مدلسازي چروكيدگي ورقه هاي سيب در خشك كردن همرفتي به منظور اعمال در شبيه سازي فرآيند انتقال رطوبت و گرما

Modeling of Apple Slices Shrinkage During the Convectional Drying to Use in Simulation of Heat and Moisture Transfer

شبيه سازي انتقال گرما و رطوبت يكي از تكنيك هاي موثر در اصلاح و بهينه سازي روش هاي مختلف خشك كردن مواد غذايي مي-باشد. دقت شبيه سازي ها و مدل سازي هاي مورد نظر تابع مقدار دقت در تعيين و اعمال شرايط واقعي مشخصه هاي مهندسي مي-باشد. يكي از موارد مهم و تاثيرگذار در دقت پيش بيني هاي پروفيل دما ورطوبت ماده، چروكيدگي و كاهش حجم محصول در طي فرآيند مي باشد. هدف از اين پژوهش، مدل سازي رياضي سرعت چروكيدگي و يا سرعت حركت مرز ورقه هاي سيب در خشك كردن همرفتي به صورت لايه نازك و نيز توسعه مدل رياضي براي برآورد تغييرات ضخامت نمونه ها و فاصله نودهاي داخلي در طي اين فرآيند با استفاده از حل عددي معادله مربوط در محيط اجزاي محدود بود. در اين مطالعه، خشك كردن نمونه هاي سيب در سرعت هاي هواي 6/0، 2/1 و 8/1 متر بر ثانيه و در دماهاي 50، 60 و 70 درجه سانتيگراد انجام شد. نتايج نشان داد كه مقدار ضخامت نمونه ها از 0053/0 متر در ابتدا به 0014/0 متر در انتهاي فرآيند خشك كردن كاهش مي يابد. آهنگ كاهش ضخامت در دما وسرعت هاي بالاتر، از مقدار بالاتري برخوردار بود. همچنين، نتايج حاصل از مطالعه نشان داد كه مدل نمايي مي تواند تغييرات ضخامت نمونه را بهتر از ساير مدل هاي مورد مطالعه برآورد كند. سرعت حركت مرز نيز به صورت نمايي مدل سازي شد و ضرايب آن به صورت تابعي از زمان، دما و سرعت هواي داغ مدل سازي شد. فاصله گره هاي داخلي به صورت تابعي از سرعت حركت مرز بيرون و تابعي از زمان خشك كردن محاسبه شد. نتايج شبيه سازي چروكيدگي داراي انطباق خوبي با نتايج تجربي بود

Abstract Simulation of the heat and moisture transfer is one of the effective techniques for modification and optimization in different food drying methods. One of the most important factors to improve the accuracy of the predicted temperature and moisture content profiles in a drying process is the shrinkage or volume reduction of products The aim of this study was mathematical modeling of the shrinkage rate and the moving velocity of product boundary during drying process in order to prediction of slices thicknesses and the distance of inner nods using numerical solution for related function by finite element method. The drying of apple slices was conducted in the air velocity of 0.6, 1.2 and 1.8 m s-1 and the temperature of 50, 60 and 70 ?C. Based on the results, the thickness of the samples reduced from 0.0053 to 0.0014 m. The exponential model showed a better fitness to the results for thickness and boundary moving velocity change in compare to the other studied models. The model coefficients were calculated as a function of drying time, temperature and velocity of hot air. The distance of domain internal nods was predicted as a function of outer boundary velocity and drying time. A good fitness was observed between the experimental and simulation results in sample shrinkage. Keywords: Apple, Drying, Finite element, Heat and moisture simulation, Shrinkage.