به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

simulation

در نشریات گروه صنایع غذایی
تکرار جستجوی کلیدواژه simulation در نشریات گروه کشاورزی
  • مریم جلیلی مقدم، جاماسب نوزری*، مسعود لطیفیان، سید پژمان شیرمردی، سید محمدعلی ابراهیم زاده موسوی
    این پژوهش برای بررسی اثرات شاخص های استاندارد انبارداری خرما بر فراوانی آفات انباری در شش استان خرماخیز ایران در سال 1401 انجام شد. برای طراحی مدل شبکه عصبی مصنوعی در این پژوهش، از سه لایه ورودی، خروجی و پنهان استفاده شده است. نتایج نشان داد که شاخص های چیدمان محصول شامل پالت، ظروف نگهداری، تفکیک ارقام، فاصله گذاری، قفسه بندی به ترتیب دارای بیشترین اثر بر شدت آلودگی O. surinaemensis، E. elutella، E. elutella، E. elutella و E. calidella بودند. شاخص های ساختمانی شامل کف سازی، دیوارهای داخلی، گذرگاه شیبدار در مبادی ورودی، دسترسی مناسب به فضاهای داخلی، وجود بارانداز به ترتیب بیشترین تاثیر را بر آلودگی D. melanogaster، D. melanogaster، E. kuhniella، O. surinaemensis و E. kuhniella داشتند. شاخص های تنظیم شرایط محیطی انبار شامل سیستم های تهویه، دما، رطوبت، بهداشت محیط و کف انبار به ترتیب بیشترین تاثیر را بر آلودگی E. kuhniella، D. melanogaster، D. melanogaster، E. kuhniella و D. melanogaster داشتند. مدل شبکه عصبی شامل 28 سیناپس بین لایه های مختلف بود. داده های سیستم روشنایی، دسترسی مناسب، فاصله گذاری و کف سازی به ترتیب به میزان 100، 9/94 ، 1/77و 2/60 درصد در پیش بینی تراکم جمعیت آفات انباری موثر بوده و بیشترین اهمیت را بر وقوع آفات انباری داشتند. الگوریتم حاصل از شبکه عصبی اهمیت رعایت استانداردهای انبارداری را در مدیریت آفات انباری خرما مشخص نمود.
    کلید واژگان: استاندارد، انبارداری، پیش بینی، شبیه سازی، خسارت
    Maryam Jalili Moghadam, Jamasb Nozari *, Masoud Latifian, Seyed Pezhman Shirmardi, Mohammad Mousavi
    This study investigated the effects of common date-storing indicators on the frequency of store pests in six date-producing provinces of Iran in 2022. The research employs an artificial neural network model with three layers: input, hidden, and output. Each layer contains a group of nerve cells which are generally related to all the neurons of other layers, including compliance and non-compliance with the storage index and the unobservable factor resulting from factor analysis. The results showed that the indicators of product layout, including pallets, storage containers, cultivars separation, spacing, and shelving, respectively, have the greatest effect on the severity of O. surinaemensis, E. elutella, E. elutella, E. elutella, and E. calidella. Building indicators, including flooring, internal walls, sloping passage at the entrance, proper access to internal spaces, and the presence of a dock have the greatest effect on the contamination of D. melanogaster, D. melanogaster, E. kuhniella, O. surinaemensis, and E. kuhniella. The indicators of setting the environmental conditions of the warehouse, including ventilation systems, temperature, humidity, environmental hygiene, and warehouse floor, respectively, had the greatest effect on the contamination of E. kuhniella, D. melanogaster, D. melanogaster, E. kuhniella, and D. melanogaster. The neural network model included 28 synapses between different layers. The lighting system, proper access, spacing, and flooring are effectively predict warehouse pests’ population density by 100%, 94.9%, 77.1%, and 60.2%, respectively. These factors are crucial in pest infestations. The algorithm obtained from the neural network determined the importance of complying with storage standards in managing date pests.
    Keywords: Damage, Prediction, Simulation, Standard, Storage
  • Mohsen Dalvi-Isfahan *, Mohsen Mokhtarian
    A model for simultaneous heat and mass transfer during the cooking process of frozen hamburger has been developed, using a modified form of Darcy's law to describe the capillary flow of moisture and Fourier's second law in cylindrical coordinates to describe the heat transfer. The effects of cooking time (0 to 12 min), cooking temperature (140 to 160 °C), and patty thickness (10 to 14 mm) during the hamburger cooking process on temperature profile, moisture content, and inactivation kinetics of Salmonella bacteria were investigated. The results showed that the predicted temperature and moisture values are in good agreement with the measured data. Due to the low convective heat transfer coefficient in the upper part of the sample at the beginning of the cooking process, non-uniformity in temperature was observed, which was resolved by flipping the hamburger and resulted in a reduction in cooking time. In addition, an increase in the heating temperature results in an increase in the rate of evaporation and moisture loss from the hamburger patty. The simulation results showed that at a cooking temperature of 140 °C and a patty thickness of 14 mm, all points of the hamburger will not achieve a 12D reduction of Salmonella and there is a possibility of salmonellosis under these conditions.
    Keywords: Cooking, Hamburger, Salmonella, Simulation
  • آزاده رنجبر ندامانی*، جعفر هاشمی
    کنترل پارامترهای عملیات خشک کردن طی حذف آب از مواد غذایی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، از روش سطح پاسخ برای مطالعه اثر فاکتورهای مهم عملیات خشک کردن استفاده شد. ابتدا با کمک داده های تجربی مدل های تجربی مربوط به خشک کردن و چروکیدگی نمونه ها به دست آمدند. سپس تیمارهای بهینه سازی توسط نرم افزار دیزاین اکسپرت در غالب طرح غربالگری فاکتور روش سطح پاسخ طراحی شدند. فاکتورهایی مانند دمای خشک کردن (60-40 درجه سلسیوس)، سرعت هوای خشک کردن (2.5- 0.5 متر بر ثانیه)، ضخامت نمونه ها (7- 3 میلی متر)، قطر نمونه ها (6- 4 سانتی متر) و زمان خشک کردن (10000- 6000 ثانیه) در این مرحله مورد بررسی قرار گرفتند. این تیمارها در نرم افزار کامسول شبیه سازی شدند. اساس این محاسبات، عبور یک جریان آرام در درون یک محیط متخلخل بود. در این مرحله تغییرات مش در ابعاد x، y، و z که برای تعیین میزان چروکیدگی تعریف شده بودند، بر اساس معادلات تجربی انجام شد. نتایج نشان دادند دمای اولیه و برهمکنش های آن با سایر فاکتورهای مورد مطالعه، ضخامت نمونه و سرعت هوای ورودی روی دمای متوسط نمونه اثر معنادار داشت. نرخ رطوبت و مقدار رطوبت وابسته به زمان عملیات بودند. همچنین چروکیدگی نمونه یک رابطه لگاریتمی و تابع دمای هوای ورودی، ضخامت و زمان و مجذور ضخامت و زمان عملیات بود. این نشان می دهد با یافتن مدلی برای پیش گویی وضعیت خشک شدن نمونه میوه، امکان کنترل شرایط عملیات برای کاهش میزان چروکیدگی وجود دارد. به طوری که مشخص شد در ضخامت 0.7 سانتی متر، قطر 5.45 سانتی متر و زمان عملیات 9938 ثانیه، کمترین میزان چروکیدگی در سیب دیده می شود.
    کلید واژگان: چروکیدگی، خشک کردن سیب، مدل سازی، سطح پاسخ، شبیه سازی
    Azadeh Ranjbar Nedamani *, Jafar Hashemi
    This study aimed to combine the response surface methodology and COMSOL simulation to reduce the number of studied treatments, find the effective factors and their interactions and also the prediction model for final dried orange characteristics, and find the shrinkage model of apple fruit concerning the studied drying process factors. A definitive screen design of response surface methodology was designed by Design-Expert software. Factors such as drying time (A: 20-60 ℃), air velocity (B: 0.5-2.5 m/s), sample thickness (C: 3-7 mm), sample diameter (D: 4-6 cm), and drying time (E: 6000-10000s) were investigated. These treatments were simulated in COMSOL software 5.3a. After finding the treatments in Design Expert software, the simulation starts. Results show apple samples results show, that the air temperature and its interaction with other investigated factors, the sample thickness, and the air velocity are effective on the central temperature of the sample. The moisture rate and moisture content are depending on drying time. Apple shrinkage is a logarithmic model as a function of air temperature, sample thickness, and process time. Apple shrinkage during drying significantly affects the thickness of samples. To control the shrinkage rate during apple drying, controlling the time of process and sample thickness is more effective than other processing factors. This leads to a prediction model for drying apples and process control. The optimization is shown the minimum shrinkage is at 0.7mm thickness, 5.45cm diameter, and 9938s process time.
    Keywords: shrinkage, Apple drying, modeling, Response surface, simulation
  • عبدالستار عوض صوفیان*، سید مهدی جعفری، مهدی کاشانی نژاد، علیرضا صادقی، نرجس ملک جانی
    سابقه و هدف

