تصمیم وتشیید وتقییم أداء وحدة تجفیف شمسی لأوراق الریحان

إمبابى, أحمد طاهر; عبدالجلیل, حمدى سالم السید; عبدالقادر, طارق خمیس

doi:10.21608/mjae.2016.98159

تصمیم وتشیید وتقییم أداء وحدة تجفیف شمسی لأوراق الریحان

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

¹ أستاذ - الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة الفیوم، مصر.

² أستاذ مساعد - الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة الفیوم، مصر.

³ طالب دراسات علیا (معید) – الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة الفیوم، مصر.

10.21608/mjae.2016.98159

المستخلص

أجرى هذا البحث بهدف تصمیم وتشسیید وتقییم أداء وحدة للتجفیف الشمسى بالهواء المسخن, حیث تم تصمیم هذه الوحدة وتنفیذها وتقییم أدائها فى کلیة الزراعة – جامعة الفیوم - محافظة الفیوم, وقد أستخدمت هذه الوحدة لتجفیف أوراق الریحان الذى یعتبر من النباتات الطبیة والعطریة الرئیسیة والتصدیریة فى محافظة الفیوم. ولتنفیذ هذه التجارب, فقد تم عمل وحدتین متماثلتین للتجفیف الشمسى, حیث تم تثبیتهما على السطح العلوى لمبنى قسم الأراضى والمیاه بکلیة الزراعة بالفیوم. وتتکون کل وحدة منهما من جزئین رئیسیین هما المجمع الشمسى الذى یقوم بتسخین الهواء الجوى ودفعة بفعل الحمل الجبرى والثانى هو غرفة التجفیف والتى تعتبر بمثابة وحدة التجفیف الرئیسیة، حیث نم تزویدها بصوانى تجفیف مصنوعة من هیکل خشبى (مفرغ من الجانبین) ومزود بشباک سلکیة من الصلب لکى تسمح للهواء الساخن بالعبور علی المواد الموضوعة فى هذه الصوانى والمراد تجفیفها وبالتالى زیادة معدل التجفیف. وقد اجریت تجارب تجفیف أوراق الریحان لملاحظة وتحدید مدى إستجابة نظام التجفیف الشمسى المناسب لمستویین من معدل سریان الهواء (0.015 م³/ث , 0.025 م³/ث) وثلاثة أسماک مختلفة لأوراق الریحان (2 , 4 , 6 سم) عند دورة من درجات الحرارة الیومیة خلال ساعات النهار (من 26.8 م^o إلى41.2 م^o خلال شهر أغسطس لعام 2014).
وقد أوضحت نتائج الدراسة مایلى:
1. کان المتوسط الیومى لکمیة الا شعة الشمسیة الکلیة الساقطة على سطح المجمع الشمسى المائل (بزاویة میل مثلى 15.7^°) 29.30 میجاجول/ م² . الیوم, حیث کان فى المتوسط أعلا من تلک الساقطة على السطح الأفقى (24.30 میجاجول/ م² . الیوم) بنسبة 24.85 %.
2. تأثرت درجة حرارة الهواء الساخن الخارج من المجمع الشمسى بمعدل سریان الهواء, حیث کان المتوسط الیومى لدورتى درجات حرارة هواء التجفیف أثناء النهار 34.0 – 81.0^oم , 32.0 – 73.0 ^oم عند معدلى سریان هواء 0.015 م³/ث , 0.025 م³/ث على الترتیب
3. کان المتوسط الکلى للکفاءة الحراریة فى الیوم للمجمع الشمسی 40.88% , 43.11% عند معدلى سریان هواء 0.015 م³/ث , 0.025 م³/ث على الترتیب، حیث أدى زیادة معدل سریان الهواء إلى زیادة کفاءة المجمع الشمسى بنسبة 5.46%.
4. تأثر المحتوى الرطوبى لأوراق الریحان کثیراْ بسمک طبقة أوراق الریحان ومعدل سریان الهواء عند دورتین من درجات حرارة هواء التجفیف أثناء النهار (34.0 – 81.0^oم , 32.0 – 73.0^oم). وعموماْ فإن زیادة معدل سریان الهواء أو زیادة سمک أوراق الریحان أو کلیهما معاْ أدى إلى تقلیل الوقت المطلوب للتجفیف.

