۲-۱-۱-۱-خشککنهای خارج مزرعهای[۲]
این خشککنها با ظرفیتهای بالا (معمولا بیشتر از ۱۰ تن برساعت) و با درجه حرارت های بالا در کارگاهها و کارخانهها بکار گرفته میشوند. این نوع دستگاهها از فنآوری پیچیدهای برخوردار بوده و نیاز به سرمایهگذاری اولیه زیادی دارند.
۲-۱-۱-۲-خشککنهای داخل مزرعهای[۳]
این خشککنها معمولاً در ظرفیتهای کمتر و با درجه حرارتهای پایین قادرند محصولی با کیفیت خوب تحویل دهند. هزینه اولیه این نوع دستگاهها نسبتاً پایین میباشد. عملکرد این نوع دستگاهها معمولاً کمتر از ۱۰ تن بر ساعت در نظر گرفته میشود و در آنها بیشتر از سوختهای فسیلی جهت گرم کردن هوای خشککننده استفاده میشود.
خشککردن محصولات عمدتاً به صورت تودهای (انباشته) در انبارهای مخصوص انجام میشود. دمای هوای خشککننده در این نوع خشککنها کمتر از ۶۰ درجه سلسیوس میباشد. بسته به نوع محصول، خشککردن میتواند تک مرحلهای یا دو مرحلهای همراه با خنک کردن باشد. دانه هایی که با این روش خشک میشوند، به دلیل تنشهای ناچیز حرارتی و رطوبتی که به محصول وارد میآید، قابلیت استفاده به صورت بذری را نیز دارند. زیرا گیاهک دانه در این دستگاهها صدمه نمیبیند. این نوع خشککنها در دو مدل ثابت و سیار عرضه میشوند. انواع سیار را میتوان توسط تراکتور از مزرعهای به مزرعه دیگر حمل نمود.
۲-۱-۲- طبقهبندی خشککنها بر اساس نحوه تأمین حرارت
خشککنها بر اساس نحوه تأمین حرارت مورد نیاز برای خشکشدن به سه گروه تقسیم میشوند (زمردیان، ۱۳۸۷). خشککنهای با دمای نزدیک به هوای محیط که دمای هوای خشککن ۱ تا ˚C 5 از هوای محیط بالاتر است. انرژی لازم برای این افزایش دما از اصطکاک فن و محل قرارگیری موتور حاصل میشود. خشککنهای با دمای پایین، خشککنهایی هستند که از یک منبع خارجی برای افزایش دمای هوا از ۵ تا˚C 15 استفاده میکنند. خشککنهای با دمای بالا که دمای هوای خشککن ۵۰ تا ˚C200 است. دمای هوای خشککننده در این نوع خشککنها بستگی به رطوبت اولیه غلات و استفادهای که در نهایت از آنها خواهد شد، دارد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۲-۱-۲-۱-خشککنهای با دمای نزدیک به هوای محیط[۴] و دمای پایین[۵]
اجزای اصلی این خشککنها عبارتند از: یک مخزن دربرگیرنده محصول، محفظه آرام کننده، سینی سوراخداری که هوا از طریق آن وارد محصول شود، فن به منظور ایجاد جابجایی اجباری هوا و یک یا چند هواکش جهت خارج شدن هوا. در این نوع از خشککنها، رطوبت محصول با بهره گرفتن از تهویه مداوم با رطوبت نسبی هوای خشککننده به تعادل میرسد. در این خشککنها میتوان محصولاتی با لایههای ضخیم را خشککرده و همچنین عمل خشککردن را در جایی که محصول انبار میشود، انجام داد که این کار به نوبه خود هزینه حمل و نقل و جابجایی مواد را پایین میآورد.