    در بین انواع مبدل ها، مبدل های حرارتی پوسته و لوله رایج ترین تجهیزات تبادل حرارتی هستند. راندمان انرژی یک مبدل حرارتی را می توان با بهبود ویژگی های انتقال حرارت افزایش داد. نانوسیالات سوسپانسیون های کلوییدی شده نانوذرات در یک سیال پایه هستند. نانوذرات مورد استفاده در نانوسیال ها معمولا از فلزات، اکسیدها، کاربیدها یا نانولوله های کربنی ساخته می شوند. سرعت انتقال حرارت تحت تاثیر خواص ترموفیزیکی نانوسیال است که با افزایش حجم نانوذرات در سیال پایه افزایش می یابد. خواص نانوسیال تحت تاثیر غلظت نانوذرات، سطح خلوص و ساختار متغییر است. هدف اصلی این مقاله ارایه یک بررسی کلی از استفاده از نانوسیال در مبدل های حرارتی پوسته و لوله جهت افزایش ضرایب انتقال حرارت و شبیه سازی پارامترهای موثر در انتقال جریان و حرارت می باشد تا بتوان توزیع دما، سرعت و افت فشار را در نقاط مختلف مبدل حرارتی پیش بینی کرد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، نرم افزار شبیه سازی چند فیزیکی کامسول ورژن 6 برای ساخت یک مدل محاسباتی از مبدل حرارتی پوسته و لوله، به منظور شبیه سازی تغییرات دما، سرعت و افت فشار در مبدل حرارتی استفاده شد. نانوسیال داغ (353.15 درجه کلوین) به عنوان سیال گرم در لوله افقی و آب (298.15 درجه کلوین) نیز از سمت پوسته وارد شده است. نقش مربوط به پارامترهای هندسه مورد استفاده بر میزان انتقال گرما بررسی و ارایه شده است. مشخصات دما و میزان انتقال حرارت کلی از دیواره لوله محاسبه و برای روش های تیوری، تجربی و عددی با استفاده از مدل انتقال حرارت K-ɛ طراحی شده است.

