftlich-Gärtnerischen Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin.
Amer, B. M. A., Hossain, M. A. and Gottschaslk, K. 2010. Design and performance evaluation of a new hybrid dryer for banana.  Energy Conversion and Management, 51(4): 813-820.
Awady, M. N., Mohamed, S. A., EL-Sayed, S. A. and Hassanain A. A. 1993. Utilization of solar energy for drying processes of agricultural products. Misr J. Agric. Eng. 10 (43): 794- 804.
Bala, B. K. 2000. Adaptive research on solar drier for drying mango, pineapple and fish. Final Research Report, Department of Farm Power and Machinery, Bangladesh Agricultural University, Mymensingh.
Bennamoun, L. and Belhamri, A. 2003. Design and simulation of a solar dryer for agricultural products. Journal of Food Engineering. 59: 259-266.
Esper, A. and Mühlbauer, W. 1998. Solar drying-an effective means of food preservation. Renewable Energy. 15: 95-100.
Ghanem, T. H. 1998. Solar energy utilization, specifically on drying or sterilization of animal manure under Egyptian conditions for use as protein supplement in animal feed. Ph. D. Th., Fac. of Agric. EL- Azhar Univ. Vol. 76, 95- 199.
Ghazanfari, A.; Tabil, L. andSokhansanj, S. 2003. Evaluating a solar dryer for in-shell drying of split pistachio nuts. Drying Technology. 21(7): 1357-1368.
Hossain, M. A.; Woods, J. L. and Bala, B. K. 2007.Single-layer drying characteristics and colour kinetics of redchilli. International Journal of Food Science and Technology. 42(11): 1367-1375.
Hossain, M. A. and Bala, B. K. 2007. Drying of hot chilli using solar tunnel dryer. Solar Energy. 81(1):85-92.
Hossain, M. A., Amer, B. M. A. and Gottschalk, K. 2008. Hybrid solar dryer for quality dried tomato. Drying Technology. 26: 1591-1601.
Kassem, A. M., El-batawi, I. E. and Mahassen M. A. Sidky. 2006. Effect of solar energy and other drying methods on quality of some medicinal plants. The 14th Annual Conference of the Misr Society of Agric. Eng.
Maria, T. 1977. Applications of solar energy for heating and cooling of buildings. ASHRAE GRP: 170.
Miller, W. M. 1983. Energy storage via desiccants for food/agricultural applications. Energy in Agriculture. Vol. 2(4), pp. 341-354.
Mühlbauer, W. 1986. Present status of solar crop drying. Energy in Agriculture. 5: 121-127. 
Nedkov, N. K. and Georgiev, G. V. 1991. A study of different irrigation practices used for Mentha piperita in Bulgaria. Journal of Essential oil research. 3 (6): 435 – 440.  
Paakkonen, K., Havento, J., Galambosi, B. and M. Pyykkonen. 1999. Infared drying of herbs. Agricultural and food Science in Finland. 8 (1): 19 -27.
Sabbah, M. A. 1986. Design and thermal performance of a solar drying system in Riyadh area. J. Coll. Agric. King Saud Univ. Vol. 8(1), pp. 49-75. Riyadh, Saudi Arabia.
Sabbah, M. A., Shokr, A. Z., Soliman, S. N. and Gomaa, A. E. 1999. Thermal performance of different designs of solar air heaters. Misr J. Agric. Eng. 16 (3):  479-501.
Singh, R. K., Lund, D. B. and Buelow, F. H. 1983. Application of Solar Energy in Food processing. II. Food Dehydration. Transactions of the ASAE. 26(5), pp. 1569-1574.
Part of a Book :
Müller, J., and Heindl, A. 2006. Drying of medicinal plants. In Medicinal and aromatic plants-agricultural, commercial, ecological, legal, pharmacological and social aspects, pp 237-252, Berlin, Heidelberg, Germany: Springer-Verlag.