5. تراوح المحتوى الرطوبى النهائى لأوراق الریحان المجففة من 11.52% إلى 14.58% على أساس الوزن الجاف معتمداْ على دورة درجات حرارة هواء التجفیف المستخدمة.

6. کانت أوراق الریحان المجففة بالهواء الساخن فى المجفف الشمسى ذو جودة عالیة, حیث أظهرت تغیراً صغیراً جداً من حیث الشکل واللون مقارنة بأوراق الریحان المجففة طبیعیاً من خلال التعریض لأشعة الشمس المباشرة.

7. أدى إستخدام التجفیف الشمسى الغیر مباشر بالهواء المسخن إلى الحفاظ على محتوى الزیوت الطیارة عند أعلى قیمة ممکنة, حیث کانت نسبة الزیوت الطیارة فى أوراق الریحان المجففة بإستخدام معدل سریان هواء کبیر (0.025 م³/ث) أعلى نسبیا من مثیلتها فى الأوراق المجففة بإستخدام معدل سریان هواء صغیر(0.015 م³/ث) عند جمیع أسماک أوراق الریحان.
8. أعطى المجفف الشمسى ذو معدل سریان الهواء الصغیر (0.015 م³/ث) قیماً أعلى لمحتوى للکلورفیل الکلى مقارنة بالمجفف الشمسى ذو معدل سریان الهواء الکبیر (0.025 م³/ث) عند جمیع أسماک أوراق الریحان.
9. أستنبطت معادلتین احصائیتین للتنبؤ بقیمة درجات حرارة الهواء الخارج من المجمع الشمسی قبل مرورة علی غرفة التجفیف، وکانت المعادلتین کالتالی :
T_{out (0.025)} = 4.423 (I)² - 5.245 (I) + 36.15
T_{out (0.015)} = 4.283 (I)² – 5.335 (I) + 34.27
حیث T_{out (0.015)},T_{out (0.025)} درجتی حرارة الهواء الخارج من المجمع الشمسی عند معدل سریان هوائی قدره 0.015 ، 0.025 م³/ث علی الترتیب. بینما (I) هى کمیة الأشعة الشمسیة الساقطة على السطح الأفقى (میجاجول/ م² . ساعة).
10. أستنبطت معادلتین احصائیتین للتنبؤ بقیمة معدل تجفیف أوراق الریحان فى غرفة التجفیف عند أسماک مختلفة من أوراق الریحان مع معدلین من سریان الهواء فى المجنع الشمسى , وکانت المعادلتین کالتالی:

حیث D_{r (0.025)} , D_{r (0.015)} معدلى تجفیف أوراق الریحان عند معدل سریان هوائى قدره 0.015 , 0.025 م³ / ث على الترتیب , بینما (D) هى سمک طبقة أوراق الریحان (سم).
11. تحت ظروف هذه التجارب, وجد أن أنسب سمک لتجفیف أوراق الریحان بالهواء المسخن باستخدام الطاقة الشمسیة هو 4 سم مع معدل سریان هواء 0.025 م³ / ث فى المجمع الشمسى.

المراجع

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-Galil, H. S. and El-Nakib, A. A. (2008). Effect of natural convection solar drying on quality of peppermint. The 15^th Conference of the Misr Society of Agric. Eng., 12-13 March 2008. Pp: 513 – 534.

Arafa, G. K. (2007). Optimum drying conditions for thin-layer drying of sweet basil. Misr J. Ag. Eng., 24(3): 540- 556.

Banout, J; Havlik, J.; Kulik, M.; Kloucek, P.; Lojka B, and Valterov, I. (2010). Effect of solar drying on the composition of essential oil of sacha cilantro (Eryngium foetidum L.) grown in the peruvian amazon. J. Food Process Eng., 33: 83-103.

Baydar, H. and Erbas, S. (2009). Effects of harvest time and drying on essential oil properties in lavandin (lavandula × intermedia emeric ex loisel.). Acta Horticulturae, 826: 377-382.

