مقدمه
خشک کردن مواد غذایی یکی از قدیمی‌ترین روشهای نگهداری آنهاست. با کاهش مقدار رطوبت ماده غذایی، امکان فساد میکروبی آن از بین می‌رود و وزن و حجم آن نیز به مقدار زیادی کاهش می‌یابد. از طرفی، فرآیند خشک کردن از لحاظ مصرف انرژی یکی از پرهزینه‌ترین عملیات پس از برداشت در کشاورزی است. امروزه منبع اصلی تامین انرژی سوخت‌های فسیلی هستند که در آینده به اتمام خواهند رسید. از جمله انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی است که می‌تواند جایگزینی برای انرژی‌های فسیلی باشد.
در بسیاری از مناطق روستایی کشورهای در حال توسعه، خرید خشک‌کن‌های صنعتی برای کشاورزان از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و کشاورزان خرده پا به ندرت از این تجهیزات استفاده می‌کنند. روش سنتی خشک کردن محصول زیر تابش مستقیم آفتاب هم معایب و محدودیت‌هایی دارد که از جمله می‌توان به تلفات بالای محصول، خشک شدن ناکافی، آلودگی به گرد و غبار، آلودگی‌های قارچی، حمله حشرات، پرندگان و جوندگان به محصول، و بارندگی غیرمنتظره اشاره کرد.
کاربرد خشک‌کن‌های خورشیدی در محل‌های تولید محصولات کشاورزی مانند مزارع و باغ‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های تولید و تبدیل بهینه محصولات کشاورزی می‌شود. کیفیت محصول، به خصوص محصولاتی مانند سبزی‌های برگی (که با داشتن ترکیبات معطر در برابر دمای بالای خشک‌کن‌های صنعتی فوق‌العاده حساس هستند وقتی با خشک‌کن‌های خورشیدی خشک شود به طور قابل توجهی نسبت به روشهای سنتی (پهن کردن محصول در معرض آفتاب و باد) و روش صنعتی (که پرهزینه است) خواهد بود.
بررسی انواع خشک‌کن‌های خورشیدی
خشک‌کن‌های خورشیدی
به طور کلی خشک کن‌های خورشیدی به دو گروه عمده خشک‌کن‌های فعال و خشک‌کن‌های غیرفعال تقسیم می‌شوند. خشک‌کن‌های خورشیدی غیرفعال، خشک‌کن‌هایی هستند که در آنها تنها از انرژی خورشید جهت خشک کردن محصول استفاده می‌گردد. در خشک‌کن‌های خورشیدی فعال علاوه بر انرژی خورشید معمولا از یک مکنده یا دمنده برای ایجاد جریان هوا در سرتاسر بستر محصول استفاده می‌شود.
خشک‌کن‌های خورشیدی غیرفعال به سه دسته تقسیم می‌شوند:
1- خشک‌کن غیرفعال مستقیم، در این خشک‌کن‌ها بستر محصول در معرض تابش مستقیم خورشید قرار می‌گیرد و جریان هوا به روش جابجایی آزاد برقرار می‌گردد.
2- خشک‌کن‌های غیرفعال غیرمستقیم، در این خشک‌کن‌ها هوای گرم از سرتاسر بستر محصول عبور می‌کند و جریان هوا معمولا به روش جابجایی آزاد برقرار می‌گردد. در این روش بستر محصول مستقیما در معرض تابش خورشید قرار ندارد.
3- خشک‌کن‌های غیرفعال مختلط، این نوع از خشک‌کن‌ها ترکیبی از دو روش قبلی هستند. در این روش هوای گرم شده توسط انرژی خورشید از سرتاسر بستر محصول عبور می‌کند و در عین حال خود بستر نیز به طور همزمان در معرض تابش مستقیم خورشید قرار دارد.
شکل کلی از دستگاه خشک کن
خشک‌کن‌های خورشیدی فعال نیز در انواع کلی زیر وجود دارند:
1- خشک‌کن خورشیدی فعال غیرمستقیم، در این نوع خشک‌کن‌ها علاوه بر انرژی خورشید معمولا از یک مکنده یا دمنده برای ایجاد جریان سریع هوا در سرتاسر بستر محصول استفاده می‌گردد و محصول مستقیما در معرض تابش نور خورشید نمی‌باشد.
2- خشک‌کن خورشیدی فعال مختلط، در این نوع علاوه بر جابجایی اجباری- هوای گرم شده- به وسیله دمنده (یا مکنده) بستر محصول نیز در معرض تابش مستقیم خورشید قرار می‌گیرد.
1- خشک‌کن خورشیدی فعال غیرمستقیم با سبدهای چند لایه
این خشک کن (شکل 4) دارای یک جمع‌کننده انرژی خورشید با صفحه جاذب پلکانی (به منظور افزایش سطح جذب انرژی و سطح تماس با هوای داخل جمع‌کننده) و یک محفظه خشک‌کن می‌باشد. هوا گرم داخل جمع‌کننده از طریق یک مکنده گریز از مرکز به سمت محفظه خشک‌کن حرکت می‌کند. در داخل محفظه خشک‌کن سبدهایی با چند لایه طوری قرار گرفته‌اند و محصول روی این طوری‌ها پهن می‌شود. جریان هوای داخل جمع‌کننده از داخل این سبدها عبور کرده و ضمن گرفتن رطوبت محصول از مجرای خروجی خشک‌کن خارج می‌شود.
