پایان نامه رایگان درباره فشار بخار آب، مواد غذایی

دانلود پایان نامه ارشد

دو قسمت است. در قسمت پاييني هواي دميده شده توسط منبع حرارتي گرم شده و اين هواي گرم از طريق صفحه مشبك به سمت بالا به درون بستر ماده غذايي راه مي‌يابد. درصد رطوبت اوليه محصول كه در اين شيوه خشك مي‌شود بيشتر است و معمولاً در محدوده 30 تا 40 درصد قرار مي‌گيرد. چنين شيوه‌اي براي خشك كردن و توليد انواع برگه ميوه‌جات قابل استفاده است. بدليل بالا بودن درصد رطوبت اوليه محصول در طي عمليات خشك كردن اختلاف رطوبتي بين لايه‌هاي فوقاني و تحتاني وجود خواهد داشت. چون هوايي كه از پايين به سمت بالا حركت مي‌كند با دريافت رطوبت از لايه‌هاي پاييني ظرفيت پذيرش كمتري براي رطوبت خواهد داشت و دماي لايه‌هاي فوقاني معمولاً كمتر از دماي لايه‌هاي تحتاني است، بنابراين هواي مرطوبي كه به لايه‌هاي فوقاني مي‌رسد بخشي از رطوبت خود را بر روي اين لايه‌ها جا گذاشته و بستر محصول را ترك مي‌كند. براي برطرف نمودن اين اختلاف رطوبت دو راه حل پيشنهاد مي‌شود یکی استفاده از جعبه‌هاي تبادل رطوبت يا جعبه‌هاي تعريق و دیگری زير و رو كردن يا به هم زدن بستر محصول كه ممكن است بطور دستي انجام گرفته و يا بوسيله همزن‌هاي مارپيچي انجام گيرد كه مي‌توانند به همراه يكديگر بكار برده شوند.
2-11-11-خشك‌كن‌هاي تونلي:
نوع پيشرفته‌تر يا مداوم خشك‌كن‌هاي سيني‌دار هستند. به اين مفهوم كه هر واحد خشك‌كن سيني‌دار را درون يك واگن تعبيه مي‌كنند و تعدادي از اين واگن‌ها را در داخل يك تونل جابه‌جا كرده و محصول غذايي توزيع شده در درون سيني‌هاي متعلق به هر واگن را در معرض جريان هوا خشك مي‌كند. شرايط عمليات از نقطه نظر دماي هوا، طول تونل و سرعت حركت واگنها را بگونه‌اي تنظيم مي‌نمايند كه محصول غذايي در مدت زماني كه هر واگن تونل را طي مي‌كند از رطوبت اوليه به رطوبت نهايي رسانده شود. جريان هواي گرم در داخل اين تونل ممكن است بصورت هم‌جهت با حركت واگنها باشد كه در اين صورت خشك‌كن تونلي هم جهت داريم و ممكن است جريان هوا در خلاف جهت واگنها باشد كه آنرا خشك‌كن غير هم‌جهت گويند. خشك‌كن‌هاي تونلي هم‌جهت براي خشك‌كردن محصولات غذايي كه هر قطعه آنها ضخامت چنداني ندارد قابل استفاده مي‌باشد. چون در اين مورد پديده خشك شدن سطحي بروز نمي‌كند. از سوي ديگر اين نوع خشك‌كنها همراه با خشك‌كن‌هاي تونلي غير هم‌جهت بصورت سري قابل استفاده‌اند. به نحوي كه دماي هوا را در خشك‌كن‌هاي هم‌جهت چندان زياد مي‌كنند تا شك حرارتي شديد نباشد طول تونل را كمتر كرده و در عين حال توسط اين واحد بخاطر اختلاف دماي قابل توجه هوا و محصول افت رطوبت اوليه قابل توجهي را ايجاد مي‌كند. محصول خروجي اين واحد را وارد تونل خشك‌كن غير همسو كرده و توسط اين عمليات با ملايمت بيشتر رطوبت‌هاي نهايي محصول نياز به دقت بيشتري دارند و تبخير نموده و محصولي با كيفيت مطلوب توليد مي‌كند.

