Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Sadeghi,Nasser Hamdami
مرتضی صادقی (استاد راهنما) ناصر همدمی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sayed Hasan Emami
سیدحسن امامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Investigation and Modeling of Solar Drying Process of Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) Gel
Aloe vera ( Aloe barbandensis Miller), is an ancient plant, being used since before Christ. This plant is known as a source of valuable elements used in functional foods, cosmetics, and pharmaceuticals. The gel extracted from aloe vera is effective in treating many diseses. High moisture content is a prominent feature of aloe vera leaves. On the other side, the powder obtained from the dehydrated gel is commonly used for producing the by-products. Therefore, drying of aloe vera gel is of great importance. Drying process is one of the oldest methods of food preservation, based on removal of moisture from product via complex procedures of simultaneous heat and mass transfer. In most commonly used dryers, energy is usually provided by fossil fuels. High expenses, environmental contamination, and diminishing of fossil energy sources, besides not being available in different urban and rural areas are some disadvantages of using fossil energies. Solar thermal technology is rapidly developing in agricultural practices as an alternative, clean, and renewable energy. In this regard, many solar dryers have been designed and fabricated. In present study, aloe gel slabs with dimensions of 10×10×100 mm and initial moisture content of 99.43% were dried using oven, hot air, open sun, natural and forced convection solar drying methods. A photovoltaic system was designed and installed to supply the electrical power required for the solar dryer fan. The color values, L, a, and b, antioxidant activity, and drying duration of different drying methods were determined and compared. Fourteen empirical and semi-theoretical models were fitted to experimental data to find the best model describing drying process, based on the statistical parameters R 2 , RMSE and SSE. Oven and sun dried samples indicated the best and the worst qualities regarding color values, respectively. The highest and lowest antioxidant activities were respectively observed in hot air and solar dried samples. Forced convection solar drying method took the longest drying time, while hot air drying method needed the shortest. Wang and Singh model satisfactorily predicted the drying process under oven, hot air, open sun, and forced convection drying methods. However, Midili et al. model presented the best fit to natural convection solar drying data. The results obtained from the numerical solution of Fick’s second law based on finite difference method in two-dimensional geometry, indicated an acceptable compatibility to the experimental data. Key Words : Aloe vera, Drying, Solar Dryer, Mathematical Modeling, Moisture Diffusity.
صبر زرد یا آلوئه ورا ( Aloe barbandensis Miller) گیاهی باستانی است که قبل از میلاد مورد مصرف مردم بوده است. این گیاه به عنوان منبعی از مواد ارزشمند در غذا های فراسودمند، مواد آرایشی بهداشتی و دارو ها کاربرد دارد. ژل مستخرج از برگ آلوئه‌ورا در درمان بسیاری از بیماری‌ها مؤثر است. یک ویژگی برجسته برگ گیاه آلوئه ورا محتوای رطوبتی بالای آن است. از سوی دیگر، در بسیاری از فرآورده ها از پودر حاصل از ژل خشک شده این گیاه استفاده می شود. فرآیند خشک کردن یکی از قدیمی ترین روش های نگهداری محصولات کشاورزی است که بر حذف رطوبت محصول به وسیله فرآیند های پیچیده و انتقال همزمان حرارت و جرم استوار است. در خشک‌کن های متداول، انرژی لازم به طور معمول از سوخت های فسیلی تأمین می‌گردد. هزینه بالا، آلودگی های زیست محیطی و کاهش منابع را می‌توان از مشکلات این سوخت ها برشمرد. امروزه، استفاده از منبع انرژی خورشید به عنوان یک روش صرفه جویی انرژی در فعالیت های کشاورزی در حال گسترش است. در این راستا خشک کن های خورشیدی زیادی طراحی و ساخته شده اند. در این تحقیق ژل آلوئه ورا با محتوای رطوبتی 43/99% (بر پایه وزن مرطوب)، خاکستر 2/0% و سفتی 39/0 نیوتن بر میلیمتر به شکل نوار های مکعب مستطیلی به ابعاد 100×10×10 میلیمتر به روش های آون، هوای داغ، خورشیدی سنتی و خورشیدی غیر مستقیم در دو حالت همرفت طبیعی و اجباری خشک شد. یک سیستم فتوولتائیک به منظور تأمین توان الکتریکی خشک‌کن خورشیدی همرفت اجباری طراحی و نصب گردید. مؤلفه های رنگ L، a و b، فعالیت آنتی اکسیدانی و زمان خشک شدن نمونه ها برای روش های مختلف خشک کردن تعیین و مقایسه شدند. نتایج نشان داد که خشک شدن در آون و خشک شدن آفتابی سنتی به ترتیب بهترین و بد ترین کیفیت از نظر مؤلفه های رنگ را به خود اختصاص دادند. نمونه های خشک شده در خشک کن هوای داغ بیشترین و نمونه های خشک شده در خشک کن خورشیدی کمترین مقدار فعالیت آنتی اکسیدانی را نشان دادند. بیشترین زمان خشک شدن مربوط به روش خورشیدی با همرفت اجباری و کمترین زمان مربوط به روش هوای داغ بود. به منظور مدل سازی تجربی فرآیند خشک شدن ژل آلوئه ورا، داده های بدست آمده به 14 مدل تجربی و نیمه- نظری برازش و بهترین مدل توصیف کننده فرآیند خشک شدن برای هر روش بر اساس پارامتر های آماری R 2 ، RMSE و SSE انتخاب شد. مدل وانگ و سینگ به بهترین شکل فرآیند خشک کردن در آون آزمایشگاهی، خشک کردن به روش هوای داغ، آفتابی سنتی و خورشیدی با همرفت اجباری، و مدل میدیلی و همکاران به بهترین شکل فرآیند خشک کردن به روش خورشیدی با همرفت طبیعی را پیش بینی کردند. همچنین، نتایج حاصل از حل عددی قانون دوم فیک در حالت دو بعدی انطباق مناسبی با داده های آزمایشگاهی نشان داد. واژه های کلیدی ؛ خشک کردن، ژل آلوئه‌ورا، خشک کردن خورشیدی، مدل‌سازی، ضریب انتشار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی