نوع مقاله: مقاله علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 علوم و تحقیقات تهران

2 دانشگاه صنعتی اصفهان

3 تربیت مدرس

چکیده

تاکنون خشک‌کن‌های بستر شناور برای خشک کردن محصولات برگی با تخلخل بالا و مقاومت مکانیکی پایین که نتیجه آن عدم شناورسازی مطلوب می‌باشد، مورد استفاده قرار نگرفته‌اند. اعمال ارتعاش به‌عنوان یک راهکار برای بهبود کیفیت شناور‏سازی و اجتناب از مشکلاتی همانند کانالیزه‏ شدن و خارج شدن بستر ذرات از حالت سیالی مطرح شده است. در این تحقیق یک خشک‏کن بستر شناور ارتعاشی مجهز به پمپ حرارتی آزمایشگاهی برای خشک کردن برگ‌های نعناع به‌عنوان یک گیاه دارویی مهم ساخته شد. آزمایش‌ها در دامنه ارتعاش 3 میلی‌متر و فرکانس ارتعاش 80 هرتز انجام شد. در این دستگاه کنترل دما و سرعت هوای ورودی به کمک یک سیستم کنترل خودکار انجام می‏گرفت. آزمایش‏های خشک کردن در سه دمای 40، 50 و 60 درجه سلسیوس و دو روش استفاده (HPD) و عدم استفاده (NHPD) از پمپ حرارتی صورت گرفت. نتایج نشان داد که خشک شدن برگ‌های نعناع عمدتاً در دوره نرخ نزولی اتفاق می‌افتد. ضریب نفوذ برگ‌های نعناع با افزایش دما افزایش نشان داد و مقدار آن از 11-10×25656/4 تا 10-10×95872/2 و 11-10×71918/3 تا 10-10×29196/1 متر مربع بر ثانیه به‌ترتیب برای روش HPD و NHPD به‌دست آمد که در محدوده مقادیر گزارش شده برای مواد غذایی بود. انرژی اکتیواسیون برگ‌های نعناع در روش HPD و NHPD به‌ترتیب 84 و 34/54 کیلوژول بر مول تعیین شد که با نتایج سایر محققین مطابقت داشت. ضریب عملکرد و نرخ تبخیر رطوبت ویژه بیانگر کارایی سیستم پمپ حرارتی بودند و انرژی مصرفی دستگاه در روش NHPD بیشتر از روش HPD بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Energy aAnalysis and Kinetics of Mint Leaves Dehydration Using Vibro-Fluidized Bed Heat Pump Dryer

نویسندگان [English]

  • S. M Ataei Ardestani 1
  • B Beheshti 1
  • M Sadeghi 2
  • S Minaee 3

1 Islamic Azad University

2 Isfahan University of Technology

3 Tarbiat Modares University

چکیده [English]

Fluidized bed dryers have not yet been used for drying products such as mint leaves. This could be due to high porosity and low mechanical resistance resulting in poor quality of fluidization. Applying vibration has been recommended to overcome problems such as channeling and defluidization, and hence improving the fluidization quality. In this research, a laboratory scale vibro-fluidized bed heat pump dryer was designed and constructed for drying mint leaves. The experiments were conducted at vibration frequency of 80 Hz and amplitude of 3 mm. The velocity and temperature of the inlet air was controlled by an automatic control system. Experiments were carried out at 40, 50 and 60 °C, and two methods: heat pump drying (HPD) and non-heat pump drying (NHPD). The results revealed that drying process primarily occurred in the falling rate period. Effective moisture diffusivity of the samples increased with increase in drying air temperature and varied from 4.26656×10-11 to 2.95872×10-10 m2 s-1 for the HPD method, and 3.71918×10-11 to 1.29196×10-10 m2 s-1 for the NHPD method and was within the reported range of 10-9 to 10-11 m2 s-1 for drying of food materials. The activation energy was determined to be 84 kJ mol-1 for the HPD and 54.34 kJ mol-1 for the NHPD, both have very good agreement with the results of other investigators. The coefficient of performance and specific moisture evaporation rate showed the acceptable performance of the heat pump system. Moreover, the energy consumption of the dryer for the NHPD method was more than the HPD method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Activation energy
  • Coefficient of performance
  • Effective moisture diffusivity
  • Fluidized bed drying
  • Pharmaceutical plants

