Solar dehydrator/ar
يسمح مجفف الطعام الشمسي (أو مجفف الطعام الشمسي ) للمستخدم بحفظ الطعام دون تكلفة الطاقة أو التلوث المرتبط بتقنيات التجفيف الأخرى.
تُجفف المنتجات الزراعية وغيرها بفعل الشمس والرياح في الهواء الطلق منذ آلاف السنين. والهدف من ذلك إما حفظها لاستخدامها لاحقًا، كما هو الحال مع الطعام، أو كجزء لا يتجزأ من عملية الإنتاج، كما هو الحال مع الأخشاب والتبغ والغسيل. في المناطق والقطاعات الصناعية، استُبدل التجفيف في الهواء الطلق إلى حد كبير بالمجففات الآلية، المزودة بمراجل لتسخين الهواء الداخل ومراوح لدفعه بسرعة عالية. يتميز التجفيف الآلي بسرعته مقارنةً بالتجفيف في الهواء الطلق، ويستهلك مساحة أقل بكثير من الأرض، وعادةً ما ينتج عنه منتج ذو جودة أفضل. إلا أن هذه المعدات باهظة الثمن وتتطلب كميات كبيرة من الوقود أو الكهرباء لتشغيلها.
يشير مصطلح "التجفيف الشمسي" في سياق هذه النشرة الفنية إلى طرق استخدام طاقة الشمس للتجفيف، باستثناء التجفيف الشمسي المباشر في الهواء الطلق. ويُبرر استخدام المجففات الشمسية بأنها قد تكون أكثر فعالية من التجفيف الشمسي المباشر، مع انخفاض تكاليف تشغيلها مقارنةً بالمجففات الآلية. وقد أثبتت العديد من التصاميم فعاليتها من الناحية التقنية، ورغم عدم انتشار استخدامها على نطاق واسع حتى الآن، إلا أن هناك تفاؤلاً كبيراً بشأن إمكاناتها.
الأنواع
مجفف أرز يعمل بالطاقة الشمسية
يظهر في الشكل 1 نوع معروف من مجففات المياه الشمسية. وقد صُمم هذا النوع لتلبية المتطلبات الخاصة للأرز، ولكن المبادئ تنطبق على المنتجات الأخرى وأنواع التصميم الأخرى، لأن الحاجة الأساسية لإزالة الماء هي نفسها.
يُسحب الهواء عبر المجفف بفعل الحمل الحراري الطبيعي. يسخن الهواء أثناء مروره عبر المجمع، ثم يبرد جزئيًا عند امتصاصه الرطوبة من الأرز. ويتعرض الأرز للتسخين من الهواء ومن أشعة الشمس المباشرة.
يمكن للهواء الدافئ أن يحمل رطوبة أكثر من الهواء البارد، لذا فإن الكمية المطلوبة تعتمد على درجة الحرارة التي يتم تسخينه إليها في المجمع بالإضافة إلى الكمية التي كان يحملها (الرطوبة المطلقة) عند دخوله المجمع.
يوضح الجدول 1 الطريقة التي تتأثر بها قدرة الهواء على امتصاص الرطوبة من خلال رطوبته الأولية ودرجة الحرارة التي يتم تسخينه إليها لاحقًا.
يهدف معظم عمليات التجفيف إلى خفض نسبة الرطوبة في المنتج إلى قيمة محددة. تُعبّر نسبة الرطوبة (على أساس الوزن الرطب) عن وزن الماء كنسبة من الوزن الكلي. عادةً ما تُخفّض نسبة الرطوبة في الأرز من 24% إلى 14%. لذا، لتجفيف طن واحد من الأرز، يجب إزالة 100 كيلوغرام من الماء. إذا كانت قدرة امتصاص الهواء الساخن 8 غ/م³، فإن 100/0.0008 = 12500 غ/م³ من الهواء مطلوبة لتجفيف طن واحد من الأرز. تبلغ الحرارة اللازمة لتبخير الماء 2.26 كيلوجول/كغ. وبالتالي، يلزم حوالي 250 ميغا جول (70 كيلوواط ساعة) من الطاقة لتبخير 100 كيلوغرام من الماء. لا توجد متطلبات ثابتة لكمية الحرارة الشمسية المُدخلة إلى المجفف، لأن الهواء المحيط الداخل يمكنه التخلي عن جزء من طاقته الداخلية لتبخير الماء (مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارته). في الواقع، إذا كان الهواء المحيط جافًا بدرجة كافية، فلا حاجة لإضافة حرارة. ومع ذلك، فإن إضافة حرارة إضافية مفيدة لسببين. أولًا، إذا كان الهواء أكثر دفئًا، فستكون هناك حاجة إلى كمية أقل منها. ثانيًا، قد تكون درجة حرارة حبوب الأرز نفسها عاملًا مهمًا، خاصة في المراحل الأخيرة من التجفيف، عندما يتعين