استخدام الطاقة الشمسية فى تجفيف المحاصيل البستانية , المجففات المصرية وكيفية تجفيفها

تجفيف المحاصيل البستانية - استخدام الطاقة الشمسية - المجففات الشمسية - المجففات المصرية





استخدام الطاقة الشمسيةاستعمل التجفيف الشمسي في تجفيف الحبوب والخضر والفاكهة في مصر من آلافالسنين. إلا أنه دائما يؤدي إلي ناتج ذي صفات منخفضة وذلك لتعرض المنتج إلي عواملعدة منها الحشرات والقوارض والطيور والأتربة ولطول عملية التجفيف واستعمال حرارةمتوسطة ولاعتماده في تحريك الهواء علي التيارات الهوائية والرياح وارتفاع الرطوبةالنسبية فإن كثيرا من الفطريات والبكتيريا تنمو بشدة في الفترات الأولي لعمليةالتجفيف كما يزداد نشاط الإنزيمات مما يؤدي إلي استمرار بعض الأنشطة غير المرغوبفيها الأمر الذي يؤثر علي اللون ويؤكسد الفيتامينات ولذا كان لزاما لمداركه الأمرووقف عمل الإنزيمات بعمليات السلق الأولية خصوصا بالنسبة للخضر وذلك حتي لا يؤثرعلي طعم الخضر المجففة.وعمليات السلق الأولية إنما تؤدي إلي تثبيط الإنزيمات والاحتفاظ باللونوخفض معدلات التلوث وسرعة التشرب عند الاسترجاع.ولإسراع معدلات التجفيف تجزأ الخضر إلي شرائح أو قطع صغيرة أو مكعباتوتعالج الفاكهة بالقلوي لإزالة المادة الشمعية التي غالبا ما تغطي القشور أمااللون فيمكن الاحتفاظ به أما عن طريق التدخين بواسطة ثاني أكسيد الكبريت وذلك بحرقالكبريت أو بواسطة إضافة أملاح الكبريت مثل ميتا بيسلفيت الصوديوم بعمل محلول مركزوتوضع فيه الخضر المجهزة والفاكهة لفترات قصيرة وقد تعامل الخضر بواسطة الماءالمضاف إليه كربونات الألمونيوم علي درجة الغليان للاحتفاظ باللون الأخضرالكلوروفيلي. وغالبا ما تحتوي الخضر المجففة 10 %12علي كمية من الرطوبة أقلبكثير من الفاكهة المجففة 15 17 % ويرجع السبب في ذلك إلي وجود كميات مرتفعة منالسكريات في الفاكهة حيث تعمل السكريات كمادة حافظة وبالتالي تعمل علي تثبيط نموالأحياء الدقيقة.ويجب تعبئة المواد المجففة في عبوات غير منفذه للرطوبة وذلك حتي يمكن إطالةعمر المواد المجففة ومنع حدوث تغيرات في نوعيتها لارتفاع الرطوبة التي تعمل عليتنشيط كل من نمو الكائنات الحية والإنزيمات أي تؤدي إل] تشجيع نمو عوامل الفساد.