بررسی پارامترهای انرژی، زیست محیطی و هزینه‌های اجتماعی فرآیند خشک‌کردن (مطالعه موردی: برش های سیب)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 استادیار مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی مغان، دانشگاه محقق اردبیلی، مغان، ایران

چکیده

امروزه گرمایش کره زمین در اثر مصرف سوخت‌های فسیلی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مصرف سوخت‌های فسیلی در نیروگاه‌ها به منظور تولید برق بیشترین سهم را در انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده در جهان دارند. با وجود سهم چشمگیر بخش کشاورزی از صنعت برق، بخش فرآوری و خشک ‌کردن محصولات کشاورزی بیشترین انرژی مصرفی را به خود اختصاص داده‌اند. در این پژوهش به بررسی پارامترهای انرژی و زیست محیطی (گرمایش جهانی) و هزینه‌های اجتماعی خشک ‌کردن لایه‌های سیب در سه دمای 45، 55 و 65 درجه سلسیوس و در سرعت جریان هوای ثابت 5/0 متر بر ثانیه در پیش‌تیمارهای مختلف اسمزی، فراصوت، بلانچینگ و مایکروویو (هر یک از پیش‌تیمارها در سه سطح) پرداخته شد. بررسی داده‌ها نشان می­دهد که با افزایش دما و استفاده از پیش‌تیمارهای مختلف، مدت زمان، انرژی مصرفی و حرارت مخصوص مصرفی نسبت به تیمار شاهد روند کاهشی و مقادیر بازده انرژی، خشک‌ شدن و حرارتی روند صعودی دارند. بالاترین مقادیر هر دو بازده انرژی و خشک‌ شدن در استفاده از پیش‌تیمارهای مختلف مربوط به استفاده از پیش‌تیمار مایکروویو با توان 360 وات به­مدت 5/2 دقیقه در دمای 65 درجه سلسیوس به­ترتیب به­میزان 04/5 و 62/5 درصد و پایین‌ترین میزان این بازده‌ها مربوط به تیمار شاهد با دمای 45 درجه سلسیوس به­ترتیب به­میزان 27/2 و 38/2 درصد به­دست آمده است. نتایج بررسی­ها نشان می­دهد که بیشترین و کمترین میزان گازهای گلخانه‌ای به­ازای خروج هر کیلوگرم آب از لایه‌های سیب به­ترتیب 19/21، 37/9 کیلوگرم CO2 و  4-10×05/10، 4-10×45/4 کیلوگرم CH4 و 4-10×01/2، 4-10×89/0 کیلوگرم N2O بوده است. همچنین بالاترین و پایین‌ترین میزان هزینه‌های اجتماعی به­ازای خروج یک کیلوگرم آب از لایه‌های سیب به­ترتیب در نیروگاه بخار 60/34927، 04/15449ریال، در نیروگاه 45/35263، 59/15597 ریال و در نیروگاه سیکل ترکیبی 66/30561، 91/13517 ریال برآورد گردید.

کلیدواژه‌ها


Aghbashlo, M., Kianmehr, M. H. and Samimi-Akhijahani, H. 2008. Influence of drying conditions on the effective moisture diffusivity, energy of activation and energy consumption during the thin-layer drying of berberis fruit (Berberidaceae). Energ. Convers. Manage. 49, 2865-2871.

 

Agnihotri, V., Jantwal, A. and Joshi, R. 2016. Determination of effective moisture diffusivity, energy consumption and active ingredient concentration variation in Inula racemosa rhizomes during drying. Industrial Crops and Products. Indust. Crop. Prod. 106, 40-47. Doi: 10.1016/j.indcrop.2016.09.068.

 

Ahmadi-Moghadam, M., Ghodrati, S., Jaafarzadeh-Haghighi Fard, N. 2013. CO2 and CH4 emission estimation using emission factors from Sugarcane Development Company. Jentashapir Sci. Med. J. 3, 9-17. (in Persian)

 

Amiri-Chayjan, R., Salari, K., Abedi, Q. and Sabziparvar, A. A. 2013. Modeling moisture diffusivity, activation energy and specific energy consumption of squash seeds in a semi fluidized and fluidized bed drying. J. Food Sci. Technol. 50(4): 667-677.

 

Anon. 2013. Iran Energy Balance-Sheet. Available at: URL: http://pep.moe.gov.ir/. (in Persian)

 

Barbosa-Canovas, G. V. and Vega-Mercado, H. 1996. Dehydration of Foods. 1st Ed. NY/USA: Chapman and Hall.

 

Brooker, D. B., Baker-Arkema, F. W. and Hal, C. W. 1992. Drying and Storage of Grain and Oilseeds. New York: Van Nostrand Reinhold.

 

Daliri, N., Zeynali, F. and Smaiili, M. 2015. Effect of pretreatments of blanching & microwave on quality characteristics of Zucchini slices (Cucurbita pepo. L). Iranian Food Sci. Technol. Res. J. 11(1): 48-55. (in Persian)

 

Eshraghi, E.,  Maghsoudlo, Y.,  Kashani-Nejad, M., Beiraghi-Tosi, Sh. and Aalami, M. 2012. Studying the effect of ultrasound pre-treatment on drying kiwi fruit sheets Iranian Food Sci. Technol. Res. J. 7 (4): 273-279.

