بررسی اثر امواج فراصوت بر سینتیک خشک کردن دانه شلتوک در زمان استراحت‌دهی در یک خشک‌کن ترکیبی مادون قرمز-هوای گرم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی بیوسیستم، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 استاد گروه مهندسی بیوسیستم، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استاد گروه مهندسی ماشینهای کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران کرج ایران

4 دانشیار گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

شلتوک یکی از پراهمیت‌ترین محصولات کشاورزی است و نقش مهمی در تأمین امنیت غذایی را به خود اختصاص داده است. در این تحقیق اثر امواج فراصوت بر سینتیک خشک کردن دانه شلتوک در زمان استراحت‌دهی در یک خشک‌کن ترکیبی مادون قرمز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در سه سطح دمای هوای ورودی (30، 40 و °C50)، چهار سطح توان فراصوت (صفر، 5/0، 75/0 و kW/kg1) و چهار سطح فرکانس فراصوت (20، 25، 28 و kHz30) انجام شد. برای تحلیل داده‌ها، از طرح پایه بلوک‌های کاملاً تصادفی بهره گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان داد در دماهای مختلف هوای ورودی، استفاده از امواج فراصوت در سطوح مختلف توان و فرکانس در مدت زمان استراحت‌دهی می‌تواند بر خصوصیا‌ت مکانیکی شلتوک اثرگذار باشد و باعث کاهش مدت زمان خشک شدن دانه شلتوک و مصرف انرژی ویژه شود. به طوری که در توان kW/kg5/0، فرکانس‌های پایین فراصوت 20 و kHz25 و دمای ورودی ˚C30 ضمن اینکه درصد دانه‌های ترک خورده را کاهش می‌دهند به طور میانگین باعث افزایش انرژی مورد نیاز برای شکست دانه سالم نیز می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Ultrasound on Drying Kinetics of Rough Rice at Tempering Duration in an Infrared- Hot Air Combined Dryer

نویسندگان [English]

  • Faramarz Noe-Khodabadi 1
  • ALi Rajabipour 2
  • Mahmoud Omid 3
  • Dariush Zare 4
1 Ph.D. Student, College of Agriculture and Natural Resources, Tehran University, Karaj, Iran
2 Professor, College of Agriculture and Natural Resources, Tehran University, Karaj, Iran
3 Professor, Department of Agricultural Machinery Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj: Iran
4 Associate Professor, Biosystems Engineering Dept., College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Rough rice is one of the most important agricultural products and it plays an important role in ensuring food security. The objective of this study was to investigate the effect of high power ultrasound in tempering duration on the drying kinetics of rough rice in a combined far-infrared radiation (FIR) dryer. Tests were conducted in a factorial design at four levels of ultrasound power density (Zero, 0.5, 0.75 and 1 kW/kg), four levels of frequency (20, 25, 28, and 30kHz) and three levels of drying air temperature (30, 40, and 50oC). Results showed that mechanical characteristics of rough rice were affected significantly at all ultrasound power and frequency levels at different inlet air temperatures at tempering duration and led to reduction of both drying time and specific energy consumption. So that at power of 0.5 kW / kg, low ultrasonic frequencies of 20 and 25 kHz and input temperature of 30 ° C while reducing the percentage of cracks in rough rice kernels, they also increase the energy required for healthy seed breakage on average.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rough rice
  • Ultrasound
  • Tempering
  • Combined FIR dryer
AACC. (1995). Approved Method of the American of Cereal Chemists (9th ed). St. Paul, Minnesota

Abdoli, B., Zare, D., & Nourmohamadi-Moghadami, A. (2017). Corn Drying in a Laboratory Scale Ultrasound-Assisted Fluidized Bed Dryer. IJBSE, 48(3), 309-318

Barzegar, M., Zare, D., & Stroshine, R. L. (2015). An integrated energy and quality approach to optimization of green peas drying in a hot air infrared-assisted vibratory bed dryer. Journal of Food Engineering, 166, 302-315

