باستخدام الطاقة الشمسية

استعمل التجفيف الشمسي في تجفيف الحبوب والخضر والفاكهة في مصر من آلاف السنين.

إلا أنه دائما يؤدي إلي ناتج ذي صفات منخفضة وذلك لتعرض المنتج إلي عوامل عدة منها الحشرات والقوارض والطيور والأتربة ولطول عملية التجفيف واستعمال حرارة متوسطة ولاعتماده في تحريك الهواء علي التيارات الهوائية والرياح وارتفاع الرطوبة النسبية فإن كثيرا من الفطريات والبكتيريا تنمو بشدة في الفترات الأولي لعملية التجفيف كما يزداد نشاط الإنزيمات مما يؤدي إلي استمرار بعض الأنشطة غير المرغوب فيها الأمر الذي يؤثر علي اللون ويؤكسد الفيتامينات ولذا كان لزاما لمداركه الأمر ووقف عمل الإنزيمات بعمليات السلق الأولية خصوصا بالنسبة للخضر وذلك حتي لا يؤثر علي طعم الخضر المجففة.

وعمليات السلق الأولية إنما تؤدي إلي تثبيط الإنزيمات والاحتفاظ باللون وخفض معدلات التلوث وسرعة التشرب عند الاسترجاع.

ولإسراع معدلات التجفيف تجزأ الخضر إلي شرائح أو قطع صغيرة أو مكعبات وتعالج الفاكهة بالقلوي لإزالة المادة الشمعية التي غالبا ما تغطي القشور أما اللون فيمكن الاحتفاظ به أما عن طريق التدخين بواسطة ثاني أكسيد الكبريت وذلك بحرق الكبريت أو بواسطة إضافة أملاح الكبريت مثل ميتا بيسلفيت الصوديوم بعمل محلول مركز وتوضع فيه الخضر المجهزة والفاكهة لفترات قصيرة وقد تعامل الخضر بواسطة الماء المضاف إليه كربونات الألمونيوم علي درجة الغليان للاحتفاظ باللون الأخضر الكلوروفيلي.

وغالبا ما تحتوي الخضر المجففة 10 – %12علي كمية من الرطوبة أقل بكثير من الفاكهة المجففة 15 – 17 % ويرجع السبب في ذلك إلي وجود كميات مرتفعة من السكريات في الفاكهة حيث تعمل السكريات كمادة حافظة وبالتالي تعمل علي تثبيط نمو الأحياء الدقيقة.

ويجب تعبئة المواد المجففة في عبوات غير منفذه للرطوبة وذلك حتي يمكن إطالة عمر المواد المجففة ومنع حدوث تغيرات في نوعيتها لارتفاع الرطوبة التي تعمل علي تنشيط 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 تؤدي إلي إنتاج مجففات ذات نوعية منخفضة أمكن بواسطة تصميم المجففات الشمسية من رفع درجة الحرارة والتحكم في الرطوبة النسبية إلا أن من عيوب المجففات الشمسية تغير الحرارة المستعملة علي طول اليوم فهي تكون منخفضة في أول النهار وتزداد بالتدريج حتي تصل ذروتها عند الظهيرة ثم تنخفض بعد ذلك بالتدريج لتتساوي بالليل مع درجات حرارة الجو السائدة.

ولذلك فإن التصميمات الحديثة للمجففات الشمسية أخذت في الاعتبار وجود مخزن حراري يمكن استعماله لحد ما أثناء الليل حتى يمكن استمرارية عملية التجفيف.

والمجفف الشمسي يتكون من مجمع حراري ومقصورة للتجفيف ويعزل جسم المجفف والمجمع تماما حتى لا تتسرب الحرارة عن طريق التوصيل إلي الخارج ويشتمل المجمع الحراري علي مواد ماصة للحرارة كسطح معدني أسود معرج حتى يمكن زيادة السطح المعرض للحرارة ويمكن زيادة السطح الماص بوضع زعانف معدنية تتصل بهذا السطح مما يعمل علي زيادة كفاءة المجفف ويغطي هذا السطح الأسود الماص بطبقة من البلاستيك المعامل ضد الأشعة الفوق بنفسجية لضمان عدم نفاذها.

ويعمل هذا الغطاء علي ارتفاع درجة حرارة السطح الماص وذلك لمنع فقد الحرارة عن طريق الرياح (تيارات الحمل).

