نموذج ریاضى لتوزیع درجة الحرارة وکمیتها فى وحدة اختباریة لنظام التجفیف بالنافذة المنعکسة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

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

المستخلص

یعتبر نظام التجفیف بالنافذة المنعکسة من الطرق الجدیدة المبتکرة لتجفیف السوائل والمحالیل الغذائیة والعصائر والمهروسات0 ویعتمد تصمیم هذا المجفف على وجود الماء الساخن على درجة 95-97 مْ والموجود فى خزان کبیر الحجم أسفل المجفف ، وهذا الماء الساخن یلامس من أعلى سیر رفیع جدا من البلاستیک الخاص والذى یتحرک بسرعات معینة وموضوعا علیه المنتج السائل المراد تجفیفه فى دقائق معدودة. ویمر هذا السیر البلاستیکى على الماء الساخن لتنتقل إلیه الحرارة من أسفل والتى تنتقل بدورها لأعلى إلى السائل الغذائى الموجود على سطحه فیتم التجفیف بسرعة کبیرة وعلى درجات حرارة عالیة0 وفى نهایة مشوار هذا السیر البلاستیکى فانه یتم امراره على حوض أخر من الماء البارد لیتلامس معه مما یؤدى إلى تبرید المنتج المجفف وتفککه عن الالتصاق بالسیر ، ویجمع فى النهایة المنتج المجفف على هیئة شرائح رقیقة ویمکن بعد ذلک تحویله بسهوله لیکون على شکل مسحوق0
 وقد اجرى هذا البحث بهدف تصمیم نموذج ریاضى یمثل الانتقال الحرارى للوحدة المعملیة من هذا النوع من المجففات والموجودة فى مصنع بمدینة تاکوما بولایة واشنطن بالولایات المتحدة الأمریکیة والتى تستخدم الکهرباء کبدیلا للبخار فى تسخین الماء ، وذلک لیعبر عن کیفیة التنبؤ واستنباط درجة الحرارة فى أى جزء من المجفف وکمیة الحرارة المطلوبة لاتمام هذه العملیة0 وکانت المعادلة المستنبطة الممثلة لدرجة حرارة المنتج فى نهایة أى قطاع من 7 قطاعات التى تم تقسیم السیر لها (نظریا) لسهولة ودقة اجراء الحسابات من خلال هذا النموذج الریاضى، هى:
Tp,out = [(Qp /(rp Vp cp)) + ( Tp,in )]
 کما یمکن استخدام هذا النموذج الریاضى فى تطویر الوحدات التجاریة من هذا النوع من المجففات ورفع کفائتها عن طریق استخدام الکهرباء کبدیلا للبخار فى تسخین الماء0 وقد أجرى البحث على مهروس (عصیر محتوى على ألیاف) المانجو المستورد من الفلبین وباستخدام سرعتین للسیر البلاستیکى هما 0.0065 و 0.0078 م/ث 0
وقد أوضحت نتائج الدراسة ما یلى:

امکن التنبؤ باستخدام هذا النموذج الریاضى وبصورة کبیرة بکلا من درجات الحرارة للسیر البلاستیکى ومهروس المانجو والهواء المار فوق المنتج الغذائى أیضا
هناک فقد حرارى بسیط فى الحرارة بین درجة حرارة الماء الساخن فى الخزان ودرجة حرارة سطح السیر البلاستیکى وأیضا درجة حرارة عصیر المانجو ، مما یشیر إلى الکفاءة العالیة للمجفف خصوصا عند استخدام الکهرباء بدیلا للبخار فى تسخین الماء0
کان المدى لدرجه حرارة مهروس المانجو عند التجفیف على سرعة للسیر 0.0065 م/ث یتراوح بین 72 إلى 86 مْ – کما کان المدى لدرجه حرارة مهروس المانجو عند التجفیف على سرعة للسیر 0.0078 م/ث یتراوح بین 64 إلى 84 مْ

التوصیات
یمکن استخدام هذا النموذج الریاضى فى استنباط درجة حرارة السیر البلاستیکى وأیضا درجات الحرارة لعصائر أو مهروسات أخرى (بخلاف مهروس المانجو) عند اجراء تجارب التجفیف بالوحدة الإختباریة لمجفف النافذة المنعکسة وذلک بدقة کبیرة.
 

الموضوعات الرئيسية


Abonyi, B. I.; Feng, H.; Tang, J.; Edwards, C. G.; Mattinson, D. S. and Fellman, J. K. (2002). Quality retention in strawberry and carrot purees dried with Refractance Window System. Journal of Food Science, 67, 1051–1056.
Cengel, Y. A. (2003). Heat Transfer: A Practical Approach, 2nd ed., McGraw-Hill.
Incropera, F. P. and DeWitt, D. P. (1996).Introduction to Heat Transfer, pp. 368, 460-463, 685, John Wiley & Sons, New York.
Nindo, C. I.; Wang, S. W.; Tang, J. and Powers, J. R. (2003). Evaluation of drying technologies for retention of physical and chemical quality of green asparagus (Asparagus officinalis L.). Journal of Food Science and Technology (LWT), 36, 507–516.
Nindo, C. I.; Tang, J.; Powers, J. R. and Bolland, K. (2004). Energy consumption during Refractance Window evaporation of selected berry juices. International Journal of Energy Research, 28, 1089–1100.
Nindo, C. I.; Tang, J.; Cakir, E. and Powers, J. R. (2006). Potential of Refractance Window® (RW™) Technology for Value Added Processing of Fruits and Vegetables in Developing Countries. An ASABE Meeting Presentation. Paper Number: 068064
Nindo, C. I. and Tang, J. (2007). Refractance Window Dehydration Technology: A Novel Contact Drying Method. Drying Technology, 25: 37–48.
Nindo, C. I.; Feng, H.; Shen, G. Q.;Tang, J. andKang, D. H. (2007a). Energy utilization and microbial reduction in a new film drying system. Journal of Food Processing and Preservation, 27 (2): 117 – 136.
Nindo, C. I.; Powers, J. R. and Tang, J. (2007b). Influence of Refractance Window evaporation on quality of juices from small fruits. LWT 40, 1000–1007.
Rahman, S. (1995). Food Properties Handbook, CRC Press LLC, Boca Raton, Florida.
Ratti, C. and Mujumdar, A. S. (1995). Infrared drying. In Handbook of Industrial Drying; Mujumdar, A.S., Ed.; Marcel Dekker: New York, 567–588.
Sandu, C. (1986). Infrared radiative drying in food engineering: A process analysis. Biotechnology Progress, 2, 109–119.
Smith, T. M. (1994). Heat transfer dynamics. TAPPI Journal, 77, 239–245.
Sodha, M. S.; Bansal, N. K.; Kumar, A.; Bansal, P. K. and Malik, M. A. S. (1987). Solar Crop Drying. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida.