جدید: دفاعیه دکتری

دفاعیه پایان نامه جناب آقای سجاد جباری نیک دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "خشکاندن قطره سیالات پیچیده-افشره سنجد" در تاریخ  ۱۴۰۳/۰۹/۲۸  ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.
 

 چکیده

چالش خشکاندن قطره سیالات پیچیده همواره همراه با راه‌حل‌های منحصر بفرد به علت تنوع مشکلات مرتبط با سیالات مختلف است. افشره کم فیبر سنجد، کلوئیدی دارویی-غذایی است که بنابرنظر داروسازان به عنوان جایگزینی برای پودر سنجد تجاری فعلی، با تکیه بر به حداقل رساندن عوارض جانبی مصرف مواد فیبری این میوه در بدن انسان در حال تحقیق و توسعه است. نسبت زیاد آب به مواد جامد موجود در این افشره -ناشی از روش استخراج آبی تهیه افشره- موجب تسهیل فساد شیمیایی، مشکلات فرآیندی و جلب نظر به خشکاندن پاششی افشره بوده است. نظر به کاستی مطالعات پیشین در رابطه با این افشره نوظهور، این رساله واکاوی‌های ترموفیزیکی گوناگونی بر روی این افشره در شرایط دما و غلظت مختلف انجام رسانیده و تصویری از ویژگی‌های این ماده نمایان ساخته است؛ نتایج بیانگر آن است که این افشره با توجه به حضور توامان سه فاز جامد، مایع و گاز در ترکیب آن به واقع سیالی پیچیده به شمار می‌آید. بررسی آزمایشگاهی سینتیک خشکاندن تک قطره افشره در شرایط مختلفی از دمای محفظه خشک‌کن و غلظت اولیه قطره، بیانگر آن است که این افشره پس از دست دادن آب حین تبخیر، با رسیدن به غلظتی بحرانی پوسته‌ای ناتراوا شکل می‌دهد. دلیل تشکیل این پوسته ناتروا مرتبط با حضور ترکیبات آب‌دوست نامحلول در قطره و نیز تبلور دیرهنگام مواد محلول در سطح قطره است. این پوسته تا انتهای فرآیند خشکاندن، به صورت پی در پی در اثر بخارات خروجی متورم و خالی می‌شود. این فرآیند در انتها منجر به تشکیل ذره با پوسته‌ای خشک و چسبناک با اندازه هم‌مرتبه اندازه اولیه قطره و تحت شرایطی با مرکز مرطوب می‌شود. با افزایش دمای محفظه خشک‌کن به ۲۰۰ درجه سلسیوس مشکل مرکز مرطوب مرتفع می‌شود؛ ولی کماکان پوسته بسیار چسبناک است. بررسی‌های تکمیلی خشکاندن تحت خلأ حاکی از آن بود که این افشره در شرایط محیط فاقد حالت جامد پایدار است و پس از آب‌زدایی در غلیظ‌ترین فرم خود ساختار جامدی برخود نمی‌گیرد و سیالی با گرانروی بالا همانند عسل را شکل می‌دهد. بنابرآنچه ذکر شد جمع بندی مطالعات این بود که افشره سنجد امکان خشکاندن مطلوب را با روش خشکاندن پاششی را دارا نمی‌باشد. تحلیل آزمون DSC افشره بیانگر آن است که دمای گذار شیشه‌ای بسیار پایین این افشره -۳۵درجه سلسیوس- موجب بروز این چسبندگی می‌گردد. بنابراین با بررسی مواد افزودنی مجاز، ماده مالتودکسترین از نوع DE۵ با دمای گذار شیشه‌ای بسیار بالا-حدود۲۰۰درجه سلسیوس- به منظور به‌سازی عصاره به کار برده و افشره‌های جدیدی مطابق با تحلیل دمای گذار شیشه‌ای مناسب تولید گردید. نتایج بیانگر تغییر محسوسی در میزان چسبندگی ماده خشک تولیدی است، به طوری‌که در افشره MS۲ وMS۳  هیچ نوع چسبندگی مشاهده نشد و ذرات به طور مناسبی خشک شده بودند. با توجه به سینتیک خشکاندن افشره کم فیبر سنجد در آزمایش‌ها، به نظر رسید می‌توان با استفاده از مدلی نیمه تجربی برپایه تئوری تبخیر و نیز یادگیری ماشین داده‌های منحنی مشخصه خشکاندن، اقدام به مدل‌سازی رفتار این افشره نمود. مدل ارائه گردیده قادر است علاوه بر ارائه اثر متغیرهای مستقل خشکاندن مانند دمای محفظه، غلظت و قطر اولیه قطره بر سینتیک خشکاندن افشره، شرایطی که در آن ذره متورم -بزرگ‌تر از قطر اولیه- تولید می‌گردد را پیش‌بینی نماید.

کلمات کلیدی:  سیالات پیچیده، افشره کم فیبر، افشره سنجد، خشکاندن تک قطره، سینتیک خشکاندن