أما تيارات الهواء فيمكن تنشيط مرورها داخل المجفف وذلك عن طريق مسارات علوية هوائية مرتفعة ويؤدي ذلك إلي خلق فرق في الضغط بين الهواء الداخلي والخارجي مما يدفع الهواء البارد داخل المجفف من الفتحة السفلية الذي ترتفع درجة حرارته بعد مروره علي السطح الماص الحراري فيرتفع ويمر من خلال المدخنة وهكذا, وفي بعض الأحيان عند ازدياد حمولة المجفف ولضرورة طرد الهواء المحمل بالرطوبة خارج المجفف فإنه يستعمل دافعات هوائية تدفع الهواء بسرعات مختلفة الأمر الذي يؤدي إلي التحكم في قوة دفع الهواء المار علي السطح الماص, وقد توضع شفاطات علي فتحات الخروج العلوية عند استعمال التيارات الطبيعية لامكان استعمالها لتنشيط حركة الهواء داخل المجفف ولمعرفة كفاءة المجفف وتقاس درجة حرارة الهواء الداخل ودرجة حرارة الهواء الخارج كما تقاس الرطوبة النسبية للهواء الداخل وكذلك الهواء الخارج أثناء عمليات التجفيف.

ولقد أجريت محاولات لتقليل الفقد الحراري داخل المجففات وذلك بإعادة تحريك الهواء الساخن بعد تقليل رطوبته النسبية ويمكن التخلص من الرطوبة في هواء التجفيف بواسطة تكثيفة أو امتصاصه ثم يعاد الهواء الساخن داخل المجفف وأحيانا يمرر الهواء الساخن (العادم) علي سطح معدني لامتصاص الحرارة منه وخفض درجة حرارته قبل اندفاعه إلي الخارج.

أنواع المجففات الشمسية

1 – مجففات شمسية مباشرة

2 – مجففات شمسية غير مباشرة

3 – مجففات شمسية متعددة الأنظمة

العوامل التكنولوجية 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 تصرف الهواء الساخن والقدرة المستهلكة في الدفع – الرطوبة النسبية.

4- كمية الرطوبة في المواد المراد تجفيفها والمحتوي الرطوبي المطلوب في المواد الجافة.

5 – درجة الحرارة العظمي التي يمكن استعمالها في تجفيف المواد المجففة ومدي تأثيرها بالضوء المباشر.

6 – الظروف المناخية خلال موسم التجفيف. وتشمل شدة الإشعاع الشمسي ومدته ودرجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وسرعة الرياح

7 – 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 المراد تجفيفها.

المجففات المصرية

1 – المجفف الشمسي ذو التهوية الطبيعية

يتكون من مجمع شمسي يتكون من جزئين ويحتوي كل منهما علي سطح أسود شبكي لتسخين الهواء والمجمع له إطار من الحديد المجلفن ومغطي بالزجاج, أما حجرة التجفيف فهي منفصلة وعلوية ومتصلة بنهاية الجزء العلوي من المجمع الشمسي, وتحتوي علي ثلاث صواني ويتحرك الهواء من أسفل المجمع الشمسي إلي أعلي حجرة التجفيف بتأثير المدخنة.

2 – المجفف والمسخن الشمسي العائلي.

هذه الوحدة تعمل بالتركيز الشمسي علي عاكسين من الصلب غير القابل للصدأ علي هيئة قطع مكافي parabolic

وصندوق تسخين تركيزي مغطي من أسفل وأعلي بأغطية زجاجية ليستقبل أشعة الشمس المباشرة والمركزة. ويحتوي الصندوق علي سطح شبكي لوضع المحصول المراد تجفيفه علي سطحه وتصل درجة الحرارة داخل الصندوق 031م للتسخين, 07م للتجفيف. وذلك بتنظيم دورة الهواء من خلال فتحات دخول الهواء السفلية وفتحات خروج الهواء العلوية, وقد تمت تجربته 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 الهواء الساخن 002 – 007م3/ساعة للمجمع الشمسي حيث تغطي احتياجات أي مجفف مسامي مصنوع من نسيج البوليستر الأسود سمك 2مم ومعامل امتصاص 0.85 (بعرض 1متر وطول 01 متر).

تثبت نهاياته الطوليتين مع سطحين منفذين لأشعة الشمس دون الأشعة الفوق بنفسجية من البولي فينيل كلوريد بسمك 5, مم حيث يعملان كغطاء للسطح الماص من السطح والقاع ذو معامل نفاذية 83, حيث يدفع الهواء بواسطة منفاخ كهربي خلال النسيج الماص حيث يسخن بالتدريج الهواء المار علي طول المجمع الشمسي مخترقا السطح الماص المسامي, وقد تم اختيار وحدات صغيرة من هذه المسخنات في ألمانيا والهند, كذلك 21 مجمعا من هذا الطراز في مصر.