  1. AOAC. 1990. Official Method of Analysis. Washington, D. C. Association of Official Analytical Chemists (No. 934.06).
  2. Colak, N., E. Kuzgunkaya, and A. Hepbasli. 2008. Exergetic assessment of drying of mint leaves in a heat pump dryer. Journal of Food Processing Engineering 31: 281-298.
  3. Crank, J. 1975. The Mathematics of Diffusion (2nd ed.). UK: Oxford Clarendon Press.
  4. Dimattia, D. G., P. R. Amyotte, and F. Hamdullahpur. 1997. Slugging characteristics of group D particles in fluidized beds. Canadian Journal of Chemistry Engineering 75: 452-459.
  5. Doymaz, I. 2004. Convective air drying characteristics of thin layer carrots. Journal of Food Engineering 61: 359-364.
  6. Doymaz, I. 2006. Thin layer drying behavior of mint leaves. Journal of Food Engineering 74: 370-3 75.
  7. Erenturk, S., M. S. Gulaboglu, and S. Gultekin. 2004. The thin layer drying characteristics of rosehip. Biosystems Engineering 89: 159-166.
  8. Ethmane Kane, C. S., M. A. O. Sid’Ahmed, and M. Kouhila. 2009. Evaluation of drying parameters and sorption isotherms of mint leaves (M. pulegium). Revue des Energies Renouvelables 12: 449-470.
  9. Fatouh, M., M. N. Metwally, A. B. Helali, and M. H. Shedid. 2006. Herbs drying using a heat pump dryer. Energy Conversion and Management 47: 2629-2643.
  10. Hodgett, D. L. 1976. Efficient drying using heat pump. Chemistry Engineering 1976: 510-522.
  11. Kadam, D. M., R. K. Goyal, K. K. Singh, and M. K. Gupta. 2011. Thin layer convective drying of mint leaves. Journal of Medicinal Plants Research 5: 164-170.
  12. Kaymak-Ertekin, F. 2002. Drying and rehydrating kinetics of green and red peppers. Journal of Food Science 67: 168-175.
  13. Kuzgunkaya, E. H., and A. Hepbasli. 2007. Exergetic performance assessment of a ground-source heat pump drying system. International Journal of Energy Research 31: 760-777.
  14. Lopez, A., A. Iguaz, A. Esnoz, and P. Virseda. 2000. Thin layer drying behavior of vegetable wastes from wholesale market. Drying Technology 18: 995-1006.
  15. Maskan, A., S. Kaya, and M. Maskan. 2002. Hot air and sun drying of grape leather (pestil). Journal of Food Engineering 54: 81-88.
  16. Midilli, A. 2001. Determination of pistachio drying behavior and conditions in solar drying systems. International Journal of Energy Research 25: 715-725.
  17. Moreno, R., R. Rios, and H. Calbucura. 2000. Batch vibrating fluid bed dryer for sawdust particles: experimental results. Drying Technology 18: 1481-1493.
  18. Oktay, Z., and A. Hepbasli. 2003. Performance evaluation of a heat pump assisted mechanical opener dryer. Energy Conversion and Management 44: 1193-1207.
  19. Pahlavanzadeh, H. 1998. Drying: principles, applications and design. By: Strumilp, C., and T. Kudra. Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran. (In Farsi).
  20. Panchariya, P. C., D. Popovic, and A. L. Sharma. 2002. Thin-layer modeling of black tea drying process. Journal of Food Engineering 52: 349-357.
  21. Park, K. J., Z. Vohnikova, and F. P. R. Brod. 2002. Evaluation of drying parameters and desorption isotherms of garden mint leaves (Mentha crispa. L.). Journal of Food Engineering 51: 193-199.
  22. Simal, S., A. Mulet, J. Tarrazo, and C. Rosello. 1996. Drying models for green peas. Food Chemistry 55: 121-128.
  23. Topuz, A., M. Gur, and M. Z. Gul. 2004. An experimental and numerical study of fluidized bed drying of hazelnuts. Applied Thermal Engineering 24: 1535-1547.