۲-۱-۲-۲- خشککنهای با درجه حرارت بالا[۶]
به این نوع خشککنها، خشککنهای با هوای گرم[۷] شده نیز گفته میشود. در این دستگاهها معمولاً هوا تا اندازهای گرم میشود که هیچ صدمهای به محصول وارد نشود و عملیات خشککردن تا زمانی ادامه پیدا میکند که رطوبت محصول به رطوبت مورد نظر برسد. بعد از خشککردن معمولاً محصول را خنک کرده و در انبار ذخیره میکنند. البته بیشینه دمای خشککردن بستگی به استفادهای که از محصول خواهد شد، دارد. اگر از دانه به عنوان بذر استفاده شود دما نباید از C º۵۰ فراتر رود در حالی که اگر از دانه برای آسیاب کردن و یا استخراج روغن استفاده شود، دما نباید از C º۸۰ بالاتر رود. دانههایی که برای تغذیه دام استفاده میشوند، میتوانند با دمای بالاتر از C º۱۴۰ نیز خشک شوند.(Mclean, 1989) بر این اساس میتوان خشککنهایی که برای خشککردن غلات بکار میروند را طبقهبندی کرد (زمردیان، ۱۳۸۷). (۱) جریان غله (تودهای، چرخهای و پیوسته) (۲) حرکت نسبی غله و هوا در خشککن (خشککنهای جریان متقاطع، همسو، مخالف و مختلط) (۳) منبع تامین حرارت (خورشید، پروپان و الکتریسیته). حرکت نسبی هوا و غله تنها در خشککنهای پیوسته وجود دارد. هر منبع انرژی در انواع خشککنها قابل استفاده است. بنابر این انواع مختلف خشککنهایی که در صنعت استفاده میشوند به این صورت طبقهبندی میشوند: خشککنهای مخزنی (توده ای)، چرخهای و پیوسته.
الف) خشککنهای مخزنی (توده ای)[۸]
این خشککنها دارای یک مخزن استوانهای هستند. در کف این مخزن یک شبکه فلزی یا یک سطح متخلخل فلزی قرار میگیرد که غلات بر روی آن واقع شده و هوای گرم از زیر سطح سوراخدار وارد توده مواد میشود. در این نوع خشککن، هوای گرم معمولاً به صورت عمودی از میان توده غله عبور میکند. با آغاز فرایند خشککردن محصول، ابتدا یک منطقه خشک شونده در مجاورت محفظه آرام کننده بوجود آمده و شروع به پیشرفت در توده مواد میکند. موادی که در پایین این منطقه، در نزدیکی محفظه آرام کننده قرار دارند با دما و رطوبت هوای گرم به تعادل رسیده و بیش از حد خشک میشوند. وقتی که این منطقه در توده محصول پیشرفت کرد و رطوبت میانگین دانهها به حد مطلوبی رسید خشککردن به اتمام میرسد (Brooker et al., 1992). این در حالی است که مقداری از غلات که در بالای مخزن قرار گرفتهاند، ممکن است هنوز دارای همان رطوبت اولیه باشند. برای کاهش اختلاف رطوبت و افزایش سرعت فرایند خشککردن میتوان از یک لایه نازک غلات استفاده کرد. این روش در خشککنهای تودهای سقفی[۹] بکار گرفته میشود. اجزای اصلی در هر دو نوع خشککن شامل یک مخزن، فن، گرمکننده[۱۰]، صفحه مشبک فلزی جهت قرارگیری غلات، پخشکن غلات[۱۱]، تخلیه کننده غلات[۱۲] و مارپیچ جاروبکننده[۱۳] میباشد. وقتی که پخشکن به خوبی استفاده شود باعث ایجاد سطحی یکنواخت میشود (عمق یکنواخت) و مواد خارجی را بطور یکسان پراکنده میکند، بنابراین جریان هوای یکنواختی در بستر غلات ایجاد میشود. سرعت جریان هوا در این نوع خشککن برای یک فرایند خشککردن مفیدs) 1/(m2 ۱۲۵ است. غلات خشکشده قبل از حمل شدن به محل ذخیره خنک میشوند (زمردیان، ۱۳۸۷).
شکل ۲-۱- خشک کن نوع مخزنی
در خشککنهای مخزنی (شکل ۲-۱) در پایین خشک کن[۱۴] یک فن برای دمیدن هوای گرم و هوای محیط به منظور خنککردن محصول استفاده میشود. برای افزایش ظرفیت خشککنهای مخزنی بر روی کف میتوان مرحله خنککردن را در یک مخزن مجزا یا در محل ذخیره محصول در صورتی که با سیستم تهویه مجهز باشد انجام داد. در خشککنهای مخزنی در کف خشک کن عمل گرم و سرد کردن را به صورت متناوب به منظور کاهش اختلاف رطوبت میان لایههای پایینی و بالایی میتوان انجام داد. دوره زمانی به مدت زمان ۳ یا ۴ دقیقه میتوان به کاربرد، که ۷۵ درصد از مدت زمان آن صرف گرم کردن میشود (AAFC, 1987). برای بهبود بخشیدن به یکنواختی خشک شدن در خشککنهای تودهای بر روی کف از مارپیچ های همزننده[۱۵] استفاده میشود. این ابزار محصول خشکشده را از پایین مخزن به بالا انتقال میدهد و بستر غلات را هوا میدهد که منتج به افزایش یکنواختی و سرعت خشکشدن میشود (زمردیان، ۱۳۸۷).