التجفيف باستعمال المجففات الشمسية:ولما كانت طرق التجفيف الصناعية مكلفة للغاية وطرق التجفيف الشمسية تؤديإلي إنتاج مجففات ذات نوعية منخفضة أمكن بواسطة تصميم المجففات الشمسية منرفع درجة الحرارة والتحكم في الرطوبة النسبية إلا أن من عيوب المجففات الشمسيةتغير الحرارة المستعملة علي طول اليوم فهي تكون منخفضة في أول النهار وتزدادبالتدريج حتي تصل ذروتها عند الظهيرة ثم تنخفض بعد ذلك بالتدريج لتتساوي بالليل معدرجات حرارة الجو السائدة.ولذلك فإن التصميمات الحديثة للمجففات الشمسية أخذت في الاعتبار وجود مخزنحراري يمكن استعماله لحد ما أثناء الليل حتى يمكن استمرارية عملية التجفيف.والمجفف الشمسي يتكون من مجمع حراري ومقصورة للتجفيف ويعزل جسم المجففوالمجمع تماما حتى لا تتسرب الحرارة عن طريق التوصيل إلي الخارج ويشتمل المجمعالحراري علي مواد ماصة للحرارة كسطح معدني أسود معرج حتى يمكن زيادة السطح المعرضللحرارة ويمكن زيادة السطح الماص بوضع زعانف معدنية تتصل بهذا السطح مما يعمل عليزيادة كفاءة المجفف ويغطي هذا السطح الأسود الماص بطبقة من البلاستيك المعامل ضدالأشعة الفوق بنفسجية لضمان عدم نفاذها. ويعمل هذا الغطاء علي ارتفاع درجة حرارةالسطح الماص وذلك لمنع فقد الحرارة عن طريق الرياح (تيارات الحمل).أما تيارات الهواء فيمكن تنشيط مرورها داخل المجفف وذلك عن طريق مساراتعلوية هوائية مرتفعة ويؤدي ذلك إلي خلق فرق في الضغط بين الهواء الداخلي والخارجيمما يدفع الهواء البارد داخل المجفف من الفتحة السفلية الذي ترتفع درجة حرارته بعدمروره علي السطح الماص الحراري فيرتفع ويمر من خلال المدخنة وهكذا, وفي بعضالأحيان عند ازدياد حمولة المجفف ولضرورة طرد الهواء المحمل بالرطوبة خارج المجفففإنه يستعمل دافعات هوائية تدفع الهواء بسرعات مختلفة الأمر الذي يؤدي إلي التحكمفي قوة دفع الهواء المار علي السطح الماص, وقد توضع شفاطات علي فتحات الخروجالعلوية عند استعمال التيارات الطبيعية لامكان استعمالها لتنشيط حركة الهواء داخلالمجفف ولمعرفة كفاءة المجفف وتقاس درجة حرارة الهواء الداخل ودرجة حرارة الهواءالخارج كما تقاس الرطوبة النسبية للهواء الداخل وكذلك الهواء الخارج أثناء عملياتالتجفيف. ولقد أجريت محاولات لتقليل الفقد الحراري داخل المجففات وذلك بإعادةتحريك الهواء الساخن بعد تقليل رطوبته النسبية ويمكن التخلص من الرطوبة في هواءالتجفيف بواسطة تكثيفة أو امتصاصه ثم يعاد الهواء الساخن داخل المجفف وأحيانا يمررالهواء الساخن (العادم) علي سطح معدني لامتصاص الحرارة منه وخفض درجة حرارته قبلاندفاعه إلي الخارج.