Bozin, B.; Mimica-Dukic, N.; Simin, N. and Anackov, G. (2006). Characterization of the volatile composition of essential oils of some lamiaceae spices and the antimicrobial and antioxidant activities of the entire oils. J. Agric. Food Chem. 54 (5): 1822–1828.

Brougham, R. W. (1960). The relationship between the critical leaf areas, total chlorophyll content and maximum growth rate of some pasture and crop plant Amm, 130t. N.S. 24(961): 463-474.

CAGMC, (Central Authority for General Mobilization and Statistics). (2003). “The Annual Stistical Book for A.R.E.:7”.

Ertekin, C. and Yaldiz, O. (2004). Drying of eggplant and selection of a suitable thin layer drying models. J. Food Eng., 63: 349-359.

Hall, C. W. (1980). Drying and storage of agricultural crops. The AVI. Publishing , Inc., Westport, Connecticut, U.S.A.: 291-308.

Hassanain, A. A. (2004).Thermal Performance of an Unglazed Transpired Solar Dryer. Misr J. Agric. Eng. 12 (2):533-552.

Hazra, P., Kahol, A.P. and Ahmed, J. (1990). “Study of the effect of mode of drying on the yield, quality and steam consumption in distillation of the essential oil of Mentha arvesis”. India-perfumer 34(1):47-55.

Kadam, D. M. ; Goyal, R. K. and Gupta, M. K. (2011).Mathematical modeling of convective thin layer drying of basil leaves. Journal of Medicinal Plants Research. 5(19):4721-4730.

Khangholil, S. and Rezaeinodehi, A. (2008). Effect of drying temperature on essential oil content and composition of sweet wormwood (Artemisia annua) growing wild in Iran. Pak.J. Biol. Sci, 11: 934-937.

Muhlbauer, W. (1986). Present Status of Solar Crop Drying. Energy in Agriculture 5, 121-137.

Okos, MR.; Narsimhan, G.; Singh, RK. and Weitnauer, AC. (1992). Food Dehydration. In: Heldman DR, Lund DB (Eds). Handbook of food engineering, New York; Marcel Dekker.

Özcan, M.; Arslan, D. and Ünver, A. (2005). Effect of drying methods on the mineral content of basil (Ocimum basilicum L.). J. Food Eng., 69(3): 375-379.

Oztekin, S and Martinov, M. (2007). Medicinal and aromatic crops: Harvesting, drying and processing. Haworth food agricultural products press, New York, p. 320.

PaTil, B. G. and Ward, G. T. (1989). Simulation of Solar Air Drying of rapeseed. Solar Energy, 43(5):305-320.

Pierce, R. O. and Thompson, T. L. (1980). Management of solar and low temperature grain drying systems. Part II: Layer drying and solution to the over-drying problem. Transaction of the ASAE, 23(4):1020-1023.

Schenkel, E.P.; Gosmann, G. and Petrovick, P.R. (2003). Vegetable products and drug development. In: Simões, C.M.O et al. Pharmacognosy: Plant Med., eds. C. M. O. Editora da UFRGS/Editora UFSC, pp. 371- 400.

Sellami, I.H.; Wannes, W.A.; Bettaieb, I.; Berrima, S.; Chahed, T.; Marzouk, B. and Limam, F. (2011). Qualitative and quantitative changes in the essential oil of Laurus nobilis L. leaves as affected by different drying methods. Food Chem., 126: 691-697

Shahi, N. C.; Anupama Singh, and Kate, A. E. (2014). Activation energy kinetics in thin layer drying of basil leaves.International Journal of Science and Research (IJSR) ISSN (Online): 2319-7064. 3(7).

Tohti, I.; Tursun, M.; Umar, A.; Turdi, S.; Imin, H. and Moore, N. (2006). "Aqueous extracts of Ocimum basilicum L. (sweet basil) decrease platelet aggregation induced by ADP and thrombin in vitro and rat's arterio—venous shunt thrombosis in vivo". Thromb. Res. 118 (6): 733–739.

Yaldiz, O.; Ertekin, C. and Uzun, H.I. (2001). Mathematical modeling of thin layer solar drying of sultana grapes. Energy. Int. J. 26: 457-465.