    یافته ها

    با انجام بررسی دینامیک سیالات محاسباتی محاسبه مقادیر مطلوب هر یک از پارامترهای مورد بررسی، انطباق خوبی بین بررسی دینامیک سیالات محاسباتی و نتایج تجربی حاصل شد. نتایج حاصله از کانتورهای دما، سرعت و افت فشار نشان می دهد که افزودن نانوذرات به سیال می تواند به طور موثری نسبت رسانایی حرارتی سیال را افزایش دهد و دمای نانوذرات افزوده شده با نسبت هدایت حرارتی رابطه مستقیم دارد. تغییرات سرعت در پوسته بسیار ناچیز است و در بیشتر مناطق پوسته سرعت طبق محاسبات عددی و با توجه به نوار رنگی راهنما حدود 0.05 متر بر ثانیه می باشد، ولی در نقاط برخورد جریان با بافل ها و ورودی و خروجی مقادیر متفاوت و بین 0.15 تا 0.2 متر بر ثانیه می باشد. از نتایج عددی، فهمیده می شود که مقادیر سرعت در مجاورت دیواره ها بسیار کم است، که به دلیل وجود گرادیان قوی اصطکاک است. با بررسی کانتورهای مربوط به دما می توان یافت که انتقال حرارت در سراسر طول مبدل یکنواخت نیست و کاهش درجه حرارت در جهت جریان قابل مشاهده است.

    نتنیجه گیری کلی:

     استفاده از نانوذره آلومینا در سیال پایه به مقدار 4 درصد باعث افزایش 0.9 درجه کلوین دمای میانگین خروجی در یه سیکل گذر از سیستم شد که با تکرار این سیکل افزایش دما بیشتر و بیشتر می شود. با توجه به کانتور افت فشار، افت فشار نانوسیالات به مراتب بیشتر از سیال پایه بوده و با افزایش غلظت نانو سیال افت فشار نیز افزایش می یابد.

    کلید واژگان: مبدل حرارتی، شبیه سازی، انتقال حرارت، نانوسیال
    Abdolsatar Avazsoofian *, Seid Mahdi Jafari, Mahdi Kashaninejad, Alireza Sadeghi, Narjes Malekjani
    Background and objectives

    Among the types of heat exchangers, shell and tube heat exchangers are the most common heat exchange equipment. The energy efficiency of a heat exchanger can be increased by improving the heat transfer properties. Nanofluids are a Colloidal suspension of nanoparticles are in a base fluid.The nanoparticles used in nanofluids are usually made of metals, oxides, carbides, or carbon nanotubes. The heat transfer rate is affected by the thermophysical properties of the nanofluid, which increases with the increasing volume of nanoparticles in the base fluid. Nanofluid properties are affected by nanoparticle concentration, purity level, and variable structure. The main purpose of this paper is to provide an overview of the use of nanofluids in shell and tube heat exchangers to increase heat transfer coefficients and simulate the parameters affecting the flow and heat transfer to predict temperature distribution, velocity, and pressure drop in different parts of the heat exchanger.

    Material and methods

    In this study, Camsol multiphysicas simulation software version 6 was used to build a computational model of shell and tube heat exchanger to simulate temperature, velocity, and pressure drop changes in the heat exchanger. Hot nanofluid (353.15 ° K) enters the tube and water (298.15 ° K) enters the shell. The role of geometry parameters used on heat transfer rate has been investigated and presented. The temperature and total heat transfer characteristics of the pipe wall are calculated and designed for theoretical, experimental, and numerical methods using the K- ɛ heat transfer model.

    Results

    By performing a computational fluid dynamics study, and calculating the desired values of each of the studied parameters, a good agreement was obtained between the computational fluid dynamics study and experimental results. The results of temperature, velocity, and pressure drop counters show that the addition of nanoparticles to the fluid can effectively increase the thermal conductivity of the fluid the temperature of the added nanoparticles are directly related to the thermal conductivity ratio. The velocity changes in the shell are very small and in most areas of the shell, the speed according to numerical calculations and according to the colored guide bar is about 0.05 meters per second, but at the points of collision of the current with the baffles and inlet and outlet values are different and between 0.15 to 0.2 meters. Is seconds. From the numerical results, it can be seen that the velocity values in the vicinity of the walls are very low, which is due to the strong friction gradient. Examining the temperature-related contours, it can be seen that the heat transfer is not uniform throughout the length of the exchanger and the decrease in temperature in the direction of flow is visible.

    Conclusion

    The use of alumina nanoparticles in the base fluid by 4% increased the average output temperature by 0.9 degrees in a passing cycle of the system, which increases more and more with the repetition of this cycle. According to the pressure drop contour, the pressure drop of nanofluids is much higher than the base fluid and the pressure drop increases with increasing the concentration of nanofluid.

