تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی، انتقال حرارت و مدل سازی خشک کردن گزنه با مادون قرمز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ارومیه

2 گروه مهندسی مکانیک بیوسیتم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه،ارومیه،ایران

3 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

4 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

5 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

گزنه یکی از مهمترین و فراوان ترین گیاهان دارویی به شمار می رود که به صورت فصلی در دسترس می‌باشد. افزایش ماندگاری در کنار دستیابی به ویژگی‌های کیفی مورد انتظار بازارهای مصرف از مهم‌ترین اهداف فرایند خشک‌کردن بوده و از عوامل تأثیرگذار بر روی زمان فرآیند و همچنین ویژگی‌های کیفی به شمار می‌آیند. هدف از این تحقیق یافتن مدل ریاضی مناسب برای توصیف فرآیند تجربی خشک کردن، ارزیابی ضریب نفوذ، به‌دست آوردن انرژی فعال‌سازی جهت تعیین خواص ترمودینامیکی در طی فرآیند خشک‌کردن گزنه می‌باشد. برگ‌هایگزنه با محتوی رطوبت اولیه (۰۵/۰ ±۱۵/۲ کیلوگرم آب/کیلوگرم ماده خشک)، در یک خشک‌کن مادون قرمز در سه دمای ۴0، ۴۵ و ۵0 درجه سلسیوس و با دو زمان پیش تیمار فراصوت به مدت ۵ و ۱۰ دقیقه تا رسیدن به وزن ثابت خشک شدند. بهترین مدل برای توصیف فرآیند خشک کردن گزنه مدل میدلی و همکاران انتخاب شد. ضریب نفوذ موثر گزنه با افزایش دمای خشک کردن و مدت زمان پیش‌تیمار فراصوت افزایش یافت. انرژی فعال‌سازی در طی خشک‌کردن گزنه 54/40 - 45/11 کیلوژول بـر مول به‌دست آمد. آنتالپی و آنتروپی با افزایش دمای خشک‌کردن و مدت زمان پیش تیمار فراصوت، کاهش یافتند، در حالیکه انرژی آزاد گیبس افزایش پیدا کرد. مقدار آنتالپی بین 94/37- 76/8 کیلوژول بر مول، مقدار آنتروپی بین 18/73- تا 00/178- کیلوژول بر مول و مقدار انرژی آزاد گیبس بین 28/66- 85/60 کیلوژول بر مول تغییر کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Heat transfer, thermodynamics and modeling analysis of nettle drying with infrared dryer

نویسندگان [English]

  • Adel Hosainpour 1
  • Abolfazl Akhoundzadeh Yamchi 2
  • Maziar Feizollahzadeh 3
  • Ariga moradias 4
  • Fatemeh Khayyati Nejhad 5
1 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
2 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
3 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
4 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
5 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Nettle is one of the most important and abundant medicinal plants that is available seasonally. Increasing the shelf life, along with achieving the quality characteristics expected by the consumer markets, is one of the most important goals of the drying process and is one of the influencing factors on the process time as well as the quality characteristics. The purpose of this research is to find a suitable mathematical model to describe the experimental drying process, to evaluate the diffusion coefficient, to obtain the activation energy to determine the thermodynamic properties during the nettle drying process. Nettle leaves with initial moisture content (2.15 ± 0.05 kg of water/kg of dry matter) in an infrared dryer at three temperatures of 40, 45 and 50 degrees Celsius and with two times of ultrasonic pretreatment for They were dried for 5 and 10 minutes until reaching a constant weight. The best model to describe the nettle drying process was chosen by Midilli et al. The moisture diffusivity coefficient of nettle increased with increasing drying temperature and duration of ultrasound treatment. The activation energy during drying of nettle was 11.45 - 40.54 kJ.mol-1. Enthalpy and entropy decreased with increasing drying temperature and duration of ultrasound pretreatment, while Gibbs free energy increased. Enthalpy value changed between 37.8-76.94 kJ.mol-1, entropy value between -178.00 and -73.18 kJ.mol-1 and Gibbs free energy value between 60.85-66.28 kJ.mol-1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nettle
  • Infrared drying
  • Modeling
  • Moisture diffusivity coefficient
  • Enthalpy
  • Entropy