معایب خشککنهای مخزنی به این شرح است (Brooker et al., 1992):
۱) اختلاف رطوبت زیادی میان محصولی که در نزدیکی محفظه آرامکننده (محل ورود هوای گرم به بستر محصول) و در بالای مخزن قرارگرفته، وجود دارد. این مساله موجب میشود به منظور رساندن محصولی که در سطح بستر خشککن واقعشده به درصد رطوبت مطلوب، مقدار زیادی از محصول بیش از حد خشک شود و این امر خود باعث افزایش میزان انرژی مصرف شده و کاهش وزن و کیفیت محصول و در نتیجه کاهش قیمت آن میشود.
۲) این نوع خشککن معمولاً ۲۰ تا ۲۴ ساعت در شبانه روز کارمیکند و باید بر عملکرد آن نظارت دائمی داشت.
۳) غلات باید حداقل دو بار جابجا شوند. در دومین جابجایی به دلیل خشک بودن غلات، امکان وارد آمدن خسارت زیادی به غلات محتمل است.
۴) مدتی از زمان برای تخلیه و خنککردن محصول هدر میرود.
مزایای این سیستم عبارتند از:
۱) دامنه وسیعی از خشککن ها را با توجه به حجم خشککن و جریان هوای گرم دربر می گیرد.
۲) عمق مواد درون خشککن متغیر بوده ونسبت به میزان محصول برداشت شده انعطافپذیر است.
ب) خشککنهای پیوسته[۱۶]
در خشک کنهای پیوسته مواد از یک سو وارد خشککن میشوند و از سوی دیگر خارج میشوند. این خشککنها با توجه به حرکت نسبی هوا و غلات به چهار دسته تقسیم میشوند (زمردیان، ۱۳۸۷).
۲-ب-۱-خشککنهای جریان متقاطع[۱۷]
در این خشککنها جریان هوا عمود بر جریان محصول است. موادی که در نزدیکی محل ورود هوای گرم هستند، بیش از حد خشک میشوند و با دمایی نزدیک به دمای هوای گرم، خشککن را ترک میکنند. موادی که در مجاورت محل خروج هوا قرار گرفتهاند به خوبی خشک نشده و دمای آنها خیلی پایینتر از دمای هوای گرم است. هوای گرمی که خشککن را ترک میکند به دلیل پایین بودن رطوبت نسبی آن هنوز هم دارای پتانسیل بالایی برای خشککردن محصول است. این مسأله موجب بالا رفتن انرژی ویژه این نوع خشککن میشود. ضخامت ستون بذر در این خشککنها ۲۵/۰ تا m 45/0 و جریان هوا در قسمت خشک کننده و خنک کننده ۸۳ تا۱۴۰ مترمکعب هوا بر دقیقه تن غله میباشد. دمای هوای خشککننده به نوع دانه و کیفیت مطلوب بستگی دارد. این دما برای غلات خوراکی۵۷ تا C ° ۶۰ و برای مصرف دام ۸۰ تا °C110 است. دو ایراد عمده این نوع خشککن غیریکنواخت خشکشدن محصول و انرژی ویژه موردنیاز بالا است (Brooker et al., 1992). شکل شماتیکی از این نوع خشک کن در شکل های ۲-۲ و ۲-۳ نشان داده شده است.
۲-ب-۲- خشککنهای جریان مخالف[۱۸]
جهت جریان غلات و هوای گرم خشککننده در این نوع خشککن مخالف هم دیگر است. به همین دلیل هوای گرم با غله گرم و خشک شده برخورد کرده و دمای هوای گرم از انواع دیگر پایینتر است (شکل۲-۲)
(زمردیان، ۱۳۸۷).