أنواع المجففات الشمسية1 مجففات شمسية مباشرة2 مجففات شمسية غير مباشرة3 مجففات شمسية متعددة الأنظمةالعواملالتكنولوجية المؤثرة في اختيار المجففات الشمسية:1 كمية المواد المراد تجفيفها علي طول الموسم.2 الكمية المراد تجفيفها في كل مرة (أقصي حمولة للمجفف).3 مدة التجفيف تحت الظروف العملية من درجات الحرارة المستعملة معدل تصرفالهواء الساخن والقدرة المستهلكة في الدفع الرطوبة النسبية.4- كمية الرطوبة في المواد المراد تجفيفها والمحتوي الرطوبي المطلوب فيالمواد الجافة.5 درجة الحرارة العظمي التي يمكن استعمالها في تجفيف المواد المجففة ومديتأثيرها بالضوء المباشر.6 الظروف المناخية خلال موسم التجفيف. وتشمل شدة الإشعاع الشمسي ومدتهودرجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وسرعة الرياح7 مدي توفر الكهرباء في موقع التطبيق.8 مدي توافر المواد التي تستخدم في تصنيع المجفف وأسعارها.9 مدي توافر المياه النقية لاستعمالها في غسيل وتحضير المواد المرادتجفيفها.




المجففات المصرية

1 المجفف الشمسي ذو التهوية الطبيعيةيتكون من مجمع شمسي يتكون من جزئين ويحتوي كل منهما علي سطح أسود شبكيلتسخين الهواء والمجمع له إطار من الحديد المجلفن ومغطي بالزجاج, أما حجرة التجفيففهي منفصلة وعلوية ومتصلة بنهاية الجزء العلوي من المجمع الشمسي, وتحتوي علي ثلاثصواني ويتحرك الهواء من أسفل المجمع الشمسي إلي أعلي حجرةالتجفيف بتأثير المدخنة.

2 المجفف والمسخن الشمسي العائلي.هذه الوحدة تعمل بالتركيز الشمسي علي عاكسين من الصلب غير القابل للصدأ عليهيئة قطع مكافي parabolic
وصندوق تسخين تركيزي مغطي من أسفل وأعلي بأغطية زجاجية ليستقبل أشعة الشمسالمباشرة والمركزة. ويحتوي الصندوق علي سطح شبكي لوضع المحصول المراد تجفيفه عليسطحه وتصل درجة الحرارة داخل الصندوق 031م للتسخين, 07م للتجفيف. وذلك بتنظيم دورةالهواء من خلال فتحات دخول الهواء السفلية وفتحات خروج الهواء العلوية, وقد تمتتجربته في تجفيف العنب والبصل والبامية والنعناع والملوخية بطاقة 4 كيلو جرام/يوم.

3 مجففات ومسخنات حقائب البلاستيك الشمسية.وهي إحدي التكنولوجيات الحديثة التي تعطي كمية تصرف متوسطة من الهواءالساخن 002 007م3/ساعة للمجمع الشمسي حيث تغطي احتياجات أي مجفف مسامي مصنوع مننسيج البوليستر الأسود سمك 2مم ومعامل امتصاص 0.85 (بعرض 1متر وطول 01 متر). تثبتنهاياته الطوليتين مع سطحين منفذين لأشعة الشمس دون الأشعة الفوق بنفسجية منالبولي فينيل كلوريد بسمك 5, مم حيث يعملان كغطاء للسطح الماص منالسطح والقاع ذو معامل نفاذية 83, حيث يدفع الهواء بواسطة منفاخ كهربي خلال النسيجالماص حيث يسخن بالتدريج الهواء المار علي طول المجمع الشمسي مخترقا السطح الماصالمسامي, وقد تم اختيار وحدات صغيرة من هذه المسخنات في ألمانيا والهند, كذلك 21مجمعا من هذا الطراز في مصر. وتبلغ درجة الحرارة الخارجة من هذا المجمع الشمسيحوالي 55 65م كما تبلغ تكاليف المجمع الواحد 400جنيه مصري, ويتميز بأنه خفيف الوزنوعمره الافتراضي حوالي عامين متعرضا لظروف المناخ والإشعاع وحوالي 4أعوام في حالةتجميعة آخر كل نهار وفرده في اليوم التالي في حالة التحميل. هذا ويمكن استخدام هذاالنوع من مجمعات الهواء الشمسية بدون عزل القاع حراريا بوضعها مباشرة فوق الأرضالجافة. أيضا يمكن تصنيعها بسهولة سواء باللصق الحراري أو بالخياطة الطوليةالمزدوجة هذا ويمكن فرد المحاصيل الزراعية علي شبكة أفقية ذات عجلات داخل 5 متر من طول ممتد من الحقيبةالبلاستيكية كمجفف شمسي بسيط بعد المسخن الشمسي