سحب الرطوبة من مركز الحبوب إلى سطحها. وتعتمد هذه الدرجة بشكل أساسي على درجة حرارة الهواء، ولكن أيضًا على كمية الإشعاع الشمسي الذي يتلقاه الأرز مباشرة. في نظام الحمل الحراري الطبيعي، ينشأ تدفق الهواء من كون الهواء الدافئ داخل المجفف أخف من الهواء البارد خارجه. يُحدث هذا الاختلاف في الكثافة فرقًا طفيفًا في الضغط عبر طبقة الحبوب، مما يدفع الهواء عبرها. ويزداد هذا التأثير كلما زاد ارتفاع طبقة الحبوب فوق المدخل (h1) والمخرج (h2). ويكون تأثير زيادة h2 أقل من تأثير زيادة h1 لأن الهواء يبرد أثناء مروره عبر طبقة الحبوب. يوضح الجدول 2 الكثافات التقريبية لمجموعة متنوعة من الحالات.يتضح أنه إذا تم تسخين الهواء الداخل بمقدار 10-30 درجة مئوية فقط، فإن وجود مدخنة أعلى المجفف لن يُحدث فرقًا يُذكر، إلا إذا عملت بكفاءة كمجمع شمسي ورفعت درجة حرارة الهواء بشكل ملحوظ. تجدر الإشارة إلى أنه حتى لو بلغ فرق الكثافة 0.05 كجم/م³، فإن فرق الضغط الناتج لا يتجاوز 0.5 باسكال (5 أجزاء من مليون من الضغط الجوي) لكل متر من المدخنة. للمقارنة، تعمل أنظمة الحمل الحراري القسري عادةً بفروق ضغط تتراوح بين 100 و500 باسكال. تتلف العديد من المنتجات بسبب درجات الحرارة المرتفعة. وتُعدّ الفاصوليا (35 درجة مئوية)، والأرز (45 درجة مئوية)، وجميع الحبوب إذا كانت ستُستخدم كبذور (45 درجة مئوية) من أكثر العوامل المؤثرة.مجفف شمسي يعمل بالحمل الحراري القسري
باستخدام مروحة لتوليد تدفق الهواء، يمكن تقليل وقت التجفيف بمقدار ثلاثة أضعاف. كما تقل مساحة المجمع المطلوبة بنسبة تصل إلى 50%. وبالتالي، يمكن تقليل مساحة المجمع المطلوبة لإنتاجية معينة من المنتج بمقدار 5-6 أضعاف. تتراوح التكلفة الأولية لمجفف بسعة طن واحد يوميًا بين 1500 و2000 جنيه إسترليني. تستهلك المروحة حوالي 500 واط لمدة 6 ساعات، وبالتالي ستكون تكلفة الكهرباء (بسعر 0.07 جنيه إسترليني/كيلوواط ساعة) حوالي 0.20 جنيه إسترليني لكل طن من الأرز المجفف.
مجفف الخيام
تتميز مجففات الخيام والصناديق والخزائن بدمج حجرة التجفيف والمجمع في وحدة واحدة، كما هو موضح في الشكل 3. وهذا يقلل التكلفة الأولية. مع ذلك، لا تكون أوقات التجفيف دائمًا أقل بكثير من التجفيف في الهواء الطلق. (ربما لم يُولَ اهتمام كافٍ حتى الآن لاستخدام الحمل الحراري الطبيعي). قد يكون الغرض الرئيسي من هذه المجففات هو توفير الحماية من الغبار والأوساخ والمطر والرياح والحيوانات المفترسة، وعادةً ما تُستخدم للفاكهة والأسماك والقهوة أو غيرها من المنتجات التي تكون نسبة الفاقد فيها عالية. وهناك أنواع أخرى عديدة. تُعد مجففات البيوت الزجاجية نسخة أكثر تطورًا من مجففات الخيام. قد تتضمن مجففات الصناديق عزلًا حراريًا لتحقيق درجات حرارة أعلى. تجمع مجففات حاويات التخزين بين وظيفتي التجفيف والتخزين طويل الأمد. قد تتضمن أفران تجفيف الأخشاب الشمسية خزانات مياه ساخنة لتمكين التحكم اللازم في معدل التجفيف. التجفيف الشمسي أم التجفيف في الهواء الطلق؟
أولًا، من أهم مزايا التجفيف الشمسي حماية المنتج من المطر والحشرات والحيوانات والغبار الذي قد يحتوي على فضلات. كما توفر بعض الأنظمة حماية من أشعة الشمس المباشرة. ثانيًا، يقلل التجفيف الأسرع من احتمالية نمو العفن. ثالثًا، تتيح درجات حرارة التجفيف الأعلى تجفيفًا أكثر اكتمالًا، مما قد يسمح بفترات تخزين أطول بكثير (ولكن بشرط منع إعادة ترطيب المنتج أثناء التخزين). أخيرًا، تسمح الأنواع الأكثر تطورًا من مجففات الطاقة الشمسية بالتحكم في معدلات التجفيف.