    Keywords: heat exchanger, simulation, heat transfer, nanofluid
  • آذر نقوی گرگری، نارملا آصفی*، لیلا روفه گری نژاد
    در پژوهش حاضر مدل سازی دو بعدی انتقال حرارت طی فرایند سرخ کردن عمیق بررسی شد. در مرحله اول سه سطح دمایی 160،150 و 170 درجه سلسیوس برای سرخ کردن انتخاب و با ترموکوپل نوع کا تعیین و ثبت شد . به منظور ثبت تغییرات دمای نمونه حین فرایند سرخ کردن، ترموکوپل سه کاناله تی در مرکز، سطح و بین این دو نقطه قرار گرفت. سپس دمای ترموکوپل ها با فاصله های زمانی 10 ثانیه به وسیله دیتالاگر ثبت گردید. در مرحله بعد براساس نمودار زمان_دما در پنج بازه زمانی حین سرخ شدن، مقدار رطوبت و میزان روغن نمونه ها در هر سه دمای روغن اندازه گیری شد. با افزایش دمای روغن، کاهش مقدار روغن و میزان رطوبت سیب زمینی ها مشاهده گردید. سپس پارامتر انتقال حرارت شامل ضریب جابه جایی روغن در بازه 578 /83-97/4 وات بر متر مربع کلوین محاسبه و تعیین شد. نتایج بررسی ها نشان داد که ضریب انتقال حرارت جابه جایی در دماهای بالا به دلیل افزایش شدت خروج رطوبت و ایجاد توربولانسی در روغن بالاتر است و سرخ کردن عمیق به شدت توسط این ضریب کنترل می شود. از این رو ضریب جابه جایی به عنوان مهم ترین پارامتر در مدل سازی انتقال حرارت مطرح گردید و از آن در شبیه سازی با نرم افزار استفاده شد. هندسه برش سیب زمینی ها دیسکی بود. معادلات ریاضی انتقال حرارت به کمک قانون فوریه حل شد و نتایج به دست آمده از حل معادلات در مدل سازی توسط نرم افزار کامسول نسخه 5.3.1 به کار گرفته شد و توزیع دما در سطح و داخل برش با این نرم افزار مدل سازی گردید. نهایتا توزیع دمای به دست آماده نیز ارایه شد.
    کلید واژگان: شبیه سازی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی، نرم افزار کامسول
    Azar Naghavi Gargari, Narmella Asefi *, Leila Roofegarinejad
    In the present study, the two-dimensional modelling of heat transfer during the deep-fat frying process was investigated. In the first stage, three temperature levels of 150, 160, and 170 °C were selected for frying and recorded by a K-type thermocouple. In order to record the temperature changes of the sample during the frying process, a three-channel T-thermocouple was placed in the center, on the surface, and between these two points of the sample. In the next step, based on the temperature-to-time diagram, during five periods of frying, the moisture and oil content were measured at all three oil temperatures. As the temperature of the oil increased, both the oil and moisture content of the potatoes decreased. Then, the heat transfer parameter, including the convective heat transfer coefficient, in the range of 83.97578.4 W/m2.K, was calculated and determined. The result showed that the convective heat transfer coefficient is high at high temperatures because of moisture exiting and the high turbulence of the oil flow. This coefficient also has a large influence on frying. The convective heat transfer coefficient was considered the most important parameter in heat transfer modeling, and it was used in software simulation. The geometry of the potato slices was disc-shaped. The mathematical equations of heat transfer were solved using Fourier's law, and the results of solving the equations in modelling were used by COMSOL Multi-Physics software version 5.3.1, and the temperature distribution at the surface and inside the sample was modelled with this software. Finally, the available profiles were represented.
    Keywords: simulation, Convective heat transfer coefficient, COMSOl software
  • حانیه عامری، محمدحسین عزیزی*، آزاده سلیمی

    در سال های اخیر، تغییر در سبک زندگی و نیاز به تهیه و دسترسی راحت تر و سریع تر به مواد غذایی و نوشیدنی ها منجر به تغییراتی در بسته بندی مواد غذایی شده است. یکی از این تغییرات، ظهور بسته بندی های خود گرم شونده است که به مصرف کننده اجازه می دهد بدون استفاده از دستگاه های گرمایشی، به غذا و نوشیدنی گرم در هر مکانی دسترسی پیدا کند. در این مطالعه، از سیلندر ساخته شده از فولاد ضد زنگ l316 برای گرم کردن 200 میلی لیتر چای و شیر پاستوریزه کم چرب با استفاده از واکنش زیولیت A3 و آب استفاده شد. در نتیجه، دمای داخل سیلندر برای نسبت 1:9، پس از 95 ثانیه از 8/30 درجه سانتی گراد به 3/100 درجه سانتی گراد افزایش یافت و این مقدار گرما منجر به افزایش دمای چای از 8/26 درجه سانتی گراد به 3/29 درجه سانتی گراد در مدت زمان 488 ثانیه گردید. همچنین، پس از گذشت 841 ثانیه، دمای شیر از 9/23 درجه سانتی گراد به 3/27 درجه سانتی گراد افزایش یافت. سپس نحوه گرمایش سیلندر حاوی این واکنش در نوشیدنی های ذکر شده با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics شبیه سازی و مدل سازی شد و مشخص گردید که داده های تجربی و مدل های شبیه سازی شده تقریبا مشابه بودند.

    کلید واژگان: خود گرم شونده، واکنش گرمازا، سینتیک، شبیه سازی
    Haniyeh Amery, MohammadHossein Azizi*, Azadeh Salimi

    In recent years, changes in lifestyle and the need to provide and access food and beverages more easily and quickly have led to changes in food packaging. One of these changes is the advent of self-heating packaging, which allows the consumer to access hot food and drink in any place using various exothermic reactions, without the use of heating devices. In this study, a cylinder made of 316l stainless steel was used to heat 200 ml tea and low-fat pasteurized milk by using zeolite 3A and water reaction. As a result, the temperature inside the cylinder for the ratio of 9:1, after 95 seconds increased from 30.8 °C to 100.3 °C, and this amount of heat led to an increase in the temperature of tea from 26.8 °C to 29.3 °C for 488 seconds. Also, after 841 seconds, the milk temperature increased from 23.9 °C to 27.3 °C. Then, the heating of the cylinder containing this reaction inside the mentioned beverages was simulated and modeled using COMSOL Multiphysics software. It has been determined that the experimental data and simulated models were almost fitted.

