تحلیل انرژی و اگزرژی یک خشک‌کن خورشیدی با دو انبارۀ گرمایی برای خشک کردن نعناع فلفلی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و صنایع غذایی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

سه روش خشک‌ کردن خورشیدی، آفتابی و سایه جهت کاهش رطوبت نعناع فلفلی از 87%~ تا 7%~ (بر مبنای تر) مطالعه گردید. در حالیکه افزایش دمای (∆T) هوای محیط در روش آفتابی در اثر جذب انرژی روزانه خورشید (با شدت 2m/W ‌957=Iave) به حدود oC4 رسید، این افزایش دما در روش خورشیدی پس از عبور هوا از میان جمع‌کنندۀ انرژی (با سطح 2m 26/1) به oC18 رسید. با توجه به متوسط شدت تابش در روش خورشیدی (روزانه 2m/W 860~) میزان آنتالپی هوای گرم‌کن تا 40% افزایش یافت. مقدار مصرف انرژی برای خشک کردن از هر کیلوگرم نعناع فلفلی در خشک‌کن خورشیدی به kg/W 80~ رسید که با توجه به زمان کوتاه این روش (5 ساعت) فقط 16% از کل انرژی ورودی به محفظۀ خشک‌کن صرف افزایش گرمای محسوس و تبخیر آب از محصول گردید. اگزرژی ورودی و خروجی خشک‌کن خورشیدی برای خشک کردن از نعناع فلفلی به ترتیب 24% کاهش و 38% افزایش یافت و مقدار کل اتلاف حرارتی (برای اتصالات و بدنۀ دستگاه) در طی دورۀ خشک کردن خورشیدی کمتر از 4%~ از انرژی کل ورودی به خشک‌کن رسید. چون انرژی مصرفی برای خشک کردن از نعناع فلفلی با روش خورشیدی حدود 50% انرژی مصرفی در روش‌های آفتابی و سایه بوده امکان خشک کردن از نعناع فلفلی تازه و رسانیدن آن تا 7% رطوبت تادو برابر ظرفیت دراین روش فراهم گردید.

چکیده تصویری

تحلیل انرژی و اگزرژی یک خشک‌کن خورشیدی با دو انبارۀ گرمایی برای خشک کردن نعناع فلفلی

تازه های تحقیق

  • طراحی و ساخت خشک‌کن خورشیدی مجهز به دو انباره گرمایی.
  • ارزیابی شرایط ترمودینامیکی و زمان خشک کردن خشک‌کن خورشیدی و مقایسه با خشک‌کن‌های آفتابی و سایه برای آبزدایی از نعناع فلفلی تازه.
  • تحلیل انرژی و اگزرژی خشک‌کن خورشیدی طراحی شده.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Exergy and Energy Analyses for Solar Drying of Peppermint (Mentha piperita) With a Double-pass Collector

نویسندگان [English]

  • Mohsen Mokhtarian 1
  • Ahmad Kalbasi-Ashtari 2
1 Young Researchers and Elite Club, Roudhen Branch, Islamic Azad University, Roudhen, Iran
2 Associate professor of Food Technology in University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

Three methods of solar drying (I), sun drying (II) and shade drying (III) used to reduce the moisture content of peppermint from 87 to 7% (wet basis). The increase of air-drying temperature (∆T) for peppermint dehydration in method II reached up to 4oC after absorbing of daily solar energy (Iave=957 W/m2). However, in the method I, this parameter (∆T) reached to 18oC after the ambient air passed through a double-pass heat collector (with only 1.26 m2 area). Although the enthalpy of drying air in the method I reached to 35 kJ/kg (40% more than the other methods because of the high heat intensity of solar collector Iave=840 W/m2), only ~16% of accumulated solar heat used to increase the peppermint temperature and evaporate its extra moisture. This is the reason that exergy in the inlet and outlet of the method I during drying peppermint reached to 24 and 38%, respectively. Furthermore, the drying capacity of peppermint in the method I was 100% more than the ones dried in methods II and III at the similar conditions. The total heat loss (because of connecting pipes and drying chamber) in the method I during peppermint drying was < 4% of the total heat collected in solar drier, which is negligible.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Peppermint
  • dryer
  • Exergy
  • energy
  • air drying temperature
[1] Mokhtarian, M., Hamedi, H., Jonaidi-Jafari, N.A., Akhondzadeh Basti, A. (2017). Investigation of different drying methods of peppermint (Mentha piperita) medical plant. Med. Plant, 16,147-162. (In Persian)

[2] FAO, 2012.“Food and Agriculture Organization of the United Nations”, FaoStat Database, Available from http://faostat.fao.org.

