مدل سازي رياضي فرآيند خشك شدن كيوي در يك خشك كن تحت خلا

Mathematical modeling of kiwi fruits vacuum drying

با توجه به اين كه امكان اندازه گيري پيوسته جرم محصول در خشك كن هاي تحت خلا وجود ندارد، روش هاي تخمين رطوبت محصول درون محفظه خلا كاربرد پيدا مي كند. در اين پژوهش از مدل سازي رياضي براي تخمين رطوبت ميوه كيوي در شرايط خلا استفاده شده است. ورقه هاي ميوه كيوي درون خشك كن تحت خلا در فشار 10 كيلوپاسكال و دماي 70 درجه سلسيوس خشك گرديدند. ضمن انجام آزمايش، محصول با فواصل 30 دقيقه توزين و نمودار هاي رطوبت نهايي محصول در يك فشار، دما و ضخامت مشخص بر حسب زمان رسم شد. از توابع چندجمله اي، تابع نمايي درجه يك، توابع كسري و توابع گاوسي براي مدل سازي فرآيند خشك شدن با استفاده از نرم افزار متلب استفاده گرديد.بهترين منحني گذرا از نمودار رطوبت نسبي محصول بر حسب زمان، با استفاده نرم افزار متلب ترسيم گرديد و تابع مخرج يك و سپس تابع چند جمله اي درجه 3 با بيشترين ضريب همبستگي R2 به ترتيب 0/9991 و 0/9977 و كمترين مربع ميانگين خطاي نسبي RMSE، به ترتيب 0/01267 و 0/02412 براي پيش بيني فرآيند خشك شدن در خشك كن خلا تعيين گرديد. ضريب انتشار حرارتي براي ضخامت هاي مختلف كيوي از روي نمودار Ln(MR) بر حسب زمان بدست آمد و نشان داده شد كه با افزايش ضخامت مقدار اين ضريب نيز افزايش پيدا مي كند.

In vacuum drying, online mass measurement is a problem which theoretical methods such as mathematical modeling, neural networks and fuzzy logics can solve it. In this study, the moisture content of thin layer Kiwi fruits in vacuum drying is estimated by mathematical models. These mathematical models predict Moisture Ratio (MR) vs. drying time. The pressure and temperature of 10kPa and 70 ℃ was the optimal condition for drying. The samples were weighed every 30 minutes. Linear, Polynomial, Rational and Exponential equations were employed by comparing R2 and RMSE parameters. The best models were rational equation with numerator and denominator 1 and polynomial 3 with maximum R2, 0.9991 and 0.9977 and minimum RMSE, 0.01267 and 0.02412, respectively. The heat diffusivity coefficient was determined on “Ln(MR)–Time” diagram which showed an increase by increase of thickness