    Keywords: Self-heating, Exothermic reaction, Kinetics, Simulation
  • فرید بجایی، سید صادق سیدلو هریس، حبیبه نعلبندی*، حمیدرضا قاسم زاده
    زمینه مطالعاتی

    نان به دلیل تامین بخشی از کالری، پروتیین، ویتامین ها و مواد مورد نیاز بدن یکی از مهم ترین منابع غذایی مردم به ویژه در کشورهای در حال توسعه و توسعه نیافته است. در ایران 56 درصد از خانواده های روستایی، کالری خود را از نان، آن هم به صورت نان مسطح و نازک دریافت می کنند و میانگین مصرف سرانه نان دو الی سه برابر میانگین مصرف جهانی است. بنابراین سلامت و کیفیت آن بسیار مهم می باشد. به دلیل کیفیت پایین پخت، سالانه مقادیر زیادی نان به صورت ضایعات از دسترس خارج می شود. عوامل موثر بر دور ریز شامل کیفیت آرد، تکنولوژی تولید نان و نحوه نگهداری محصول پس از تولید است.

    روش کار

    هدف از این مطالعه اصلاح تکنولوژی پخت صنعتی نان مسطح به منظور کاهش آلودگی محصول و نیز افزایش کیفیت نان می باشد. بنابراین یک دستگاه پخت نان دوار با حرارت غیر مستقیم ساخته شد. به طوری که شبیه سازی مبدل حرارتی ماشین متناسب با فضای پخت صورت گرفت و از نتایج آن برای بررسی نحوه و یکنواختی بردارهای سرعت جریان هوا در داخل مبدل و متناسب با آن در توزیع گرما روی خمیر موجود در بستر پخت استفاده شد. پس از حصول مناسب ترین طرح، نسبت به ساخت آن اقدام شد و در داخل ماشین پخت نصب گردید. آزمایش پخت نان با ماشین توسعه داده شده و نیز پخت با ماشین های متداول موجود، اجرا و یکنواختی محصول به همراه آزمون های حسی صورت گرفت.

    نتایج

    نتایج نشان داد که کیفیت نان های تولید شده با مبدل توسعه یافته شده نسبت به روش صنعتی موجود از امتیاز حسی کل 09/5 در مقابل 54/4 برخوردار بود. ضمن اینکه به دلیل عدم تماس شعله و گازهای حاصل از احتراق با بستر پخت و نان، آلودگی با بنزوپیرن نمی تواند در پخت به روش حرارت غیر مستقیم وجود داشته باشد.

    کلید واژگان: آلودگی، انتقال ممنتوم، شبیه سازی رایانه ای، ماشین پخت، مبدل حرارتی
    Farid Bejaei, Sadegh Seyyedlou, Habibeh Nalbandi *, Hamid Reza Ghassemzadeh
    Introduction

    Bread is one of the most important food sources for consumers, especially in developing and underdeveloped countries. Large quantities of bread are wasted every year because different factors affect the number of waste products include flour quality, bread production technology, and the storage condition of the bread. Among the factors affecting the quality of the flatbread, technological factors including the source and method of heating the dough and the type of baking bed are very important. Those factors affect the quality and staleness of the bread and the amount of energy consumed per ton of the produced flatbread. All of these issues depend on how heat and mass are transferred. At present, for the baking of the flatbread, direct heat transfer of the burner (torch) to the dough is utilized in the Iranian bread industry. The use of the direct heat method in baking causes non-uniform heat distribution and non-uniform baking of the flatbread. Also, it causes the deposition of some chemical compounds such as benzopyrenes on the surface of the bread due to incomplete combustion of fuel and gases from the burning process of fossil fuels. At present, the change in the structure of bread production from traditional methods to industrial methods is one of the most important factors in the production of safe and standard bread while improving its quality. The objective of this study was to improve existing systems and developed the new flatbread industrial baking machine to increase product quality and product storability.

    Materials and methods

    The design and construction of the oven were performed based on the existing machine in the bread industry. The final dimension of the bread baking machine was 250 ×250 cm, a height of 160 cm. Rotary bread baking machine with an indirect heating system was designed and heat exchangers of the machine were simulated. The uniformity of airflow velocity inside the exchangers and the distribution of heat on the dough on the baking bed were investigated. After achieving the most effective design, the exchangers were constructed and installed inside the baking machine. A rotary baking bed was constrained with cast iron with a diameter of 220 cm and a thickness of 18 mm that was able to rotate horizontally. A three-phase electric motor with a speed of 1400 rpm and a power of 1.5 kW was used for the rotation system of the bed and carousel assembly. Two heat exchangers with an optimized shape were constructed with SS310 coupled with 2 burners. Bread baking experiments with the developed machine and the existing conventional machines were conducted to evaluate the sensory and staling characteristics of the produced flatbreads from different baking machines.