۲-ب-۳- خشککنهای جریان همسو[۱۹]
در این نوع خشککن جهت جریان هوای گرم و محصول یکسان است و بعد از خشککن معمولاً از یک خنککننده غلات از نوع جریان مخالف به شکل سری استفاده میشود (شکل۲-۴). مشخصه خشککن جریان همسو استفاده از هوای گرم با دمای بالا (°C 200- 165) برای خشککردن محصول است. اما رطوبت بالای محصول و اختلاف دمای زیاد مانع افزایش بیش از حد دمای غلات (C º۹۵ – ۷۵) میشود. عمق بستر بذر در قسمت خشککننده ۶/۰ تا ۹/۰متر و در قسمت خنککننده ۲/۱ تا ۸/۱ متر میباشد. جریان هوا در قسمــت خشــککننــده ۵۵ تا ۸۵ مترمکعب هوا بر دقیقه تن غله و در قسمت خنککننده ۱۶ تا ۲۴ مترمکعب هوا بر دقیقه تن غله میباشد. مزیت عمده این نوع خشککن یکنواخت خشکشدن محصول است. استفاده از خنککننده جریان مخالف باعث میشود تا هوای خنک با محصول خنکتر و هوای گرم با محصول گرمتر برخورد کند و اختلاف دمای چندانی بین محصول و هوا وجود نداشته باشد که این امر تنشهای حرارتی را کاهش میدهد (Brooker et al., 1992).
۲-ب-۴- خشککنهای جریان مختلط[۲۰]
در این خشککنها حرکت جریان هوا نسبت به غلات، آمیزهای از انواع قبل است. غلات در خشککن بر روی تعدادی ردیفهای متناوب افقی که به منظور ورود و خروج هوا ایجاد شده جریان مییابند (شکل۲-۵). هوا از کانالی که در زیر بستر قرار گرفته وارد میشود و در غلات جریان مییابد و از چهار خروجی که در مجاورت یک ورودی قرار دارد، خارج میشود. مسیر کوتاهی که هوای گرم در بستر غلات طی میکند، باعث پایین آمدن فشار استاتیک مورد نیاز میشود. به این ترتیب میتوان از فنهای ارزانتر استفاده کرد. مزیت عمده دیگر این نوع خشککن این است که نیاز به انرژی الکتریکی کمتری در مقایسه با انواع دیگر خشککنهای مشابه با درجه حرارت بالا دارند. در این نوع خشککن همراه با جریان یافتن مواد درون بستر، محصول به صورت متوالی و متناوب با هوای گرم مواجه میشود. این امر موجب شده تا مواد به تدریج خشک شوند و هیچ گاه به دمای هوای خشککننده نرسند. به دلیل اختلاط مواد در هنگام جریان یافتن، رطوبت یکنواختی بدست میآید. طول قسمت خشککننده و خنککننده به جریان هوای ورودی بستگی دارد. ارتفاع کلی خشککن بین ۱۰ تا m60 متغیر است. ۲۰ تا ۳۰% خشک کن را قسمت خنک کننده اشغال میکند. دمای هوای خشک کن برای غلات خوراکی ۶۵ تا °C85 و برای مصرف دام ۹۵ تا °C130 میباشد. جریان هوا دراین خشککنها ۴۵ تا ۷۸ m3air/min.ton grain است (زمردیان، ۱۳۸۷).
در شکل ۲-۲، تصویر شماتیک چهار نوع خشک کن مزبور نشان داده شده است.
شکل ۲-۲- تصویر شماتیک چهار نوع خشککن پیوسته(Brooker et al., 1992)
شکل ۲-۳- تصویر یک خشککن جریان متقاطع
شکل ۲-۴- نحوه عملکرد خشککن جریان همسو با خنک کننده جریان غیرهمسو
شکل ۲-۵- تصویر مجراها و جهت حرکت هوا نسبت به محصول در خشککن جریان مختلط
ج) خشککنهای چرخهای[۲۱]
خشککنهای تودهای چرخهای مشابه خشککنهای تودهای معمولی هستند با این تفاوت که دارای یک مارپیچ مرکزی بوده که مواد را از ته خشککن به قسمت فوقانی آن انتقال میدهد.
