دراسة تجریبیة و نمذجه ریاضیه لتجفیف النعناع بالطاقة الشمسیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس - قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس

2 باحث – معهد بحوث الهندسة الزراعیة - الدقى - الجیزه، مصر

3 مدرس - قسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس، الاسماعیلیة، مصر

المستخلص

أجری هذا البحث بقسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس الإسماعیلیة, مصر (خط عرض 30,62o، خط طول 32,27o وارتفاع 5 متر عن سطح البحر) خلال شهر أکتوبر 2018 ویهدف البحث إلی دراسة تأثیر نظم تشغیل مختلفة (مستمر و متقطع) على أداء البیوت المحمیة المستخدمة کمجففات شمسیة والتى تم مقارنتها بالتجفیف الشمسى التقلیدى وذلک لتجفیف محصول النعناع. إستخدمت للتجارب صوبتین متماثلتین على شکل نصف اسطوانى بمساحة ارضیة 2 م2 وتم تغطیتها بطبقة واحدة من البولى ایثیلین.

تم توجیه المجففات فى إتجاه شرق – غرب (المحور الطولى فى إتجاه الجنوب) وتم توصیل کل مجفف بمروحة طردة مرکزیة بقدرة 0.75 حصان مزودة بجهاز تغیر سرعات للتحکم فى سرعة تصرف الهواء المطلوبة. فى الجانب المقابل للمروحة یوجد شباک لدخول الهواء حیث یدخل الهواء للصوبة من أعلى لیتم تسخینة بواسطة الطاقة الشمسیة و یتم سحبة من أسفل المحصول بواسطة المروحة, تم إستخدام معدل تصرف للمروحة 45 م3/ ساعة للتشغیل المستمر و فى التشغیل المتقطع یتم تشغیل المروحة 15 دقیقة ثم غلقها 15 دقیقة أخرى بواسطة التایمر. تم قیاس شدة الإشعاع الشمسى و درجة الحرارة الداخلیة و الخارجیة و کذلک الرطوبة النسبیة داخل و خارج المجفف. کذلک تم اختبار 10 نماذج ریاضیة مختلفه لاختیار النموذج الافضل لوصف عملیة التجفیف الشمسى للنعناع.

وقد أوضحت النتائج مایلی:
أن معدل تجفیف النعناع فى الصوبه تحت التشغیل المستمر أعلى من معدل تجفیف النعناع فى الصوبه تحت التشغیل المتقطع وکذلک التجفیف الشمسى العادى. حیث أنه بعد 10 ساعات من التجفیف المتواصل للنعناع ذو المحتوى الرطوبى الإبتدائى 5,8 (کجم ماء/کجم مادة صلبه) وصل المحتوى الرطوبى النهائى للنعناع فى الصوبه تحت التشغیل المستمر الى  0,19 (کجم ماء/کجم مادة صلبه) وفى الصوبه تحت التشغیل المتقطع و فى التجفیف الشمسى التقلیدى الى  0,50 (کجم ماء/کجم مادة صلبه). وبصورة عامة أعطى المجفف الشمسى بنظام التشغیل المستمرعند معدل تصرف للهواء 45 م3/ساعة أفضل النتائج من حیث معدل وزمن التجفیف. کذلک أعطى نموذج هندرسون وبابیس المعدل (Modified Henderson and Pabis model) أفضل  وصف لعملیة التجفیف الشمسى للنعناع بأعلى معامل إرتباط وأقل مقدار للخطأ.