    Results and discussion

    The simulation results indicated that the air velocity in the center of the middle pipes of the upper exchanger with a standard deviation of 0.05 was in the range of 1.552 to 1.72 ms-1, which means an acceptable uniformity. In the lower heat, there was a relatively uniform air distribution. The experimental validation of the developed simulator indicated that there is good agreement between the measured and predicted air velocity. In the top exchanger, R2 and RMSE were 0.9 and 0.36, respectively and in the top exchanger, they were calculated to be 0.97 and 0.218, respectively. The results indicated that the sensory qualities of the bread produced with the indirect heating system in the present study as well as uniformity of baking and sensory acceptability were superior compared to the bread produced from the conventional industrial machines with direct heating systems (with a total sensory score of 5.09 vs. 4.54). Mold was also observed in a few breads, with direct heating samples, after 168 hours of storage. However, no significant changes were observed in the quality of the bread cooked by direct heating methods after 48 hours of storage, and this type of flatbread lasted more than 168 hours without mold. It should be noted that mold is one of the most important quality deterioration factors and its weight in the quality assessment of the bread is greater than the other quality evaluation factors even though it has not been included directly in the evaluation standards. If the bread becomes moldy, it will be unsafe for consumption and fully wasted. Accordingly, the flatbread produced by the indirect heat was the best choice for long-term storage purposes and the reduction of food waste. Another feature that was evaluated in the bread was the uniformity of baking of all parts of the flatbreads. One of the main problems with the industrial direct heat baking machines is the fact that the outer edges of the flatbread burn due to the inadequacy and somehow incompatibility of the exchangers with the baking space, the dimensions of the flatbread, and incorrect design of the heat exchangers. The flatbread baked with indirect heat and the newly designed exchangers was very uniform with no signs of burning in the outer edges of the bread.

    Conclusion

    In general, the results of the current study indicated that the use of the simulation tools, the design and manufacturing of the new exchangers and uniform indirect heating of the baking bed resulted in the production of higher quality bread which could be stored for a longer period of time while reducing the food waste. Also, bread prepared using the new machine was free of any contaminants such as PAHs.

    Keywords: Conservation laws of momentum, Flatbread, Heating system, Industrial backing, Sensory evaluation, Simulation
  • اذر نقوی گرگری، نارملا آصفی*، لیلا روفه گری نژاد

    در پژوهش حاضر، نحوه تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی روغن طی فرآیند سرخکردن عمیق مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، با ثابت نگه داشتن دمای روغن به عنوان محیط انتقال دهنده حرارت، تغییرات دمایی سیب زمینی مکعبی شکل، در مرکز و دو کناره راست و چپ خلال در طول سرخ کردن با ترموکوپل سه کاناله اندازه گیری شد. دمای عملیاتی سرخکردن 150 ، 160 وC°170 در نظر گرفته شد. دمای ترموکوپل ها در فواصل زمانی 10 ثانیه به وسیله ی دیتالاگر ثبت گردید. به علت عدم وجود تغییرات معنی دار در دمای مکانهای مختلف انتخابی برروی خلال، دمای مرکز در طول فرایند سرخ شدن به عنوان دمای موثر انتخاب گردید. همچنین پارامتر انتقال حرارت شامل ضریب جابجایی روغن در بازه  128_515 W/m2.K محاسبه و تعیین شد. نتایج نشان داد، ضریب انتقال حرارت جابجایی در دماهای بالا به دلیل افزایش نرخ خروج رطوبت و ایجاد تلاطم در روغن بالاتر است. با افزایش دمای روغن، کاهش محتوی روغن و کاهش محتوی رطوبت خلال ها مشاهده گردید. پارامترهای انتقال جرم شامل ضریب نفوذ موثر رطوبت () در محدوده    9.12×10-9 _1.31×10-8 m2/s و ضریب جذب روغن در محدوده 1.26×10-5_1.52×10-5 m2/s محاسبه و تعیین شد. سپس با استفاده از ضرایب محاسبه شده، مدل سازی انتقال حرارت و جرم توسط معادلات ریاضی انجام گرفت و معادلات مربوطه با روش جداسازی متغیرها حل شد. در پایان شبیه سازی با نرم افزار کامسول نسخه 5.3a انجام گرفت و پروفایل های بدست آمده نیز ارایه گردید.

    کلید واژگان: شبیه سازی، ضریب انتقال حرارت جابجایی، مدل سازی ریاضی، نرم افزار کامسول
    Azer Naghavi Gargari, Narmela Asefi*, Leila Roufegarinejad

    In the present study, a convective heat transfer coefficientchanges during deep fat frying was investigated. So, by keeping the oil temperature constant as a heat transfer medium, temperature changes in a potato strip (cube-shaped), in the center and left-right sides of the strip during frying by a three-channel thermocouple was measured. Processing temperature of oil was 150, 160 and 170°C. The strip temperature was recorded by a data logger at     ten-second intervals. Due to no significant changes in the temperature of different selected locations in potato strip, the center temperature was selected and recorded as an effective temperature. Also, heat transfer parameter included convective coefficient () was calculated in the range of 128_515 W/m2.K .Result showed that  is high in high levels temperature because of increasing rate of moisture exiting and turbulence in the oil. Also, with increasing oil temperature, decreasing of oil content and decreasing in moisture content of slices were observed. The mass transfer parameters including the effective moisture diffusivity () and the oil diffusivity () were calculated in the range of 9.12×10-9 _1.31×10-8 m2/s and  1.26×10-5_1.52×10-5 m2/s , respectively. By using the calculated coefficients, heat and mass transfer modeling, was done by mathematical equations and the relevant equations were solved by the method of separation variables. Simulation was also done with COMSOL Multiphysics version 5.3a and the resulted profiles were also presented.