 

Fernandes, F. A. N., Gallao, M. and Rodrigues, S. 2009. Effect of osmosis and ultrasound on pineapple cell tissue structure during dehydration. J. Food Eng. 90, 186-190.

 

Ghorbani, M., Darijani, A., Kochaki, A. and Matlabi, M. 2011. Estimation of environmental costs of greenhouse gas emissions in dairy cattle of Mashhad. J. Agric. Econ. Dev. 17 (66): 43-63.

 

Kalantar, K. and Panahi, M. 2016. Economic assessment of environmental implication and social costs of energy use in iran road transport sector. Quarter. Energ. Econ. Rev. 12 (47): 181-204. (in Persian)

 

Mazandarani, A., Mahlia, T. M. I., Chong, W. T. and Moghavvemi, M. 2011. Fuel consumption and emission prediction by Iranian power plants until 2025. Renew. Sustain. Energ. Rev. 15(3): 1575-1592.

 

Motevali, A., Minaei, S. and Khoshtagaza, M. H. 2011a. Evaluation of energy consumption in different drying methods. Energ. Convers. Manage. 52, 1192-1199.

 

Motevali, A., Minaei, S., Khoshtaghaza, M. H. and Amirnejat, H. 2011b. Comparison of energy consumption and specific energy requirements of different methods for drying mushroom slices. Energy. 36, 6433-6441.

 

Motevali, A., Minaei, S., Banakar, A., Ghobadian, B. and Khoshtaghaza, M. H. 2014. Comparison of energy parameters in various dryers. Energ. Convers. Manage. 87, 711-725.

 

Motevali, A., Tabatabaee-Koloor, R. 2017. A comparison between pollutants and greenhouse gas emissions from operation of different dryers based on energy consumption of power plants. J. Clean. Prod. 154, 445-461.

 

Nazari, S., Shahhoseini, O., Sohrabi-Kashani, A., Davari, S., Sahabi, H. and Rezaeian, A. 2012. SO2 pollution of heavy oil-fired steam power plants in Iran. Energ. Policy. 43, 456-465.

 

Nazmara, S. 2000. Coefficients of air emissions from chemical industries in the Greater Tehran area. M. Sc. Thesis. Environmental Health Engineering, School of Public Health, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran. (in Persian)

 

Nowak, D. and Lewicki, P. 2004. Infrared drying of apple slices. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 5, 353-60.

 

Pan, Z., Khir, R., Godfrey, L. D., Lewis, R., Thompson, J. F. and Salim, A. 2008. Feasibility of simultaneous rough rice and disinfestations by infrared radiation heating and rice milling quality. J. Food Eng. 84, 469-479.

 

Prajapati, V. K., Nema, P. K. and Rathore, S. S. 2011. Effect of pretreatment and drying methods on quality of value-added dried aonla (Emblica officinalis Gaertn) shreds. J. Food Sci. Technol. 48(1): 45-52.

 

Rahimi, N.,  Kargari, N.,  Samadyar, H. and  Nikkhah-Monfared, M. 2014. Social (external) costs of NOx, SO2 and CO2 emissions from energy sector (power plants) in Iran. J. Environ. Sci. Technol. 16(3): 107-117. (in Persian)

 

Sahin, A.Z. and Dincer, I. 2002. Graphical determination of drying process and moisture transfer parameters for solids drying. Int. J. Heat Mass Transfer. 45, 3267-3273.

 

Shahidi, F., Mohebbi, M., Noshad, M., Ehtiati, A. and Fathi, M. 2012. Effect of osmotic and ultrasound pretreatments on some quality characteristics of air-dried banana. Iranian Food Sci. Technol. Res. J. 7(4): 263-272. (in Persian)

 

Sledz, M., Wiktor, A., Rybak, K., Nowacka, M. and Witrowa-Rajchert, D. 2016. The impact of ultrasound and steam blanching pre-treatments on the drying kinetics, energy consumption and selected properties of parsley leaves. Appl. Acous. 103, 148-156.

 

Syahrul, S., Hamdullahpur, F. and Dincer, I. 2002. Thermal analysis in fluidized bed drying of moist particles. Appl. Therm. Eng. 22, 1763-1775.

 

Timoumi, S., Mihoubi, D. and Zagrouba, F.  2007. Shrinkage, vitamin C degradation and aroma losses during infrared drying of apple slices. Lebensm-Wiss Technol. 40, 1648-54.

 

Tohidi, M., Sadeghi, M. and Torki-Harchegani, M. 2017. Energy and quality aspects for fixed deep bed drying of paddy. Renew. Sustain. Energ. Rev. 70, 519-528.

 

Tunde-Akintunde, T. Y., Oyelade, O. J. and Akintunde, B. O. 2014. Effect of drying temperatures and pre-treatments on drying characteristics, energy consumption, and quality of bell pepper. Agric. Eng. Int. CIGR J. 16(2): 108-118.

 

Vieira, M. G. A., Estrella, L. and Rocha, S. C. S. 2007. Energy Efficiency and Drying Kinetics of Recycled Paper Pulp. Dry. Technol. 25, 1639-1648.

 

Wang, Z., Zhang, Y., Zhang, B., Yang, F., Yu, X., Zhao, B. and Wei, Y. 2017. Analysis on energy consumption of drying process for dried Chinese noodles. Appl. Therm. Eng. 110, 941-948.