الموضوعات الرئيسية


Akpinar, E. K. (2010): Drying of mint leaves in a solar dryer and under open sun: Modelling performance analyses. Energy Conversion and Management, 51, 2407-2418.‏
AOAC (1990): Official methods of analysis of the association of official analytical chemists, Arlington, Virginia.
Baydar, H. and Erbas, S. (2009): Effects of harvest time and drying on essential oil properties in Lavandin (Lavandula intermedia emeric ex losiel.). Acta Horticulturae, 826: 377-382.
Corrêa, P.C.; de Oliveira, G.H.H.; Baptestini, F.M., Diniz, M.D.M.S. and da Paixão, A.A. (2012): Tomato infrared drying: Modeling and some coefficients of the dehydration process. Chilean Journal of Agricultural Research 72:262.
Doymaz, I. (2006): Thin-layer drying behaviour of mint leaves. Journal of Food Engineering, 74(3), 370-375.‏
El-Beltagy, A.; Gamea, G. R. and Essa, A. A. (2007): Solar drying characteristics of strawberry. Journal of food engineering, 78(2), 456-464.‏
El-Sebaii, A. A.; Aboul-Enein, S.; Ramadan, M. R. I. and El-Gohary, H. G. (2002): Experimental investigation of an indirect type natural convection solar dryer. Energy conversion and management, 43(16), 2251-2266.‏
Erbay, Z.  and Icier, F. (2010): A Review of Thin Layer Drying of Foods: Theory, Modeling, and Experimental Results. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 50(5):441-464.
Gürlek, G.; Özbalta, N. and Güngör, A. (2009): Solar tunnel drying characteristics and mathematical modelling of tomato. Journal of Thermal Science and Technology, 29, 15-23.
Hacihafizoğlu, O.; Cihan, A. and Kahveci, K. (2008): Mathematical modelling of drying of thin layer rough rice. Food and Bioproducts Processing, 86(C4):268-275.
Henderson, S. M. and Pabis, S. (1961): Grain drying theory. I. Temperature effect on drying coefficient. Journal of Agriculture Engineering Research, 6, 169-174.
Kadam, D. M. and Samuel, D. V. K. (2006): Convective flat-plate solar heat collector for cauliflower drying. Biosystems Engineering, 93(2), 189-198.‏
Kadam, D. M.; Goyal, R. K.; Singh, K. K. and Gupta, M. K. (2011): Thin layer convective drying of mint leaves. Journal of Medicinal Plants Research, 5(2), 164-170.‏
Kishk, S. S.; ElGamal, R. A.and ElMasry, G. M. (2019): Effectiveness of recyclable aluminum cans in fabricating an efficient solar collector for drying agricultural products. Renewable Energy, 133, 307-316.‏
Kocabiyik, H.; Yilmaz, N.; Tuncel, N. B.; Sumer, S. K. and Burak Buyukcan, M. (2014): The effects of middle infrared radiation intensity on the quality of dried tomato products. International journal of food science & technology, 49(3), 703-710.‏
Kumar, A.; Moses, S.C. and Kalay, K.  (2015): A survey on the design, Fabrication and Utilization of Different Types of Foods and Vegetables Dryer. IOSR. Journal of Agriculture and Veterinary Science (IOSR-JAVS) ISSN: 2319-2380, p-ISSN: 2319-2372. 8(8): 59-68.
Mwithiga, G. and Olwal, J. O. (2005): The drying kinetics of kale (Brassica oleracea) in a convective hot air dryer. Journal of Food engineering, 71(4), 373-378.‏
Özbek, B. and Dadali, G. (2007): Thin-layer drying characteristics and modelling of mint leaves undergoing microwave treatment. Journal of Food Engineering, 83(4), 541-549.‏
Rabha, D. K.; Muthukumar, P. and Somayaji, C. (2017): Energy and exergy analyses of the solar drying processes of ghost chilli pepper and ginger. Renewable Energy, 105, 764-773.‏
Sallam, Y. I.; Aly, M. H.; Nassar, A. F. and Mohamed, E. A. (2015): Solar drying of whole mint plant under natural and forced convection. Journal of advanced research, 6(2), 171-178.‏
Santos, B.; Queiroz, M. and Borges, T. (2005): A solar collector design procedure for crop drying. Brazilian Journal of Chemical Engineering 22:277-284.
Sekyere, C. K. K.; Forson, F. K. and Adam, F. W. (2016): Experimental investigation of the drying characteristics of a mixed mode natural convection solar crop dryer with back up heater. Renewable Energy, 92, 532-542.‏
Sharaf-Eldeen, Y. I.; Blaisdell, J. L. and Hamdy, M. Y. (1980): A model for ear corn drying. Transactions of the ASAE, 23, 1261–1271.
Soysal, Y. (2005): Mathematical modeling and evaluation of microwave drying kinetics of mint (Mentha spicata L.). Journal of Applied Sciences, 5(7), 1266-1274.‏
Sreekumar A., Manikantan P. and Vijayakumar K. (2008): Performance of indirect solar cabinet dryer. Energy Conversion and Management 49:1388-1395.
Tarhan, S.; Telci, İ.; Tuncay, M. T. and Polatci, H. (2010): Product quality and energy consumption when drying peppermint by rotary drum dryer. Industrial Crops and Products, 32(3), 420-427.‏
Verma,  L.  R.; Bucklin, R. A.; Endan, J. B. and Wratten, F. T. (1985): Effects of drying air parameters on rice drying models. Transactions of the ASAE, 28(1), 296-0301.‏
Wang, C. Y. and Singh, R. P. (1978): A single layer drying equation for rough rice. ASAE Paper No: 78-3001, ASAE, St. Joseph, MI.
Yaldiz, O. and Ertekin, C. (2001): Thin layer solar drying some different vegetables. Drying Technology 19:583-597.