    Keywords: Simulation, Convective Heat Transfer Coefficient, Mathematical Modeling, COMSOL Multiphysics
  • حسن صباغی، امان محمد ضیائی فر*، مهدی کاشانی نژاد
    در این پژوهش، پخت مرحله ای و کنترل کننده فازی دما طی پرتودهی مادون قرمز سیب با روش حرارت دهی متناوب طراحی شد. بدین منظور، فرآیند بلانچینگ خشک و آبزدایی همزمان برش های سیب در سه دمای 70، 75 و 80 درجه سانتی گراد براساس سرعت آنزیم بری و حفظ ویتامین C مطالعه شد. کنترل کننده فازی دما با حلقه پسخور با مقایسه دو تابع انتقال مرتبه یک و مرتبه دو در نرم افزار MATLAB طراحی، شبیه سازی و اجرا گردید. کارایی شبیه سازی با استفاده از شاخص های انتگرال مربع خطا (ISE)، انتگرال قدر مطلق خطا (IAE) و انتگرال قدرمطلق خطا در زمان (ITAE) و خطای شرایط پایا (ess) بررسی شد. نتایج نشان داد که دمای 80 درجه سانتی گراد به مدت 15 دقیقه برای عملیات بلانچینگ و دمای 70 درجه سانتی گراد برای عملیات آبزدایی مناسب بود. نتایج شبیه سازی تایید کرد که مرتبه بالاتر تابع انتقال موجب پاسخ سریع تر شد، اما افزایش نوسانات و کاهش پایداری مطلوب نبود. برای تابع انتقال مرتبه یک، شاخص های کارایی شامل (ISE)، (IAE) و (ITAE) به ترتیب 760/0، 821/0 و 589/0 برابر تابع انتقال مرتبه دو محاسبه شد. شبیه سازی نشان دهنده اعتبار مدل کنترل فازی بود و کارایی محاسباتی قابل قبولی نشان داد؛ زیرا آزمون قوانین فازی طی شبیه سازی حساسیت بالایی به حفظ خطای پایای (ess) نزدیک به صفر نشان داد.
    کلید واژگان: کنترل کننده فازی، مادون قرمز، سیب، حرارت دهی متناوب، شبیه سازی
    Hassan Sabbaghi, Aman Mohammad Ziaiifar *, Mahdi Kashaninejad
    In this research, stepwise cooking and temperature fuzzy controller were designed during the infrared irradiation of apple with intermittent heating method. For this purpose, the dry blanching process and dehydration of apple slices were examined at three temperatures of 70, 75 and 80 °C based on the blanching speed and vitamin C preservation. The fuzzy controller of the temperature with the feedback loop was designed, simulated, and implemented by comparing two first and second order transfer functions in MATLAB software. Simulation efficiency was examined using the indices of integral squared error (ISE), integral absolute error (IAE), integral time-weighted absolute error (ITAE) and steady state error (ess). The results revealed that the temperature of 80 °C and time of 15 minutes were appropriate for blanching operation and temperature of 70 °C was appropriate for dehydration. The simulation results confirmed that the higher order of the transfer function led into a faster response, but increase in oscillations and reduction in the stability were not appropriate.  For the first-order transfer function, the values of efficiency indices, including (ISE), (IAE) and (ITAE) were calculated to be 0.760, 0.821 and 0.589, respectively, of second-order transfer function. The simulation indicated the reliability of the fuzzy control model and showed an acceptable computational efficiency, since the fuzzy rule test during simulation showed a high sensitivity to maintain steady state error (ess) close to zero.
    Keywords: Fuzzy controller, Infrared, Apple, Intermittent heating, simulation
  • حبیبه نعلبندی*، سید صادق سیدلو
    زمینه مطالعاتی

     اخیرا مصرف سیر خشک به صورت ورقه های خشک شده یا پودر افزایش پیدا کرده است.

    هدف

    در این تحقیق شرایط مختلف خشک شدن ورقه های سیر و رسیدن به کیفیت مطلوب از طریق شبیه سازی فرآیند خشک شدن بررسی شد.

    روش کار

    ابتدا معادلات انتقال جرم و گرما در طول خشک شدن همرفتی سیر روی هندسه سه بعدی ورقه های سیر به روش اجزاء محدود به صورت هم زمان حل شدند. سپس شبیه ساز توسعه یافته به صورت تجربی در شرایط مختلف اعتبار سنجی شد. هم زمان خواص مهندسی و کیفی ورقه های سیر مانند ضریب نفوذ موثر رطوبت، دانسیته ظاهری و تغییرات رنگ نمونه ها مطالعه شد. در نهایت با استفاده از شبیه ساز، موضوع کاهش انرژی مصرفی از طریق کاهش زمان کل فرآیند به همراه حفظ کیفیت ظاهری محصول، بر پایه اطلاعات خروجی از شبیه ساز از طریق به کارگیری دمای متغیر هوای گرم در طی فرآیند و در ضخامت های مختلف بررسی شد.

    نتایج

    شبیه ساز توسعه یافته با دقت بالایی توانست تغییرات نسبت رطوبت را در دماهای مختلف هوای گرم و ضخامت های متفاوت سیر پیش بینی کند. تغییر دمای هوای گرم و ضخامت نمونه ها تغییرات رنگ نهایی ورقه های سیر را تحت تاثیر قرار دادند؛ بطوری که کمترین تغییر رنگ کلی نمونه ها در دمای 50 درجه سلسیوس و در ضخامت 2 میلی متری ورقه های سیر حاصل شد. با استفاده از نرم افزار توسعه داده شده، اعمال شرایط متغیر در دمای هوای گرم مورد استفاده با حفظ خواص رنگی محصول، توانست مدت زمان انجام فرآیند را کاهش و به تبع آن راندمان عملیات خشک کنی را افزایش دهد.