[3] Azizi, M., Rahmati, M., Ebadi, T., Hassan Zadeh Khayat, M. (2010). Investigation of the effect of different drying methods on weight loss rate, essence content and percentage of Kamazolen of chamomile medical plant (Matricaria recutita L.).Iranian J. Med. Aromatic Plants, 25, 182-192. (In Persian)

[4] Afzal, T.M., Abe, T., Hikida, Y. (1999). Energy and quality aspects during combined FIR-convection drying of barley. Food Eng., 42, 177-182.

[5] Mokhtarian, M., Tavakolipour, H., Kalbasi ashtari, A. (2016). Energy and exergy analysis in solar drying of pistachio with air recycling system. Drying Technol., 34, 1484-1500.

[6] Mokhtarian, M., Tavakolipour, H., Kalbasi-Ashtari, A. (2016) The effect of solar drying method in air recycle mode comparing with traditional method (exposing to direct sunlight) on the quality properties of pistachio nut. Iranian J. Nut. Sci. Food Technol., 10, 93-102. (In Persian)

[7] Sallam, Y.I., Aly, M.H., Nassar, A.F., Mohamed, E.A. (2015). Solar drying of whole mint plant under natural and forced convection. Advance Res., 6, 171-78.

[8] Cipliene, A., Novošinskas, H., Raila, A., Zvicevicius, E. (2015). Usage of hybrid solar collector system in drying technologies of medical plants. Energy Con. Manage., 93, 399-405.

[9] Şevik, S. (2014). Experimental investigation of a new design solar-heat pump dryer under the different climatic conditions and drying behavior of selected products. Solar Energy, 105, 190-205.

[10] El-Sebaii, A.A., Shalaby, S.M. (2013). Experimental investigation of an indirect-mode forced convection solar dryer for drying thymus and mint. Energy Con. Manage., 74, 109-16.

[11] Rodrıguez, J., Clemente, G., Sanjuan, N., Bon, J. (2012). Modelling drying kinetics of thyme (Thymus vulgaris L.): Theoretical and empirical models, and neural networks. Food Sci. Technol. Int., 20, 13-22.

[12] Akpinar, E.K. (2010). Drying of mint leaves in a solar dryer and under open sun: Modelling, performance analyses. Energy Con. Manage., 51, 2407-18.

[13] AOAC. (1990). Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists, 17th ed.; AOAC Press: Arlington, TX.

[14] Singh, R.P. Heldman, D.R. (2009).Introduction to Food Engineering, 4th ed, Academic Press, Elsevier, California.

[15] Akpinar, E.K., Midilli, A., Bicer, Y. (2006). The first and second law analyses of thermodynamic of pumpkin drying process. Food Eng., 72, 320-331.

[16] Motevali, A., Minaei, S., Banakar, A., Ghobadian, B., Khoshtaghaza, M.H.(2014). Comparison of energy parameters in various dryers. Energy Con. Manage., 87, 711-725.

[17] Aviara, N.A., Onuoha, L.N., Falola, O.E., Igbeka, J.C. (2014). Energy and exergy analyses of native cassava starch drying in a tray dryer. Energy, 73, 809-817.

[18] Montero, I., Blanco, J., Miranda, T., Rojas, S., Celma, A. (2010). Design, construction and performance testing of a solar dryer for agro industrial by-products. Energy Con. Manage., 51, 1510-1521.

[19] Fudholi, A., Sopian, K., Yazdi, M.H., Ruslan, M.H., Gabbasa, M., Kazem, H.A. (2014). Performance analysis of solar drying system for red chili. Solar Energy, 99, 47-54.

[20] Akbulut, A., Durmus, A. (2010). Energy and exergy analyses of thin layer drying of mulberry in a forced solar dryer. Energy, 35, 1754-1763.

[21] Midilli, A., Kucuk, H. (2003). Energy and exergy analyses of solar drying process of pistachio. Energy, 28,539-556.