وتبلغ درجة الحرارة الخارجة من هذا المجمع الشمسي حوالي 55 – 65م كما تبلغ تكاليف المجمع الواحد 400جنيه مصري, ويتميز بأنه خفيف الوزن وعمره الافتراضي حوالي عامين متعرضا لظروف المناخ والإشعاع وحوالي 4أعوام في حالة تجميعة آخر كل نهار وفرده في اليوم التالي في حالة التحميل.

هذا ويمكن استخدام هذا النوع من مجمعات الهواء الشمسية بدون عزل القاع حراريا بوضعها مباشرة فوق الأرض الجافة. أيضا يمكن تصنيعها بسهولة سواء باللصق الحراري أو بالخياطة الطولية المزدوجة هذا ويمكن فرد المحاصيل الزراعية علي شبكة أفقية ذات عجلات داخل 5 متر من طول ممتد من الحقيبة البلاستيكية كمجفف شمسي بسيط بعد المسخن الشمسي

4 – المجفف الشمسي الرأسي ذو التهوية المزدوجة

يستخدم في هذا التصميم حجرة تجفيف رأسية. ومجمع شمسي مسطح مائل بزاوية 03م مع الأفقي حيث تتصل نهايته بالمجفف المعرضة واجهته للإشعاع الشمسي المباشر بواجهة زجاجية شفافة ويشمل المجمع الشمسي (2×1×2م) علي زعانف من الألومنيوم لون الأسود, متعرجة علي هيئة ومتداخلة كل 10سم ومرتبة عرضيا بحيث يتم تقليب الهواء جيدا وإثارته علي مسطح المستقبل الشمسي (تشكيل الزعانف بخط طولة 20سم, ارتفاع 10سم, زاوية ميل90طول كتف الميل 15 سم, أي بمسطح 150 % 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 (2×1×60, م)علي سبعة صواني شبكية لوضع المواد المطلوب تجفيفها عليها حيث يمر الهواء الساخن من المسخن الشمسي عبر الصواني عن طريق شفاط هواء كهربي (50وات) مركب بأعلى سقف المجفف علي قمة مخروط يساعد في إجراء سحب الهواء الرطب إلي الجو في حالة عدم وجود كهرباء بالموقع. وتصل أقصي درجة حرارة في هذا المجفف صيفا بالقاهرة إلي 50م بحمولة 20كجم ومعدل تصرف هواء بالحمل الطبيعي 50م3/ساعة وبشفاط الهواء 200م3/ساعة.

المجفف الشمسي الرأسي ذو التهوية المزدوجة

5 – المجفف الشمسي الأفقي ذو الطراز النفقي المضغوط

تتكون وحدة التجفيف من مجمع شمسي أفقي ممتد بطول 10م وعرض 1م وارتفاع 20سم حيث تتصل بدايته بمدخل متدرج مركب عليه نفاخ هواء كهربي (350وات/220فولت) يعطي أقصي تصرف 1000م3ساعة. كما تتصل نهايته بموجة نصف دائري عند مدخل المجفف الشمسي الذي له نفس أبعاد المجفف الشمسي وملاصق وموازي له(ويطلق عليه مجفف نفقي مضغوط لأن ارتفاعه لا يزيد عن 20سم). هذا وقد صنع الهيكل الأساسي من كمر الحديد المجلفن ذو قطاع طوليا, المربوط عرضيا كل 1 متر بمواسير حديد مجلفن, ويفترش القاع والجوانب ألواح عزل حراري من الاستيروبور (3سم) المغطاة بالبلاستيك, أما الموجه النصف دائري فمن الصاج المجلفن. وغطي جسمي المسخن والمجفف بنوافذ مفصلية (1×1م) مغطاة بزجاج شفاف) (4مم), كما تستقر20 سينية شبكية بطول المجفف عند منتصف ارتفاعه ويتميز هذا المجفف ببساطة تكوينه ورخصه, وتبلغ حمولته 2كجم/م2 للأعشاب والأوراق الخضراء, 5 – 10كجم/م2 للخضروات, 10 – 15كجم/م2 للفاكهة.

وقد تم تجربته في تجفيف محاصيل زراعية في موسم الصيف (متوسط درجة حرارة الجو 30م ورطوبة نسبية 50 وشدة تشميس 650وات/م2 خلال النهار, مع معدل تصرف هواء قدره 1000م3/ ساعة وكانت أقصي درجة حرارة للهواء الساخن عند مخرج المجمع الشمسي 70م). ولبعض العينات كانت نسبة المحتوي الرطب عند بداية التجفيف ونهايته كجم بخار ماء/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), جزر أصفر 0,073/6,56 – (10 ساعات), نعناع 0,069/5,29 (2,5 ساعة).