    نتیجه گیری نهایی

    برای دستیابی به محصول خشک با کیفیت بالا و رنگ شفاف تر و نیز کاهش انرژی مصرفی از طریق کاهش زمان خشک شدن، باید از ورقه هایی با ضخامت کمتر و هوای گرمی با دمای متغیر در طول فرآیند بر اساس الگوی خروجی مدل توسعه یافته استفاده شود. شبیه ساز توسعه داده شده می تواند با دقت بالایی موارد مذکور را پیش بینی نماید.

    کلید واژگان: خشک کردن، رنگ، سیر، شبیه سازی، کاربرد دمای متغیر، کیفیت
    H Nalbandi *, SS Seidlou
    Introduction

     Garlic "Allium Sativum L." is a relatively perishable product. Approximately 30% of this product is lost annually in the post-harvest stages due to the lack of suitable storage and convenient transportation facilities. It is rich in medicinal and food nutrition and is widely cultivated throughout the world, including Iran. Recently, dried garlic has been used as one of the ingredients and additives of cooked and semi-finished foods such as sauces and soups. Changing the pattern of consumption from the fresh garlic to the dried one has increased the demand for this product. Understanding the moisture and heat transfer mechanism during the drying is crucial to enhance the quality and reduce energy consumption. The quality changes of a dried product are functions of drying condition as like; drying air temperature, drying time, and the warmth of the product surface. By applying higher drying air temperature, shorter drying time and also in parallel with it, slightly lower energy consumption is achievable; however, it will result in higher quality changes. The objective of this study was developing a simulator for drying with variable air temperature to reduce the drying time and lowering energy consumption as well as maintaining the dried product quality at its highest possible level. 

    Materials and methods

    In the present study, the mathematical equations of mass and heat transfer during convection drying of garlic have been developed. The following assumptions were used to develop the mathematical model; 3-D transfer of heat and moisture is accrued; the air distribution is uniform inside the dryer; the distribution of initial moisture and temperature throughout the material is uniform; the product shrinkage is negligible during the drying process; heat transfer to the product through radiation is negligible and conductive heat transfer between trays and product was not included. Third type boundary condition was applied to all air-product interfaces and the equations were solved on three-dimensional geometry of garlic slices simultaneously with the Finite Element Method (FEM) using COMSOL MULTIPHYSICS 3.5 software under different drying air temperature. The temperature and moisture profiles were estimated in a garlic slice by the developed simulator. Mesh independence study was performed to establish an optimal mesh density that gives a solution with acceptable accuracy and four meshes, each containing 1430, 3364, 4362 and 12977 elements were used. The results indicated that mesh independence of numerical solution was obtained when the number of elements was above 4362. The developed simulator was validated by experimental study under different drying temperature conditions; 50, 60 and 70 °C; and different thicknesses of the samples; 2, 3 and 4 mm. At the same time, the engineering and qualitative properties associated with thermal processing of garlic slices were studied, such as the effective moisture diffusivity, apparent density and dry material density, and color changes of the samples. Eventually, by using the simulator, the issue of reducing energy consumption by reducing the total time of the drying along with preserving the apparent quality of the product was examined based on the output data from the simulator through the use of the variable temperature of hot air during the process and in different thicknesses. 

    Results and discussion

    The developed simulator was able to accurately predict changes in the moisture ratio at different temperatures of the hot air and the different thicknesses of the garlic product. The average error in estimating the moisture content at the hot air temperature of 50, 60 and 70 °C was 11%, 6%, and 34%, respectively. Based on the experimental results, the change in hot air temperature and samples thickness did not have a significant effect on the apparent density but affected the final color of garlic slices. The surface temperature of samples had a significant influence on the quality of the dried product; furthermore, the minimum and maximum changes in the color of the samples were observed when the surface temperature of slices was 50°C and 70°C, respectively. The use of drying air at 50 °C and 2 mm thick slices maintains the lightness of the samples and prevents the color changes of the samples during drying. However, the use of hot air at a lower temperature can prolong the drying time. Accordingly, by the developed simulator using the drying air with variable temperature for drying garlic slices was evaluated and the predicted surface temperature of sample was monitored during the drying process with the air temperature of 70°C and by the time that the surface temperature of sample was increased and reached 50°C, the hot air temperature was reduced and the drying process lasted from 30 minutes, with drying air at 50 °C. Despite the use of hot air with variable temperature, no noticeable changes were observed during drying compared to drying with an air temperature of 70 °C and drying time was prolonged only 3 minutes. At the same time, during the 25% of the total drying time the drying air with 20 °C lower than the usual has been used, which will reduce energy consumption. The results showed that by using this method, it is possible to dry the garlic slices in a shorter time. Also, by restricting the temperature rise of the product in the final stages of the process, the color change of the samples is prevented. On the other hand, due to the use of the variable temperature of the drying air, the drying time decreased about 43 minutes as compere with the drying of the sample with the air temperature of 50 °C, which had a significant effect on reducing energy consumption. Similar results were obtained in drying garlic slices with a thickness of 3 mm.
      

    Conclusion

     To achieve a high-quality dry product, more transparent color and reduced energy consumption by reducing the drying time, it was necessary to use slices with lower thickness and hot air with variable temperature during the process based on the developed output-model. The proper time to change the air temperature during the drying process was determined. The developed simulator can predict the items mentioned above, with high precision.

    Keywords: Color, Drying, Garlic, Quality, Simulation, Variable air temperature
نمایش نتایج بیشتر...
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال