شبیه‌سازی و مدل‌سازی دو بعدی فرآیند حرارت‌دهی اهمیک در یک سیستم غذایی دو فازی

در این تحقیق به منظور بررسی اثر فاکتورهای بحرانی موثر بر فرآیند اهمیک، انتقال همزمان حرارت و الکتریسیته در یک سیستم غذایی دو فازی جامدمایع مدل سازی شد. در این مدلسازی با در نظر گرفتن مدل سیال ساکن دی آلویس و فرایر، یک شبیه‏سازی دو بعدی به منظور بررسی اثر اندازه ذرات بر نرخ حرارت دهی فازها با استفاده از نرم افزار تجاری comsol انجام گرفت. از یک ذره جامد با هدایت الکتریکی کمتر نسبت به مایع اطراف خود استفاده شد تا بتوان ویژگی‏های حرراتدهی اهمیک مخلوط جامد مایع را در دو سطح مقطع متفاوت ذره بررسی نمود. فاز پراکنده شامل یک ذره سیب زمینی استوانه‏ای شکل با دو اندازه مختلف و سیال مورد نظر شامل محلول 5 درصد کربوکسی متیل سلولز (cmc)  در 0.5 درصد کلرید سدیم بود. نتایج نشان داد سازگاری تقریبی خوبی بین نتایج حاصل از مدل شبیه سازی شده و نتایج آزمایشگاهی وجود داشته است. با افزایش اندازه ذرات نرخ حرارت دهی کاهش می‏یابد که با پدیده worst-case  که به عنوان یک حالت غیرایده‏آل در شبیه سازی دوبعدی در تحقیق حاضر بکار برده شد؛ همخوانی داشت. سردترین نقطه ذره در مرکز ذره قرار داشت و با گذشت زمان همچنان سردترین نقطه باقی ‏ماند و با فاصله گرفتن از مرکز ذره دما افزایش یافت. در مجموع می‏توان نتیجه گرفت که در فرآیند حرارتدهی اهمیک نفوذ حرارت و الکتریسیته در سرتاسر محصول سریعتر از روش های مرسوم حرارت دهی بوده و در هر دو فاز مایع و جامد بطور یکسان و تقریبا با سرعت برابر صورت میگیرد.

Optimization of hazelnut kernel drying in an infrared dryer with microwave pretreatment using response surface methodology

In this study, hazelnut kernels were dried in an infrared dryer with microwave pretreatment. To determine the optimization conditions of the hazelnut samples, response surface methodology and central composite design were used to investigate the effect of temperature levels (45, 65 and 85 ° C), infrared power levels (500, 1000 and 1500 W) and microwave power levels (270, 450 and 630 W) on drying of hazelnut kernels. The adequacy and accuracy of the fitted models (Lack of Fit and R2) were checked with analysis of variance (ANOVA). Response surfaces and contour plots were created to show the interaction between the independent and the response variables. Based on the experiments, the optimum conditions for the highest values of effective moisture diffusivity and L* (color index) and the lowest values of consumption energy, shrinkage and a*, b* (color indices) were determined at air temperature of 45°C, microwave power of 470.86 W and infrared power of 1316.72 W. The optimum values of the response variables affecting the effective moisture diffusivity, consumption energy, shrinkage, L*, a* and b* were obtained 2.35×109 m2 s1, 2.65 kWh, 12.94%, 54.10, 14.97 and 16.70, respectively.