أي مجفف شمسي؟
يعتمد اختيار نوع مجففات الطاقة الشمسية على الاحتياجات المحلية، ولا سيما على حجم المشروع. فإذا كان المشروع موجهاً للمزارعين، فقد تكون التكلفة الرأسمالية الأولية هي العائق الرئيسي، وقد تكون المجففات المغطاة بالبلاستيك، كالخيم أو الصناديق، مناسبة.
مع ذلك، قد يكون هناك اتجاه نحو تجفيف أكثر مركزية لتمكين استخدام المعدات بشكل أكثر كثافة. عندها قد تصبح التكلفة الأولية المرتفعة للأغطية الزجاجية في متناول اليد، وقد تتوفر الكهرباء من الشبكة لتشغيل المراوح والحصول على إنتاجية أسرع بكثير لمنطقة تجميع معينة.
بالنسبة للحجم المتوسط والتكلفة الرأسمالية المنخفضة، فإن مجفف الأرز بالحمل الحراري الطبيعي هو تصميم مثبت وفعال.
يُعدّ الاختيار بين استخدام الإشعاع الشمسي أو الوقود لتسخين الهواء خيارًا بين التكلفة الأولية المرتفعة وتكاليف الوقود المستمرة، وهو ما يتطلب دراسة متأنية لكل موقع على حدة. في بعض الحالات، قد يكون من الممكن حرق قشور الأرز أو أنواع أخرى من الوقود بتكلفة فرصة بديلة منخفضة. ينتج عن طن واحد من الأرز 200 كيلوغرام من القشور. عادةً ما يتيح التسخين بالوقود تحكمًا أفضل في معدل التجفيف مقارنةً بالتسخين الشمسي، كما يُمكّن من استمرار عملية التجفيف. إذا لزم الأمر، فقد يكون النظام المُدمج مع التسخين المُسبق للهواء بالطاقة الشمسية مناسبًا.
مشاريع ذات صلة
إليكم جميع المشاريع الأصلية من Appropedia التي توضح كيفية صنع أو بناء مجفف شمسي . يمكنكم إضافة مشاريعكم الخاصة عن طريق إنشاء صفحة وإضافة "مجفف شمسي" إلى معيار "مثيل" في مربع بيانات المشروع .
انظر أيضاً
- تجفيف الأطعمة (موجز الإجراءات العملية)
- تجفيف الطعام بالبخار فائق التسخين
- تكنولوجيا التجفيف على نطاق صغير (موجز عمل عملي)
روابط خارجية
- تصاميم مجففات الطعام الشمسية على موقع Permies.com
- مخططات مجففات الطعام الشمسية على موقع Permies.com
- فيلم عن مجفف الطعام الشمسي على موقع Permies.com
للمزيد من القراءة
- تجفيف الأطعمة ( موجز فني من منظمة العمل العملي )
- موجز تقني عملي حول تقنيات التجفيف
- موجز فني من شركة براكتيس أكشن حول مجففات الصواني
- موجز فني عملي لمجفف الصواني أناجي
- بناء واستخدام مجفف شمسي بسيط لحفظ الطعام خارج الموسم (هيدون)
- شبكة الطاقة المنزلية
- تجفيف الطعام لتحقيق الربح: دليل للمشاريع الصغيرة، بقلم باري أكسل، دار نشر ITDG، 2002
- إنشاء مشروع تجاري لتجفيف الأغذية: دليل خطوة بخطوة، بقلم فابريس ثويلر، دار نشر ITDG، 2002
- مجففات تعمل بالطاقة الشمسية، مجلس علوم الكومنولث، 1985
- التجفيف الشمسي: طرق عملية لحفظ الأغذية، منظمة العمل الدولية، 1988
- إنتاج الفواكه والخضراوات المجففة بالطاقة الشمسية لتنمية المشاريع الصغيرة، NRI 1996
- جرب تجفيفها! دراسات حالة في نشر تقنية تجفيف الصواني، باري أكسل وأليكس بوش، دار نشر تكنولوجيا المعلومات، 1991
| المؤلفون | |
|---|---|
| رخصة | CC-BY-SA-3.0 |
| يرجى الاستشهاد به كالتالي: | "مجفف شمسي" . Appropedia. 2008–2025 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24 أبريل 2026 . |