نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری استاد گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استاد گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 استادیار گروه علوم مهندسی صنایع غذایی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق، عملکرد یک خشک‌کن حرارتی با سامانۀ گردش هوای بسته، مجهز به سیستم چارچوب­ های فلز - آلی (MOF) ارزیابی شد. بخش­های خشک­کن شامل محفظۀ خشک کردن محصول، محفظۀ حاوی مواد نانوجاذب MOF و سامانه‌های اندازه‌گیری و کنترل است. عملکرد خشک‌کن روی گیاه نعنا و در سه سطح دمایی (40، 50 و 60 درجة سلسیوس) مقایسه و انرژی مصرفی و خشک شدن برگ‌های نعنا ارزیابی شد. نتایج تحقیق نشان داد، سامانۀ گردش هوای بسته، سبب کاهش زمان خشک بین 27 تا 50 درصد می‌شود، ضریب نفوذ برگ‌های نعنا با افزایش دما افزایش نشان داد و مقدار آن در استفاده نشدن و استفاده شدن از صفحات نانوجاذب به ترتیب برابر (11-10×0569/4) و (11-10×8215/2) مترمربع بر ثانیه تعیین شد. انرژی فعال­سازی در دو روش استفاده­ کردن و استفاده نکردن از نانوجاذب به ترتیب برابر 72/45 و 96/51 کیلوژول بر مول به ­دست آمد که با نتایج بررسی­های محققان هم‌خوانی دارد. ضریب عملکرد و میزان تبخیر رطوبت و میزان تبخیر رطوبت ویژه نشان‌دهندۀ اثرگذاری استفاده از نانوجاذب در سیستم خشک‌کن و کاهش مصرف انرژی است. شاخص رنگ کل (ΔE)، با افزایش دما از 40 به 50 درجة سلسیوس، تغییر چندانی نشان نداد ولی از 50 به 60 درجة سلسیوس، شاخص رنگ کل افزایش یافت اما اختلاف آشکاری در شاخص رنگ کل، بین دو روش استفاده کردن و استفاده نکردن از نانوجاذب وجود نداشت.

کلیدواژه‌ها

Aboul-Enein, A. El-Sebaii, M. R. I., Ramadan, A. A., & El-Gohary. H. G. (2000). Parametric study of a solar air heater with and without thermal storage for solar drying applications. Renewable Energy, 21, 505-522.
 
Afzal, T. M., Abe, T., & Hikida,  Y. (1999). Energy and quality aspects during combined FIR-convection drying of barly. Food Engineering, 42, 177-182.
 
Ag khani, M. H., Abbaspour Fard, M. H., Bayati, M. R., Mortezapour, H., Saedi. A., & Moghimi. A. (2013). Investigate the performance of a solar dryer equipped with a closed air circulation system and a dehumidifier chamber. Journal of Agricultural Machinery, 3(2), 92-103. (in Persian)
 
Bal, L. M., Satya, S., & Naik, S. N. (2010). Solar dryer with thermal energy storage systems for drying agricultural food products: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(8), 2298-2314.
 
Chen, H., Hemandez, C. E., & Dogan, H. (2005). Anti-0xidant activity of flavnoids form Licania Licaniaeflira. Journal of Ethnopharmacology, 79, 379-381.
 
Diamannte, L. M., & Munro, P. A. (1991). Mathematical modeling of the thin layer solar drying of sweet potato lices. Solar Energy, 51, 271-276.
 
Doymaz, I. (2004). Convectiv air drying characteristics of mint leaves. Journal of Food Engineering, 61, 359-364.
 
Ethman Kane, C. S., Sid’ Ahmed, M. A. O., & Kouhila, M. (2009). Evaluation of drying parameters and sorption isotherms of mint Leaves (M. pulegium). Revue des Energies Renouvelables, 12, 449-470.
 
Kardani, F., Mirzajani, R., & Ramezani, Z. (2019). Determnation of nanomolar dissolved polycyclic aromatic hydrocarbons in different water and wastewater samples using metal-organic framework. Journal Desalintion and Water Treatment, 144, 99-115.
 
Kaymak-Ertekin, F. (2002). Drying and rehydrating kinetics of green and red peppers. Food Science, 67(1), 168-175.
 
Kuzgunkaya, E. H., & Hepbasli, A. (2007). Exergetic performance assessment of a ground-source heat pump drying system. International Journal of Energy Research, 31, 760-777.
 
Lopez, A., Iguaz, A., Esnoz, A., & Virseda, P. (2000). Thin Layer drying behavior of vegetable wastes from wholesale market. Drying Technology, 18, 995-1006.
 
Maskan, M. (2001). Kinetics of colour change of Kiwifruits during hot air and microwave drying. Journal of Food Engineering, 48, 169-175.
 
Menghao, Q., Kan, Z., & Pumin H. (2021). Metal-Organic Framework (MOF) as a novel humidity control material for autonomous indoor moisture management. Proceedings of the 1st International Conference on Moisture in Buildings (ICMB21). June 28-29, UCL London.
 
Midilli, A. (2001). Determination of pistachio drying behavior and conditions in solar drying systems. International Journal of Energy Research, 25, 715-725.
 
Misha, S., Mat, S., Ruslan, M., & Sopian, K. (2012). Review of solid/liquid desiccant in the drying applications and its regeneration methods. Renewable and Sustainable Enerdy Reviews, 16, 4686-4707.
 
Mursali, A. (2013). Metal-organic frameworks and introduction of some examples. Tarbiat Modares University Publications. (in Persian)
 
Oktay, Z., & Hepbasli, A. (2003). Performance evaluation of a heat pump assisted mechanical opener dryer. Energy Conversion and Management, 44, 1193-1207.
 
Panchariya, P. C., Popovic, D., & Sharma, A. L. (2002). Thin Layer modeling of black tea drying process. Journal of Food Engineering, 52(4), 349-357.
 
Park, K. J., Vohnikova, Z., & Brod, F. P. R. (2002). Evaluation of drying parameters and desorption isotherms of ferden mint Leaves (Mentha crispa. L). Journal of Food Engineering, 51, 193-199.
 
Sarsavadia, P. N. (2007). Development of a solar-assisted dryer and evaluation of energy requirement for the drying of onion. Renewable Energy, 32, 2529-2547.
 
Schmidt, E. L., Klocker, K., Flacke, N., & Steimle, F. (1998). Applying the transcritical CO2 proceess to a drying heat pump. International Journal of Refrigeration, 21, 202-211.
 
Seo, Y., Yoon, J. W., Lee, J. S., Hwang, Y. K., Jun, Ch., & Chang, S. (2012). Wuttke, energy-efficient dehumidification over hierachically porous metal-organic frameworks as advanced water adsorbents. Advance Materials, 24, 806-810.
 
Shanmugam. V., & E. Natarajan. (2007). Experimental study of regenerative desiccant integrated solar dryer with and without reflective mirror. Applied Thermal Engineering, 27, 1543-1551.
 
Simal, S., Mulet, A., Tarrazo, J., & Rossello, C. (1996). Drying models for green peas. Food Chemistry, 55, 121-128.
 
Soheili Mehdizadeh, A., Kayhani, A., Abbaspour Sani, K., & Akram, A. (2006). Design a solar drier with compulsory convection for vegetables and evaluate its performance. Agricultural Engineering Research, 7(27), 147-164. (in Persian)
 
Feng, X., QIN, M., & Cui, Sh. (2018). Metal-Organic Framework MIL-100(Fe) as a Novel Moisture Buffer Material for Energy-Efficient Indoor Humidity Control. Building and Environment, 145, 234-242.