بررسی مقایسه‌ای فرآیند انتقال جرم بر اساس روش عددی تفاضل محدود و نتایج آزمایشگاهی برای خشک شدن محصول خربزه درختی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• شهلا خدابخش اقدم
• مهدی مرادی
• علیرضا یوسفی

دانشگاه شیراز

https://doi.org/10.22067/ifstrj.v8i3.18472

چکیده

در این پژوهش، میوه خربزه درختی با ابعاد 5/0×2×5 سانتی متر مکعب در دمای 45 درجه سلسیوس توسط خشک کن کابینی بوسیله جریان هوا با سرعت 9/0 متر بر ثانیه و رطوبت نسبی 30 درصد خشک گردید. پس از آن ضریب انتشار رطوبتی محصول در شرایط آزمایش تعیین شد. سپس معادله مربوط به انتقال جرم با شرایط مرزی معلوم به صورت دو بعدی بر اساس روش تفاضل محدود حل گردید. در نهایت ضریب همبستگی بین رطوبت بدست آمده از نمونه های مورد آزمایش و رطوبت حاصل از حل معادله انتقال محاسبه شد که مقدار آن 996/0 و میزانRMSE حاصله 00115/0 بود. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان داد که روش عددی تفاضل محدود در حل معادله انتقال جرم، دارای خطای بسیار کم و همبستگی بسیار بالا با داده های آزمایشگاهی می باشد.

کلیدواژه‌ها

• انتقال جرم
• خربزه درختی
• خشک کردن
• مدل سازی عددی

عنوان مقاله [English]

Comparative Investigation of Mass Transfer Process Based on Finite Difference Numerical Method and Experimental Results for Drying of Papaya Fruit

نویسندگان [English]

• Shahla Khodabakhsh Aghdam
• Mahdi Moradi
• Alireza Yousefi

Shiraz University

چکیده [English]

In this research, Papaya slices with dimensions of 0.5×2×5 cm3 were dried at 45 °C using a cabinet dryer in which drying air velocity and relative humidity were 0.9 m/s and 30%, respectively. The moisture diffusion coefficient of Papaya was determined in this drying condition. Mass transfer equation with its boundary conditions was solved based on finite difference method. Finally, coefficient of determination and goodness of fitting between the gained theoretical model by solving mass transfer equation, and experimental data were obtained R2=0.996 and RMSE=0.00115. Therefore, finite difference numerical method showed a suitable correlation with low error into the experimental data for solving of mass transfer equation.

کلیدواژه‌ها [English]

• Drying
• Mass transfer
• Numerical modeling
• Papaya

مراجع

Brooker, D. B., Bakker-Arkema, F. W. and Hall, C. W., 1992, Drying and storage of grains and oilseeds. The AVI publishing company, Inc, 205-217.

Demirats, C., Ayhan, T. and Kaygusuz, K., 1998, Drying behaviour of hazelnuts. Journal of the Science of Food and Agriculture, 76, 559-564.

El-Aouar, A. A., Azoubel, P. M. and Murr, F. E. X., 2003, Drying kinetics of fresh and osmotically pre-treated papaya (CaricapapayaL.). Journal of Food Engineering, 59, 85-91.

Fellows, P., 2000, Food processing technology, principles and practice, 2nd edition. Woodhead publishing, Cambridge England, 313-338.

Barbosa-canovas, G. V. and Vega-mercado, H., 1996, Dehydration of Foods, Springer Publications.

Henderson, S. M. and Perry, R. L., 1976, Agricultural process engineering, 2nd edition. Westport, CT: The AVI publishing company, Inc, 302-337.

Haghighi, K., Irudayaraj, J., stroshine, R. L. and Sokhansanj S., 1990, Grain kernel drying simulation using the finite element method. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 33(6), 1957-1965.

Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Bergman, T. L. and Lavine, A.S., Introduction to heat transfer, Fifth edition 2005, John Wiley and sons press, 77-316.

Midilli, A., Kucuk, H. and Yapar, Z. A, 2002, New model for single-layer drying. Drying Technology, 20, 1503-1513.

Moradi, M. and Zomorodian, A., 2010, Mathematical modeling of forced convection thin layer solar drying for Cuminum Cyminum. Journal of Agricultural Science and Technology, 12, 401-408.

Ozdemir, M. and Devres, Y., 1999, The thin layer drying characteristics of hazelnuts during roasting. Journal of Food Engineering, 42, 225-233.

Pabis, S. and Henderson, S. M., 1961, Grain drying theory, a critical analysis of the drying curve for shelled maize. Journal of Agriculture Engineering Research, 6, 272-277.

Pabis, S., Jayas, D. S. and Cenkowski, S., 1998, Grain drying: theory and practice. John Wiley press, 303.

Singh, R. P. and Heldman, D. R., 1999, Introduction to Food Engineering. Translated by: Mortazavi et al. Ferdowsi University press, p561.

Sokhansanj, S. and Bruce, D. M., 1986, An improved heat transfer model for grain drying simulations. Div. Note DN 1334. Nat. Inst. Agric. Eng., Silso, Engeland.

Whitaker, S. and Chou, W. T. H., 1983, Drying granular porous media-Theory and experiment. Drying technology, 1, 3-33.

Yousefi, A. R., Niakousari, M. and Khajeie, F., 2009, Microwave assisted hot air drying of papaya (Carica Papaya L.) pretreated in osmotic solution. In: Technology and management to ensure sustainable agriculture, agro systems, forestry and safety, Artemis press, Italy, 3, 329-333.