مطالعه ی سینتیک خشک شدن و چروکیدگی یک نمونه زالزالک در یک خشک کن بستر شناور ارتعاشی با کنترل رطوبت هوای ورودی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

در این پژوهش فرآیند خشک کردن و چروکیدگی میوه زالزالک در یک مقیاس آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. میوه زالزالک در دماهای 50، 60 و 70 درجه سانتی‌گراد با سرعت‌های جابجایی هوای ورودی 0.92 و 1.06 متر بر ثانیه با فرکانس‌های 6.8 ، 7.5 و 8.2 در یک خشک‌کن بستر شناور ارتعاشی با استفاده از یک سامانه جذب سطحی با بسترهای پر شده از جاذب سیلیکاژل به منظور کنترل رطوبت هوای ورودی از حدود 27 درصد نسبی به 4 درصد نسبی خشک شد. نتایج نشان دادند که زمان خشک شدن میوه زالزالک در یک خشک‌کن بستر شناور ارتعاشی با استفاده از یک سامانه جذب سطحی نسبت به زمان خشک شدن آن در یک خشک‌کن بستر شناور ارتعاشی بدون استفاده از سامانه جذب سطحی به منظور کاهش رطوبت هوای ورودی به صورت قابل ملاحضه‌ای کاهش یافته است و مقدار این کاهش برای شرایط عملیاتی مختلف متفاوت است. برای مثال در شرایط عملیاتی سرعت جابجایی و دمای هوای ورودی به بستر به ترتیب برابر با برابر با 0.92 متر بر ثانیه و oC 60 و ارتعاش دستگاه برابر با 7.5 هرتز، زمان خشک شدن مقدار نمونه در حدود 15 درصد با جذب رطوبت هوای ورودی کاهش پیدا می‌کند. همچنین میزان چروکیدگی میوه زالزالک در طول فرآیند خشک کردن تحت تاًثیر دما، سرعت جابجایی و رطوبت نسبی هوای ورودی است و اثر سرعت جابجایی هوای ورودی بر میزان چروکیدگی آن در قیاس با دو عامل دیگر کمتر است. در بین مدل‌‌های ارائه شده برای مدل‌سازی خشک شدن میوه‌ها، مناسب‌ترین مدل‌‌ها جهت بررسی سینتیک خشک شدن و چروکیدگی میوه زالزالک به ترتیب مدل‌‌های لگاریتمی و رتی با بیشترین مقدار R2 و کمترین مقدار RMSE انتخاب شدند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Drying kinetic and shrinkage study of a Hawthorn sample in a vibro fluidized bed dryer using an adsorption system in order to control of inlet air humidity

نویسندگان [English]

  • Elham Farzan 1
  • Mahmood Reza Rahimi 2
  • Vahid Madadi Avargani 3
1 MS Student, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Yasouj University, Yasouj, Iran
2 Associate Professor, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Yasouj University, Yasouj, Iran
3 Assistant Professor, Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

In this research, drying process and shrinkage of Hawthorn in a laboratory scale was studied. The Hawthorn fruit was dried in a Vibro-Fluidized Bed (VFB) dryer by an air stream with 50, 60 and 70 oC inlet temperatures, and 0.92 and 1.06 m/s inlet velocities and 6.8, 7.5 and 8.2 Hz frequencies using an adsorption system, with silica gel particles as adsorbent media, in order to control the inlet air humidity from about 27 relative percent to 4 relative percent. Results show that the drying time of Hawthorn in VFB dryer in present of control humidity system was reduced significantly as compared to the drying in a VFB dryer without using control humidity system and this reduction is different for various operating conditions. For example, for inlet air velocity and temperature to the dryer equal to 0.92 m/s and 60 oC respectively, the drying time was reduced about 15 percent for device with inlet humidity control system compared to usual conditions. On the other hand, the shrinkage of Hawthorn was affected by inlet air humidity, temperature and velocity in the dryer and the effect of air velocity on the shrinkage of Hawthorn is less than to others. Among proposed mathematical models for drying and shrinkage of fruits, the Logarithmic and Ratti models were selected as the appropriate models for drying kinetic and shrinkage of Hawthorn respectively based on experimental conditions with largest amount of R2 and smallest amount of RMSE.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drying Kinetic
  • Shrinkage
  • Vibro-Fluidized Bed Dryer
  • Hawthorn
  • Adsorption System
[1]        Unal, H.G. and K. Sacilik, (2011). Drying characteristics of hawthorn fruits in a convective hot‐air dryer. Journal of Food Processing and Preservation. 35(2), 272-279.

[2]        Guo, R., M.H. Pittler, and E. Ernst, (2008). Hawthorn extract for treating chronic heart failure. The Cochrane Library.