شکل (2-21)تصاویری از خشک کن تونلی

2-12انتخاب خشک کن:
اولین نکته در انتخاب خشک کن قابلیت بهره برداری از آن است از همه مهمتر دستگاه باید محصول مورد نظر را به شکل و سرعت مورد نیاز تولید کند. انتخاب نهایی خشک کن ها بر اساس هزینه های سرمایه و بهره برداری انجام می شود همچنین شکل فیزیکی ماده و روش های مختلف حمل تأثیر زیادی روی نوع خشک کن دارد.
خشک کن های ناپیوسته: برای تولید محصولات 150-200 ton/hr بکار می روند و نسبتأ پرهزینه اند.
خشک کن های پیوسته: برای تولید محصولات بیشتر از 1-2 ton/hr بکار می روند دستگاه مورد نیاز کوچکتر است و هزینه ی خشک کردن بر واحد محصول نسبتأ کم است.
خشک کن آدیاباتیک: معمولأ ارزانتر از نوع غیر آدیاباتیک هستند ولی بازده ی آنها کمتر است.
خشک کن های آدیاباتیک همسو: معمولأسبب جابجایی مقدار زیادی غبار می شود( مانند خشک کن دوار ) که برای جدا کردن آنها گاهی به دستگاهی گران تر از خشک کن نیاز است که باعث می شود غیر اقتصادی تر از خشک کن غیر آدیاباتیک شود.
خشک کن های آدیاباتیک غیرهمسو: داغ ترین گاز با خشک ترین جامد در تماس است این نوع تماس برای حالتی که آب پیوندی وجود دارد سریع ترین روش خشک کردن است.
خشک کن های غیر آدیاباتیک: همیشه برای ذرات بسیار ریز با جامداتی که از نظر شیمیایی فعال تر از آن هستند که بتوان آنها را با گاز تماس داد بکار می روند همچنین از آنها در جداسازی و بازیابی حلال استفاده می شود.
بطور کلی:
مواد حساس به گرما باید در دما کم و تحت خلاء خشک شوند ویا اینکه زمان خشک شدن اندک باشد ( خشک کن پاششی ) همچنین خشک کن های پاششی ، فیلم نازک و استوانه ای برای خشک کردن محلول ها و دوغاب ها مناسب اند و برای بلورهای شکننده باید از یک خشک کن سینی دار یا نوار نقاله ای استفاده کرد. خشک کن های سینی دار و نوار نقاله ای برای جامدات و خمیرهایی که قابل همزدن نیستند و خشک کن های دوار ، نوار نقاله ای ، بسترسیال برای جامدات و خمیرهایی که عمل همزدن مجاز است استفاده می شوند.

فصل سوم
فرایند خشک کردن و اندازه گیری ضریب انتقال جرم

فرایند خشک کردن و اندازه گیری ضریب انتقال جرم
خشك كردن فرايند همزمان انتقال جرم و حرارت است. انتقال حرارت از هوای اطراف به ماده ی غذایی موجب کاهش فشار بخار آب در سطح و تبخیر رطوبت سطحی می شود در اثر این فرایند گرادیان فشار بخار آب در ماده ی غذایی به وجود می آید که نیرو ی رانشی لازم برای خارج کردن آب از ماده ی غذایی را تأمین می کند. حرارت فعاليت را در محصولات با استفاده از يك واسطه خارجي كه معمولا هوا مي باشد افزايش مي دهد ورطوبت تبخير شده از بافت ها بصورت موئينگي خارج مي شود. رطوبت نسبي فاكتور بسيار مهمي در فرايند خشك كردن است. در واقع هوايي كه باعث خشك شدن مي شود ظرفيت كاهش رطوبت را مشخص مي كند. انتقال همزمان جرم و حرارت در بسياري از فرايندها به رفتار دمايي از مواد و محصولات غذايي بستگي دارد و باعث مي شود كه پروسه خشك كردن پيچيده به نظر برسد و اين پيچيدگي ناشي از ساختار پيچيده از مواد غذايي و تغييرات فيزيكي وشيميايي در مدت خشك شدن است. براي خشك شدن مواد غذايي با استفاده از قانون دوم فيك مي توان ميزان انتقال جرم را شرح داد حل معادله فيك را مي توان با دانستن ميزان نفوذ، خصوصيات هندسي و اختصاص شرايط مرزي و اوليه امكان پذير كرد.فرموله کردن فرایند خشک شدن مواد غذایی با استفاده از روش های ریاضی ما را در شناخت پروسه انتقال جرم و حرارت در مدت زمان خشک شدن توانمند می سازد.مقدار متوسط انتقال جرم در سطح خارجی تکه های در حال خشک شدن از رابطه زیر حاصل می شود
(3-1)

ضریب انتقال جرم را میتوان با توجه به زمان خشک شدن محاسبه کرد. معادله ی بالا را میتوان با استفاده از شرایط مرزی و شرط اولیه و با استفاده از روش های عددی مناسب حل کرد حل تحلیلی برای این حل مسئله در حالت های خیلی خاص انجام می شودحل عددی برای جامدها با هر شکل و خواص فیزیکی به دمای سطح و محتوای رطوبت و شرایط مرزی و اولیه بستگی دارد.بررسی های مشابه زیادی برای اندازه گیری ضریب انتقال جرم و عوامل موثر بر آن انجام شده است.
3-1نفوذ و انتقال جرم:
در اغلب عملیات انتقال جرم، جداسازی سازنده های یک فاز به کمک تماس آنها با یک فاز نامحلول صورت می گیرد وشدت انتقال هر جزء مخلوط به ضریب انتال جرم و دور بودن سیستم از حالت تعادل بستگی خواهد داشت وقتی تعادل برقرار شود انتقال متوقف خواهد گردید. ضرائب شدت یا ضرائب انتقال جرم برای سازنده های مختلف موجود در یک فاز یکسان نیستند ولی عمومأ اختلاف آنها با یکدیگر بسیار ناچیز است در صورتیکه با جریان های متلاطم سیال سرو کار داشته باشیم و اثر نفوذ مولکولی ناچیز باشد اختلاف ضرائب انتقال بسیار ناچیز خواهد گردید. به منظور جداسازی سازنده ها ی یک فاز، باید اختلاف غلظت ها، در حالت تعادل دو فاز را مد نظر قرار داد. البته مقادیر مربوط به ضرائب انتقال جرم حائز اهمیت زیادی هستند زیرا که کنترل کننده ی شدت رسیدن به تعادل می باشند این ضرائب زمان لازم برای جداسازی را کنترل می کنند ضرائب انتقال جرم همچنین در تعیین ابعاد دستگاه ها و هزینه های دستگاه ها مفید واقع می شوند.نفوذ مولکولی در اثر حرکت مولکولهای یک جسم و به علت وجود انرژی حرارتی انجام می پذیرد. در تئوری جنبش گازها فرض بر این است که هر مولکول در مسیر مستقیم و با سرعت ثابت حرکت نموده و پس از طی مسافتی به مولکول دیگر برخورد می کند بدیهی است که سرعت متوسط حرکت مولکول ها بستگی به درجه ی حرارت خواهد داشت.به دلیل برخورد های متعدد مولکول یک مسیر پر پیچ وخم را طی می کند مسافت خالصی را که مولکول در زمان معین و در جهت معین طی میکنند را شدت نفوذ می گویند البته این مسافت جزئی از کل مسیر واقعی طی شده توسط مولکول است بنابراین نتیجه می گیریم که نفوذ مولکولی پدیده ی بسیار کندی است. البته می توان با کاهش فشار تعداد برخوردها و افزایش درجه ی حرارت که سرعت مولکولی را زیادتر می کندسرعت عمل را افزایش داد. هرگاه در مخلوطی غلظت سازنده ها یکنواخت نباشد نفوذ مولکولی سبب رساندن آن به وضع یکنواخت خواهد شدو مواد از محلی که دارای غلظت بالاتری است به مکانی که غلظت آن کمتر است حرکت خواهد نمود. در بسیاری از عملیات انتقال جرم، سیال متحرک است و معمولأ با سیال ساکن سرو کار نخواهیم داشت. ندرتأ سیالات وضعیت آرام داشته و عمومأ دارای جریان متلاطم هستند. اگر یک سیال با سطح جامدی تماس داشته باشد، سرعت سیال در سطح صفر می گردد و لذا در نزدیکی سطح، یک منطقه ی آرام بوجود خواهد آمد. بنابراین انتقال جرم بایستی بناچار در منطقه ی آرام نیز انجام پذیرد که این مسئله اهمیت نفوذ مولکولی در این نوع از جریان نشان می دهد. در اعمال متداولی از نوع جریان های متلاطم شار انتقال جرم را بر حسب ضرائب انتقال جرم بیان می کنند.در محلول های غیر یکنواخت حتی اگر دو جزئی باشند هر دو سازنده نفوذ خواهند نمود و لذا برای نشان دادن حرکت هر سازنده دو نوع شار خواهیم داشت:N ،شار نسبت به محل مشخصی از فضا و j، شار یک سازنده نسبت به سرعت مولی متوسط کلیه ی سازنده های دیگر.از شارN بیشتر در طراحی دستگاه ها استفاده می شود ولی شار j بیشتر بستگی به طبیعت آن سازنده خواهد داشت.
ضریب نفوذ DAB مربوط به سازنده ی A در مخلوطB که شاخصی از قدرت نفوذ است بر طبق قانون اول فیک در جهت z چنین نوشته می شود.
(3-2)
علامت منفی مشخص کننده ی آن است که نفوذ در جهتی که غلظت کاهش می یابد انجام می شود. ضریب نفوذ، مشخصه ی سازنده و محیط اطراف آن است.
برای به دست آوردن معادله ی پیوستگی با انجام موازنه ی جرم برای یک جزء حجمی سیال در حال حرکت خواهیم داشت:
(3-3)
که از موازنه ی کلی جرم به صورت
(3-4)
حاصل شده است.اگر موازنه ی جرم را برای سازنده ی A بنویسیم معادله ی
(3-5)
بصورت زیر بیان خواهد شد.

(3-6)
ودر نتیجه معادله ی پیوستگی برای جزء A بصورت زیر در خواهد آمد: (3-8)

ودر حالت خاص اگر جرم حجمی محلول ثابت و سرعت برابر صفر و بدون واکنش شیمیایی باشد معادله ی بالا بصورت قانون دوم فیک خلاصه می گردد.
(3-8)
و نفوذ مولکولی در حالت پایا در سیالات در حال سکون و در جریان آرام و در یک جهت بصورت زیر بدست آمده است

(3-9)

3-2نفوذ در جامدات
3-2-1نفوذ مطابق قانون فیک:
اگر گرادیان غلظت با گذشت زمان بدون تغییر بماند یعنی سرعت نفوذ ثابت باشد ، قانون فیک به کار برده می شودیعنی وقتی نفوذ مستقل از غلظت است و جریا ن سیال وجود ندارد ، میتوان مورد

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درباره صنایع غذایی، مواد معدنی، مواد غذایی Next Entries پایان نامه رایگان درباره نیروهای خارجی، دینامیکی