แบบจำลองการถ่ายเทความร้อนและมวลในการอบแห้งข้าวกล้องเมล็ดเดียว

Abstract

บทคัดย่อ

ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ประสิทธิผลของน้ำ (D_eff) สามารถช่วยเลือกเงื่อนไขสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับเก็บรักษาข้าวที่ความชื้นอากาศแวดล้อมค่าหนึ่งและเป็นพารามิเตอร์ที่ความจำเป็นสำหรับออกแบบและจำลองกระบวนการอบแห้ง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาแบบจำลองคณิตศาสตร์สามมิติในการจำลองการถ่ายเทความร้อนและมวลสารระหว่างกระบวนการอบแห้งข้าวกล้อง การศึกษานี้แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ที่สร้างขึ้นจะพิจารณาให้มีสองขอบเขตคือชั้นเยื่อหุ้มเมล็ด (Bran) และเนื้อขาว (Endosperm) ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของน้ำในเยื้อหุ้มและเนื้อข้าวคำนวณจากการหาค่าผิดพลาดกำลังสองน้อยที่สุด (RMSE) ระหว่างค่าความชื้นจากผลการทดลองกับค่าที่ทำนายจากแบบจำลองผลการทำ Simulation พบว่าแบบจำลองคณิตศาสตร์สามารถทำนายความชื้นในข้าวกล้องอย่างแม่นยำและช่วยให้เกิดความเข้าใจกระบวนการถ่ายเทมวลในส่วนของเยื้อหุ้มและเนื้อข้าวได้เป็นอย่างดีค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ในส่วนประกอบต่างๆของข้าวกล้องมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญกับอุณหภูมิอากาศร้อนที่เพิ่มขึ้น (P < 0.05) ค่าเฉลี่ยของสัมประสิทธิ์การแพร่ของน้ำในชั้นเยื้อหุ้มและเนื้อข้าวมีค่าเท่ากับ (6.46 ± 1.9) × 10^-10 และ (7.81 ± 2.4) × 10^-11 m²/s ตามลำดับ

คำสำคัญ: ข้าวกล้อง อบแห้ง สัมประสิทธิ์การแพร่ ไฟไนต์เอลิเมนต

Abstract

Effective moisture diffusivity (D_eff) can also help in making decisions on whether rice at particular moisture can be exposed to dry or humid environmental conditions and it is necessary for designing and modeling the drying process. This research aims to develop a three-dimensional mathematical model that is able to simulate the transport of heat and mass within brown rice during hot air drying. In this study, the finite element modeling of brown rice consists of two isotropic regions namely endosperm and bran. The moisture diffusivities in different components (bran and endosperm) of brown rice were determined by minimizing the sum of square of deviations between the predicted and the experimental values of average moisture content during thin layer drying. The simulation results showed that the model simulates the moisture contents in brown rice well and it provides a better understanding of the transport processes in the different components of the brown rice. Moisture diffusivities of brown rice components were found to significantly increase (P < 0.05) with the increase in drying air temperature. The mean diffusivity values of bran and endosperm are (6.46 ± 1.9) × 10^-10 and (7.81 ± 2.4) × 10^-11 m²/s respectively.

Keywords: Brown Rice, Drying, Effective Diffusivity, Finite Element