Charoux, C. M. G., Ojha, K. S., O'Donnell, C. P., Cardoni, A., & Tiwari, B. K. (2017). Applications of airborne ultrasonic technology in the food industry. Journal of Food Engineering, 208, 28-36

Cnossen, A. G., Siebenmorgen, T. J., Yang, W., & Bautistad, R. C. (2001). An Application of Glass Transition Temperature to Explain Rice Kernel Fissure Occurrence During the Drying Process. Drying Technology, 19(8), 1661-1682

Dibagar, N., & Amiri Chayjan, R. (2018). Rough rice convective drying enhancement by intervention of airborne ultrasound – A response surface strategy for experimental design and optimization. Drying Technology, 37(9), 1097-1112. doi: 10.1080/07373937.2018.1485693

Jafari, M. (2014). Technology Development and Modeling of Paddy Drying in an Ultrasound-assisted Fudized Bed Dryer

Jafari, M., & Zare, D. (2016). Ultrasound-assisted fluidized bed drying of paddy: Energy consumption and rice quality aspects. Drying Technology, 35(7), 893-902

Kentish, S., & Ashokkumar, M. (2011). Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing (H. Feng, G. Barbosa-Canovas & J. Weiss Eds. 1 ed.). Verlag New York: Springer

Lu, R., & Siebenmorgen, T. J. (1992). Moisture Diffusivity Of Long-grain Rice Component. Transactions of ASABE, 35(6), 388-399

Meeso, N., Nathakaranakule, A., Madhiyanon, T., & Soponronnarit, S. (2008). Different Strategies of Far-Infrared Radiation Application in Paddy Drying. International Journal of Food Engineering, 4(3), 238-251

Nassiri, S. M., & Etesami, S. M. (2016). Estimation of head rice yield by measuring the bending strength of kernels after drying by different drying methods. CIGR Journal, 18, 368-377

Nosrati, M. (2018). Control and Optimization of Rough Rice Drying in a Laboratory Scale Infrared-assisted Vibratory Bed Dryer. (Ph.D.), Shiraz University, Shiraz 

Nosrati, M., Zare, D., Nassiri, S. M., Jafari, A. A., & Eghtesad, M. (2018). Modeling and Optimization of Rough Rice Drying under Hot Air-infrared Radiation in a Laboratory Scale Vibratory Bed Dryer. IJBSE, 49(3), 423-435

Prakash, B., & Pan, Z. (2011). Modeling Moisture Movement in Rice. In M. El-Amin (Ed.), Advanced Topics in Mass Transfer (pp. 283-304): InTech

Shaker, M. (2016). Improvement of Robber-roll Paddy Husker Using Automatic Control System and Machine Vision. (Ph.D.), Tarbiat Modares University, Tehran

Siebenmorgen, T. J., & Qin, G. (2005). Relating Rice Kernel Breaking Force Distributions to Milling Quality. Transactions of the ASAE, 48(1), 223-228

Steffe, J. F., & Singh, R. P. (1980). Liquid Diffusivity of Rough Rice Components. Transactions of the ASAE, 23(3), 767-774

Yamaguchi, S., Wakabayashi, K., & Yamazawa, S. (1984). Change of Cracked Rice Percentage and Internal Stress of Brown Rice Kernels During Drying Operation. Drying Technology, 3(2), 205-303

Yang, W., Jia, C., Siebenmorgen, T. J., Howell, T. A., & Cnossen, A. G. (2002). Intra-Kernel Moisture Responses of Rice to Drying and Tempering Treatments by Finite Element Simulation. Transactions of ASABE, 54(4), 1037-1044

Zare, D., Naderi, H., & Ranjbaran, M. (2014). Energy and Quality Attributes of Combined Hot Air-Infrared Drying of Paddy. Drying Technology, 33(5), 570-582