مدل‌سازی سینتیک خشک کردن گلبرگ‌های زعفران با استفاده از روش‌های مختلف خشک‌کردن بستر سیال و نیمه سیال

در فرایند تولید زعفران، گلبرگ‌ها به‌عنوان مواد زائد دور ریخته می‌شوند. بنابراین، در ایران سالانه ۷۲۵۷۶۲۵ کیلوگرم گلبرگ زعفران به‌عنوان محصول فرعی به دست می‌آید. بنابراین یافتن راه حلی برای بازیافت این حجم زیاد زباله بسیار مهم است. این مطالعه به منظور یافتن مناسب‌ترین مدل‌ها برای خشک‌کردن گلبرگ زعفران با استفاده از خشک‌کن نیمه‌سیال (SFD) و خشک‌کن بستر سیال (FBD) انجام شد. برای این منظور، یک خشک‌کن بستر سیال طراحی شد تا دما و سرعت جریان هوا اندازه‌گیری شود و همچنین با قابلیت وزن‌کشی نمونه‌ها در بازه‌های زمانی مختلف با دقت بالا انجام شود.

دامنه‌های جریان هوا و دما که در SFD و FBD استفاده شدند به ترتیب ۰٫۷-۱٫۷ متر بر ثانیه و ۴۵-۵۵ درجه سانتی‌گراد بودند. هنگامی که دمای هوا و جریان هوا به ترتیب از ۴۵ به ۵۵ درجه سانتی‌گراد و ۰٫۷ به ۱٫۷ متر بر ثانیه افزایش یافت، زمان خشک‌کردن در SFD یا FBD به طور قابل توجهی کاهش یافت.در دمای هوای 45 درجه سانتی‌گراد و شرایط مشابه، SFD و BFD می‌توانستند گلبرگ‌های زعفران را در جریان هوا و زمان‌های خشک‌کردن با سرعت 0.7 متر بر ثانیه به مدت 96 دقیقه و 1.7 متر بر ثانیه به مدت 30 دقیقه به ترتیب خشک کنند. با این حال، در دمای یکسان 55 درجه سانتی‌گراد و جریان هوا 0.7 متر بر ثانیه، زمان خشکی گلبرگ‌ها در سیستم‌های SFD و FBD به ترتیب به 36 و 96 دقیقه تغییر کرد.

ضریب نفوذ مؤثر رطوبت در سیستم‌های SFD و FBD از 9.548 × 10-10 تا 2.455 × 10-9 متر مربع بر ثانیه و از 1.114 × 10-9 تا 1.963 × 10-9 متر مربع بر ثانیه متغیر بود. انرژی فعال‌سازی محاسبه‌شده در SFD در بازه 56.83 تا 78.78 کیلوژول بر مول قرار داشت. از بین یازده مدل نیمه‌تجربی آزمایش‌شده برای خشکی گلبرگ‌های زعفران، تنها دو مدل شامل مدل لگاریتمی و شکل اصلاح‌شده فرمول Henderson و Pabis مناسب یافت شدند تا داده‌های به‌دست‌آمده را برازش داده و روند واقعی تغییر نسبت رطوبت نسبت به زمان خشک‌کردن گلبرگ‌های زعفران را نشان دهند.زیرا این مدل‌ها بالاترین ضریب تعیین، کمترین خطای ریشه میانگین مربعات و حداقل مجموع مربعات خطا با داده‌های واقعی را نشان دادند.

 In the process of producing saffron, petals are discarded as waste materials. As a result, in Iran, annually, 7257625 kg Saffron Petals are obtained as a sub-product. So finding a solution for recycling this huge amounts of waste is very important. This study conducted to find the most appropriate models for Saffron Petal dehydration with the use of semi-fluidized drier (SFD) and fluidized bed drier (FBD). س For this purpose, a fluidized bed drier was designed to measure the temperature and air flow velocity, and also with the ability of weighing the samples at different intervals with high precision and then.

The airflow and temperatures ranges used in SFD and FBD were 0. 7-1. 7 ms-1 and 45-55 °, C, respectively. When the air temperature and airflow respectively increased from 45 to 55°, C and 0. 7 to 1. 7 ms-1, the dehydration time in SFD or FBD decreased significantly. At air temperature of 45°, C and similar conditions, the SFD and BFD could dehydrate Saffron Petals in airflow and drying times of 0. 7 ms-1 for 96 min and 1. 7 ms-1 for 30 min, respectively. However, at equal temperature of 55°, C and airflow of 0. 7 ms-1, the petal dehydration time of SFD and FBD changed to 36 and 96 min, respectively. The effective moisture Diffusivity Coefficient in SFD and FBD systems varied from 9. 548 × 10-10to 2. 455 × 10-9m2s-1and from 1. 114 × 10-9to 1. 963 × 10-9m2s-1, respectively.

The calculated Activation Energy in SFD was ranged from 56. 83 to 78. 78 KJ/mol. Among eleven semi-experimental models tested for the Saffron Petals dehydration, only two models including logarithmic and modified form of Henderson and Pabis formula were found appropriate to fit the obtained data and show the actual trend of changing moisture ratio versus drying time of Saffron Petals. Because these models showed highest determination coefficients, lowest root mean squared and minimumsum-squared errors with the actual data.