بررسی سینتیک خشک‌کردن قطعات هویج با‌استفاده از خشک‌کن ترکیبی مادون‌قرمز-بسترسیال

سابقه و هدف: در میان روش‌های مختلف خشک‌کردن با هوای داغ، استفاده از بسترسیال مزایای قابل‌توجهی مثل سرعت‌ بالای انتقال جرم و حرارت و یکنواخت بودن فرآیند در تمام سطوح ماده غذایی به علت اختلاط مناسب با هوای داغ و همچنین راندمان حرارتی بالا همراه با دمای یکنواخت و قابل‌کنترل بستر را دارا است. در سال‌های اخیر استفاده از پرتو مادون‌قرمز برای خشک‌کردن محصولات غذایی با توجه به کیفیت بالاتر محصول، توزیع یکنواخت حرارت، بازدهی بالای انرژی، سرعت بالای انتقال حرارت و کاهش زمان فرآیند، تسهیل کنترل دمای مواد اولیه، نیاز کم به عبور جریان هوا از میان محصول و بالا بودن امکان کنترل پارامترهای فرآیند نسبت به روش‌های متداول خشک‌کردن، افزایش یافته است. مواد و روش‌ها: پپس از انتخاب و خریداری هویج‌های سالم و شست‌و‌شو با آب، هویج‌ها بااستفاده از پوست‌گیر دستی، پوست‌گیری شده و سپس با خلال‌کن به قطعات مکعب‌شکل تقسیم شدند. به‌منظور خشک‌کردن ترکیبی مادون‌قرمز-بسترسیال، دستگاه خشک‌کنی (در مقیاس آزمایشگاهی) طراحی و ساخته شد. در این پژوهش، خشک‌کردن قطعات مکعب‌شکل هویج در قالب طرح آزمایشی فاکتوریل در سه توان لامپ مادون‌قرمز (200، 400 و 600 وات)، سه سطح دمایی (50، 60، 70 درجه‌سلسیوس) و دو اندازه‌ نمونه (0.5 و 1 سانتی‌مترمکعب) و در سه تکرار انجام گرفت و برای توصیف رفتار فرآیند خشک‌شدن نمونه‌های هویج به‌روش ترکیبی مادون‌قرمز-بسترسیال ، پنج مدل ریاضی (پیج، پیج اصلاح‌شده، هندرسون و پابیس، میدیلی و لگاریتمی) برازش شد. یافته‌ها: ‌نتایج به‌دست‌آمده نشان داد تغییر دمای هوای ورودی، اندازه قطعات هویج و توان لامپ مادون‌قرمز اثر معنی‌داری (p<0/05 )بر خروج آب از نمونه دارد. با افزایش دمای هوا و توان لامپ و کاهش اندازه قطعات هویج، زمان خشک‌شدن کاهش پیدا کرد؛ در نتیجه میزان انرژی مصرفی نیز به‌طور قابل‌توجهی کاهش داشت به‌طوری که از 12/63 در روش بسترسیال (به‌تنهایی) به میزان 2/28 کیلووات‌ساعت بر کیلوگرم بااستفاده از روش ترکیبی مادون‌قرمز-بسترسیال، تقلیل پیدا کرد. با در نظرگرفتن بیشترین مقدار ضریب تبیین و کمترین میزان خطای استاندارد، مدل پیج نسبت به سایر مدل‏ ها پیشگویی بهتری از داده ‏های آزمایشی داشت. نتیجه‌گیری: تجزیه و تحلیل داده‌ها نشان داد که هرسه متغیر مورد بررسی (دمای هوا، اندازه قطعات نمونه و توان لامپ مادون‌قرمز) روی مقدار و سرعت خروج آب از نمونه و در نتیجه زمان فرآیند خشک‌شدن اثر معنی‌دار داشتند. استفاده از سامانه ترکیبی مادون‌قرمز-بسترسیال در مقایسه با روش‌های معمول خشک‌کردن باهوای داغ، مدت زمان فرآیند را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده و به این ترتیب میزان انرژی مصرفی در این روش به‌شکل چشمگیری کاهش یافت.

drying kinetics of carrot cubes by infrared-fluidized bed dryer

abstractbackground and objectives: among the various hot air drying methods, fluidized bed drying has significant advantages such as high heat and mass transfer, uniform moisture reduction of products with short time and high drying rate and uniform process at entire surface of the product due to efficient mixing with the drying air and high efficiency of process. in recent years, usage of infrared drying to dry food products has increased over conventional drying methods due to higher product quality, uniform heat distribution, high energy efficiency, high heat transfer rate and less processing time, facilitating the control of raw material temperature, reduced necessity for air flow across and the high ability to control process parameters in infrared heating. in this study, kinetics of carrot cubes drying by infraredfluidized bed dryer were investigated.materials and methods: fresh carrot were washed with tap water and peeled manually then diced by dicer. to drying carrot cubes by combined infrared fluidized bed method a laboratory scale dryer was designed and performed. in this study, drying of carrot cubes (0.5 and 1 cm3) was performed in factorial design experiments using air temperatures of 50, 60 and 70 °c and three levels of infrared power (200, 400 and 600 w) in three replications. to describing the infraredfluidized bed drying behavior of carrot cubes, five mathematical models (page, modified page, henderson & pabis, midilli and logarithmic) were evaluated.results: the results demonstrated that the change in inlet air temperature, size of carrot cubes and infrared power had a significant effect (p <0.05) on water withdrawal from the sample and drying time decreased with increasing air temperature and infrared power and decreasing carrot cubes size. therefore, the energy consumption was also reduced considerably, decreasing from 12.63 kwh/kg in bed fluidized method (without infrared power) to 2.28 kwh/kg using infrared fluidized bed drying. the page model was identified as the suitable model to describe the drying kinetics of carrot cubes by infraredfluidized bed dryer that showed a good agreement with experimental data.conclusion: the statistical analysis of variance showed that air temperature, sample size and infrared power had a significant effect on water withdrawal rate of samples and therefore drying time. according to the results, using infraredfluidized bed drying as a combined method in comparison with conventional hot air drying methods can reduce drying time and energy consumption and costs considerably.keywords: infrared, combined fluidized bed, drying, kinetics, carrot