۲-۲- خشک کن های نوین
البته امروزه فن آوری های نوینی برای خشک کردن میوه ها، مواد غذایی و محصولات کشاورزی ابداع شده است که مختصراً به آنها اشاره می شود:
۲-۲-۱- خشک کردن با میکروویو[۲۲]
امواج رادیویی با بسامد بالا تا ۳۰۰۰۰ مگاهرتز می تواند در این نوع خشک کردن به کار گرفته شود. یک ژنراتور بسامد بالا موج ها را به درون یک آون که برای جلوگیری از عبور موج ها طراحی شده است می فرستد. طول موج گزیده شده به گونه ای است که از عبور و نفوذ آنها به داخل مادهی غذایی اطمینان به دست آید. افزون بر این میزان نفوذ تحت تأثیر عمق و نوع مواد در معرض موج قرار می گیرد. هر ماده ای باید به طور جداگانه مورد آزمایش و محاسبه قرار گیرد تا طول موج مناسب برای خشک کردن آن شناخته شود. چنانچه انرژی امواج به داخل ماده وارد شود مولکولهای ماده سعی می کنند در جهت میدان الکتریکی اعمال شده آرایش بگیرند. سپس در حول محور خود شروع به نوسان می کنند و انرژی موج ها به انرژی حرارتی تبدیل می شود. حرارت تولید شده موجب خشک شدن ماده غذایی می گردد. نوع طراحی اتاقک خشک کن که مانع عبور موج ها و فرار آنها می گردد، باعث می شود که موجها پس از بازتاب های متوالی بر روی دیواره های محفظه به طورکامل جذب ماده ی در حال خشک شدن گردد. در این روش سرعت خشک شدن به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به دلیل آن که موج ها باید از ماده غذایی عبور کنند تا بتواند نقاط درونی آن را خشک کند، خشک کردن غیر یکنواخت می گردد. این روش گرمایش ماده غذایی کارایی بالایی دارد و راندمان مصرف توان معمولاً بیشتر از ۷۰% است.
جنبه های تجاری مهم این روش، نگهداری رنگ ها و کیفیت طبیعی ماده غذایی است. این روش می تواند چیپس سیب زمینی و کلم و تکه های سیب زمینی را به ترتیب از مقدار رطوبت ۱۵% به ۹% و ۷% به ۵% کاهش دهد. در این روش زمان مورد نیاز برای خشک کردن ۵/۱ برابر زمان لازم نسبت به خشک کن های با عبور عرضی هوا می باشد (Hall, 2006). این روش خشک کردن در مقایسه با روش های مرسوم خشک کردن، موجب تسریع فرایند و خشک شدن یکنواخت تر محصولات شده و همچنین سبب صرفه جویی در مصرف انرژی می شود ( Abbasi Souraki and Mowla, 2008و Yousefi et al, 2013).
۲-۲-۲- خشک کردن صوتی[۲۳]
در این روش محصول ها توسط امواج صوتی با شدت بالا و فرکانس کم در دامنه ی دمایی ۶۰ تا ۹۳ درجه سلسیوس خشک می شود. این موج های صوتی نیرومند ضرایب انتقال گرما و جرم را درلایه ی مرزی محصول افزایش می دهند. این پدیده باعث جدا شدن مایع از جامد می گردد. سرعت خشک کردن این گونه خشک کن ۳ تا ۱۰ برابر خشک کن های معمولی است. این فرایند در پهنه ی موج های فرا صوتی نیز انجام می گیرد. محصولی که باید خشک شود در اثر وزن خود از بالای خشک کن در آن می ریزد. محصول برای ورود به اتاقک خشک کن ابتدا پودر می شود و سپس به هوا و موج های صوتی نزدیک شده و در عرض چند ثانیه خشک می گردد. در نهایت یک سیکلون[۲۴] برای جمع آوری محصول خشک شده درمسیر قرار داده می شود . این دستگاه نیاز به یک سیستم صداگیر دارد. زیرا هنگام خشک کردن سرو صدای زیادی ایجاد می کند.
مواد غذایی که معمولاً به سختی خشک می شوند در خشک کن صوتی به طور موفقیت آمیزی خشک گردیده اند. مایعاتی که دارای ۵ تا ۷۸% رطوبت است تا مرز ۵/۰% رطوبت خشک شده است. محصول های غذایی دارای چربی فراوان تا نزدیک ۳۰% نیز در این سیستم به خوبی خشک شده است. محصولات دیگری که در این خشک کن به خوبی خشک می شود عبارت است از: شربت های ذرت سرشار از فرکتوز و رب گوجه فرنگی و آب لیمو و آب پرتقال (Dennis et al, 2007).