[3]        Aral, S. and A.V. Beşe, (2016). Convective drying of hawthorn fruit (Crataegus spp.): effect of experimental parameters on drying kinetics, color, shrinkage, and rehydration capacity. Food Chem. 210, 577-584.

[4]        Ochoa, M., et al., (2002). Shrinkage during convective drying of whole rose hip (Rosa rubiginosa L.) fruits. LWT-Food Science and Technology. 35(5), 400-406.

[5]        Koyuncu, T., Y. Pinar, and F. Lule, (2007). Convective drying characteristics of azarole red (Crataegus monogyna Jacq.) and yellow (Crataegus aronia Bosc.) fruits. J Food Eng. 78(4), 1471-1475.

[6]        Debaste, F., et al., (2008). A new modeling approach for the prediction of yeast drying rates in fluidized beds. J Food Eng. 84(2), 335-347.

[7]        Białobrzewski, I., et al., (2008). Heat and mass transfer during drying of a bed of shrinking particles–Simulation for carrot cubes dried in a spout-fluidized-bed drier. Int J Heat Mass Transfer. 51(19), 4704-4716.

[8]        Moreno, R., R. Rios, and H. Calbucura, (2000). Batch vibrating fluid bed dryer for sawdust particles: experimental results. Drying Technol. 18(7), 1481-1493.

[9]        Stakić, M. and T. Urošević, (2011). Experimental study and simulation of vibrated fluidized bed drying. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 50(4), 428-437.

[10]      Jaraiz, E., S. Kimura, and O. Levenspiel, (1992). Vibrating beds of fine particles: estimation of interparticle forces from expansion and pressure drop experiments. Powder Technol. 72(1), 23-30.

[11]      de Lima, A., M. Queiroz, and S. Nebra, (2002). Simultaneous moisture transport and shrinkage during drying of solids with ellipsoidal configuration. Chem Eng J. 86(1), 85-93.

[12]      Ratti, C., (1994). Shrinkage during drying of foodstuffs. J Food Eng. 23(1), 91-105.

[13]      Hatamipour, M. and D. Mowla, (2002). Shrinkage of carrots during drying in an inert medium fluidized bed. J Food Eng. 55(3), 247-252.

[14]      Chayjan, R.A., H.H.A. Alizade, and B. Shadidi, (2012). Modeling of some pistachio drying characteristics in fix, semi fluid and fluid bed dryer. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. 14(2), 143-154.

[15]      Amiri Chayjan, R. and M. Kaveh, (2014). Physical parameters and kinetic modeling of fix and fluid bed drying of terebinth seeds. Journal of Food Processing and Preservation. 38(3), 1307-1320.

[16]      Doymaz, İ., (2008). Convective drying kinetics of strawberry. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 47(5), 914-919.

[17]      Hii, C., C. Law, and M. Cloke, (2009). Modeling using a new thin layer drying model and product quality of cocoa. J Food Eng. 90(2), 191-198.

[18]      Ertekin, C. and O. Yaldiz, (2004). Drying of eggplant and selection of a suitable thin layer drying model. J Food Eng. 63(3), 349-359.

[19]      Menges, H.O. and C. Ertekin, (2006). Thin layer drying model for treated and untreated Stanley plums. Energy Convers Manage. 47(15), 2337-2348.

[20]      Sadeghi, M. and M. Khoshtaghaza, (2012). Vibration effect on particle bed aerodynamic behavior and thermal performance of black tea in fluidized bed dryers. Journal of Agricultural Science and Technology. 14(4), 781-788.

[21]      Marring, E., A. Hoffmann, and L. Janssen, (1994). The effect of vibration on the fluidization behaviour of some cohesive powders. Powder Technol. 79(1), 1-10.

[22]      Yadollahinia, A. and M. Jahangiri, (2009). Shrinkage of potato slice during drying. J Food Eng. 94(1), 52-58.

[23]      Ayensu, A., (1997). Dehydration of food crops using a solar dryer with convective heat flow. Solar Energy. 59(4), 121-126.

[24]      Diamante, L.M. and P.A. Munro, (1993). Mathematical modelling of the thin layer solar drying of sweet potato slices. Solar energy. 51(4), 271-276.

[25]      Zhang, Q. and J. Litchfield, (1991). An optimization of intermittent corn drying in a laboratory scale thin layer dryer. Drying Technol. 9(2), 383-395.

[26]      Akpinar, E.K., Y. Bicer, and A. Midilli, (2003). Modeling and experimental study on drying of apple slices in a convective cyclone dryer. Journal of Food Process Engineering. 26(6), 515-541.

[27]      Mayor, L. and A. Sereno, (2004). Modelling shrinkage during convective drying of food materials: a review. J Food Eng. 61(3), 373-386.