4 المجفف الشمسي الرأسي ذو التهوية المزدوجةيستخدم في هذا التصميم حجرة تجفيف رأسية. ومجمع شمسي مسطح مائل بزاوية 03ممع الأفقي حيث تتصل نهايته بالمجفف المعرضة واجهته للإشعاع الشمسي المباشر بواجهةزجاجية شفافة ويشمل المجمع الشمسي (212م) علي زعانف من الألومنيوم لون الأسود,متعرجة علي هيئة ومتداخلة كل 10سمومرتبة عرضيا بحيث يتم تقليب الهواء جيدا وإثارته علي مسطح المستقبل الشمسي (تشكيلالزعانف بخط طولة 20سم, ارتفاع 10سم, زاوية ميل90طول كتف الميل 15 سم, أي بمسطح150 % من عرض المجمع). ويغطي المجمع بطبقة واحدة من الزجاج المسطح الشفاف (4مم)ومدخل الهواء من أسفل مغطي بالشبك لمنع دخول الحشرات. هذا وتحتوي غرفة التجفيف(2160, م)علي سبعة صواني شبكية لوضع المواد المطلوب تجفيفها عليها حيث يمر الهواءالساخن من المسخن الشمسي عبر الصواني عن طريق شفاط هواء كهربي (50وات) مركب بأعلى سقف المجفف علي قمة مخروط يساعد فيإجراء سحب الهواء الرطب إلي الجو في حالة عدم وجود كهرباء بالموقع. وتصل أقصي درجةحرارة في هذا المجفف صيفا بالقاهرة إلي 50م بحمولة 20كجم ومعدل تصرف هواء بالحملالطبيعي 50م3/ساعة وبشفاط الهواء 200م3/ساعة.المجفف الشمسي الرأسي ذو التهوية المزدوجة# المجفف الشمسي الرأسي ذو التهوية المزدوجة

5 المجفف الشمسي الأفقي ذو الطراز النفقي المضغوطتتكون وحدة التجفيف من مجمع شمسي أفقي ممتد بطول 10م وعرض 1م وارتفاع 20سمحيث تتصل بدايته بمدخل متدرج مركب عليه نفاخ هواء كهربي (350وات/220فولت) يعطيأقصي تصرف 1000م3ساعة. كما تتصل نهايته بموجة نصف دائري عند مدخل المجفف الشمسيالذي له نفس أبعاد المجفف الشمسي وملاصق وموازي له(ويطلق عليه مجفف نفقي مضغوط لأنارتفاعه لا يزيد عن 20سم). هذا وقد صنع الهيكل الأساسي من كمر الحديد المجلفن ذوقطاع طوليا, المربوط عرضيا كل 1 متربمواسير حديد مجلفن, ويفترش القاع والجوانب ألواح عزل حراري من الاستيروبور (3سم)المغطاة بالبلاستيك, أما الموجه النصف دائري فمن الصاج المجلفن. وغطي جسمي المسخنوالمجفف بنوافذ مفصلية (11م) مغطاة بزجاج شفاف) (4مم), كما تستقر20 سينية شبكيةبطول المجفف عند منتصف ارتفاعه ويتميز هذا المجفف ببساطة تكوينه ورخصه, وتبلغحمولته 2كجم/م2 للأعشاب والأوراق الخضراء, 5 10كجم/م2 للخضروات, 10 15كجم/م2للفاكهة. وقد تم تجربته في تجفيف محاصيل زراعية في موسم الصيف (متوسط درجة حرارةالجو 30م ورطوبة نسبية 50 وشدة تشميس 650وات/م2 خلال النهار, مع معدل تصرف هواءقدره 1000م3/ ساعة وكانت أقصي درجة حرارة للهواء الساخن عند مخرج المجمع الشمسي70م). ولبعض العينات كانت نسبة المحتوي الرطب عند بداية التجفيف ونهايته كجم بخارماء/كجم مادة صلبة (كذلك مدة التجفيف): عنب بناتي 23/0345(3 أيام), بصل 0.6/549(10 ساعات), طماطم 0,076/14,9 (7 ساعات), فاصوليا خضراء 0,089/6,0 (7ساعات), جزرأصفر 0,073/6,56 (10 ساعات), نعناع 0,069/5,29 (2,5 ساعة).