تعیین ضریب نفوذ موثر رطوبت و مدل‌سازی ریاضی خشک‌ کردن صمغ دانه بالنگو با فروسرخ

مقدمه: امروزه، خشک‌کردن محصولات کشاورزی روشی توسعه‌یافته است که با حذف بخشی از رطوبت منجر به پایداری فیزیکوشیمیایی محصول شده و همچنین باعث تولید محصولات مختلف با خواص کیفی جدید و با ارزش غذایی و اقتصادی متفاوت می‌شود. ضریب نفوذ رطوبت مهمترین ویژگی در محاسبات خشک‌کردن است. در این پژوهش مدل سازی سینتیک خشک شدن صمغ دانه بالنگو در یک خشک کن فروسرخ بررسی شد. مواد و روش‌ها: تاثیر فاصله نمونه‌ها از لامپ پرتودهی در سه سطح 5، 7/5 و 10 سانتی‌متر و اثر ضخامت صمغ درون ظرف در سه سطح 0/5، 1/0 و 1/5 سانتی‌متر بر سرعت انتقال جرم و ضریب نفوذ موثر رطوبت در طی فرآیند خشک شدن صمغ دانه بالنگو بررسی شد. مدل‎های استاندارد (ونگ و سینگ، هندسون و پابیس، تقریب انتشار، پیج، پیج اصلاح‌شده، نیوتن، میدیلی و لگاریتمی) جهت بررسی سینتیک خشک شدن بر داده‎های آزمایشی برازش داده شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان‌داد فاصله نمونه‌ها از لامپ پرتودهی و ضخامت نمونه‌ها بر سرعت انتقال جرم هنگام خشک شدن این صمغ اثر معنی‌داری دارند. با افزایش فاصله نمونه‌ها از منبع حرارتی از 5 به 7/5 سانتی‌متر و از 7/5 به 10 سانتی‌متر، زمان خشک شدن صمغ دانه بالنگو به ترتیب 21/49 درصد و 15/20 درصد افزایش یافت. اثر فاصله نمونه از لامپ حرارتی فروسرخ و ضخامت نمونه بر تغییرات ضریب نفوذ موثر رطوبت صمغ دانه بالنگو بررسی و نشان‌داد که با کاهش فاصله و افزایش ضخامت نمونه‌ها مقادیر این ضریب افزایش می‌یابد. با کاهش فاصله نمونه از لامپ از 10 به 5 سانتی‌متر، مشاهده گردید که ضریب نفوذ موثر رطوبت از m^2s^-1 910×4/82 به m^2s^-1 10^-9×7/05 افزایش یافت. نتیجه‌گیری: در مدل‌سازی فرآیند خشک‌کردن صمغ دانه بالنگو مدل پیج نسبت به سایر مدل‎ها با بزرگ‌ترین مقدار ضریب تبیین و کوچک‌ترین خطا، نتایج نزدیک‎تری به داده‌های آزمایش را داشت.

Determination of the Effective Moisture Diffusivity Coefficient and Mathematical Modeling of Balangu Seed Gum Drying with Infrared

Introduction: Today, drying of agricultural products is a developed method that removes part of the moisture leads to physicochemical stability of the product, also, produces different products with new qualitative properties and different nutritional and economical value. Moisture diffusivity coefficient is the most crucial property in drying calculations. Materials and Methods: In this study, drying kinetics modeling of Balangu seed gum in an infrared dryer was investigated. The effect of samples distance from the radiation lamp in three levels of 5, 7.5 and 10 cm and the effect of gum height in the container in three levels of 0.5, 1.0 and 1.5 cm on the mass transfer rate and effective moisture diffusivity coefficient during the dry process of Balangu seed gum was investigated. Standard models (Wang and Singh, Henderson and Pabis, Approximation of diffusion, Page, Modified Page, Newton, Midilli, and Logarithmic) were fitted to experimental data to study the drying kinetics and was analyzed. Results: The results showed that samples distance from the radiation lamp and samples thickness had significant effect on the mass transfer rate during drying of gum. By increasing samples distance from the heat source from 5 to 7.5 cm and from 7.5 to 10 cm, the drying time of Balangu seed gum increased by 21.49% and 15.20%, respectively. The effect of sample distance from infrared heat lamp and sample thickness on changes in effective moisture diffusivity coefficient of Balangu seed gum was investigated and results showed that this coefficient values were increased with decreasing in distance and increasing samples thickness. By reducing sample distance from the lamp from 10 to 5 cm, it was observed that the effective moisture diffusivity coefficient increased from 4.82×109 m2s1 to 7.05×109 m2s1. Conclusion: In drying process modeling of Balangu seed gum, the Page model with the highest coefficient of determination and the lowest error, had closer results to the experimental data than the other models.