ظرفیت بارگیری این نوع خشک‌کن 38 کیلوگرم به ازای هر مترمربع سطح جمع‌کننده می‌باشد. دوره خشک شدن در این روش 5 تا 6 روز است و محصول دارای کیفیت بسیار مطلوبی می‌باشد.
تصویر یک خشک کن خورشیدی فعال غیر مستقیم با سبدهای چند لایه
2- خشک‌کن‌های فعال مختلط از نوع تونلی
در این نوع از خشک‌کن (شکل 5) محفظه خشک کردن به صورت تونلی می‌باشد که محصول به صورت یک لایه نازک در داخل آن پهن می‌گردد. جذب انرژی خورشید هم در جمع کننده و هم مستقیما توسط محفظه خشک شدن صورت می‌گیرد. برای ظرفیتهای پایین (حدود 50 تا 300 کیلوگرم) معمولا محفظه خشک کردن و جمع‌کننده پشت سر هم (به صورت سری قرار می‌گیرند ولی در ظرفیتهای بالا (تا 1000 کیلوگرم) این دو قسمت کنار هم و به صورت موازی قرار می‌گیرند. در خشک کن تونلی با جمع‌کننده خورشیدی، جمع‌کننده و محفظه تونلی خشک شدن هر دو روی زمین بسته می‌شوند و یک پوشش شفاف روی آنها قرار می‌گیرد و دیوارهای اطراف نیز عایق‌بندی می‌گردد. در این نوع خشک‌کن جابجایی هوا به صورت اجباری و توسط یک مکنده گریز از مرکز صورت می‌گیرد. برای جلوگیری از ورود حشرات به داخل خشک کن در مجرای ورودی هوا به داخل به طور معمول یک توری سیمی قرار می‌گیرد.
تصویر یک خشک کن فعال مختلط از نوع تونلی
3- خشک‌کن‌های خورشیدی غیرفعال مستقیم از نوع سقف شیشه‌ای
خشک کن خورشیدی سقف شیشه‌ای (شکل 2) شبیه یک اتاقکی می‌باشد که شامل دو ردیف موازی سبد توری از جنس گالوانیزه که هر کدام دارای بدنه چوبی می‌باشند، است. این خشک‌کن دارای سقف شیشه‌ای دو تکه می‌باشد که یکی از این دو به جهت شمال جغرافیایی و دیگری در جهت جنوب شیب گرفته‌اند. هوای گرم شده در داخل محفظه همراه با رطوبت جذب شده از قسمت بالایی اتاقک خارج می‌شود، در اثر خلاء ایجاد شده هوای تازه از قسمت پایین اتاقک وارد می‌شود و بدین ترتیب جریان هوا در داخل خشک‌کن برقرار می‌گردد. درجه حرارت داخل این خشک‌کن می‌توانند تا دو برابر درجه حرارت هوای محیط در موقع ظهر برسد.
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
خشک کن خورشیدی غیرفعال مختلط
این خشک کن دارای دو قسمت جمع‌کننده انرژی خورشید و محفظه خشک شدن محصول که در آن قرار می‌گیرند، می‌باشد. جمع‌کننده دارای یک پوشش شفاف و یک صفحه جاذب سیاه رنگ می‌باشد. محفظه خشک کردن نیز دارای پوشش شفاف می‌باشد تا محصول علاوه بر این که در معرض تابش مستقیم خورشید قرار می‌گیرد از خطر باران و گرد و خاک هم حفظ گردد. جابجایی هوای گرم در خشک کن به صورت جابجایی آزاد (جابجایی در اثر تغییرات چگالی هوای گرم شده) است و در صورت وزش باد و با مکش ایجاد شده در مجرای خروجی هوای خشک کن این جریان افزایش خواهد یافت. بیشترین درجه حرارت داخل محفظه خشک کردن در شرایطی که دمای محیط حدود 20 درجه سانتی‌گراد بوده، معادل 50 درجه سانتی‌گراد گزارش شده است. ظرفیت بارگیری تا 100 کیلوگرم در هر متر مکعب فضای داخل محفظه و یا 25 کیلوگرم برای هر مترمربع از سطح جمع‌کننده می‌باشد.
تصویر شماتیک خشک کن خورشیدی غیرفعال مختلط
5- خشک کن های خورشیدی غیرفعال مستقیم از نوع کابینتی
این نوع خشک‌کن‌ها بسیار ساده بوده و توسط روستائیان نیز به سادگی با هزینه اندک قابل ساخت و استفاده کردن خواهد بود.
این خشک کن از نوع خشک کن های غیر فعال مستقیم می‌باشد که معمولا از چوب ساخته می‌شود و طول آن تقریبا 3 برابر پهنای آن است. خشک‌کن دارای یک لایه شیشه یا پلاستیک شفاف است که نور خورشید از آن عبور کرده و به سطح سیاه رنگ زیر و اطراف برخورد کرده و حرارت تولید می‌کند، درجه حرارت در داخل جمع‌کننده به حدود 80 درجه سانتی‌گراد می‌تواند برسد و محصول نهایی دارای کیفیت بالاتری نسبت به خشک کردن سنتی می‌باشد.