مهندسی بیوسیستم ایران
سال:1389 | دوره:41 | شماره:2 |تعداد مقالات:16

در این پژوهش عملکرد دو سامانه کنترل کشش مکانیکی و الکترونیکی خودکار در تراکتور مسی فرگوسن مدل 399 در شرایط مزرعه ای ارزیابی و مقایسه شد. تاثیر دو نوع سامانه کنترل (سامانه کنترل مکانیکی موجود بر روی تراکتور و سامانه کنترل الکترونیکی) در چهار سرعت پیشروی و سه مقدار کشش تنظیمی بر درصد لغزش، مصرف سوخت، نیروی فشاری در ساق وسط و عمق کار در حین شخم با گاوآهن برگردان دار سوار سه خیش با به کارگیری آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه شرکت تراکتور سازی تبریز با خاک شنی لومی بررسی گردید. نتایج آزمون مزرعه ای نشان داد که میانگین درصد لغزش و مصرف سوخت در حالت کنترل الکترونیکی در مقایسه با حالت مکانیکی کاهش معنی دار داشت. نیروی فشاری در ساق وسط و عمق کار در سامانه الکترونیکی نسبت به سامانه مکانیکی کاهش یافت و این امر به کاهش درصد لغزش و مصرف سوخت منجر شد. به طور کلی با افزایش سرعت پیشروی و کاهش مقدار کشش تنظیمی، مصرف سوخت کاهش یافت. درصد لغزش چرخ های محرک برای سامانه الکترونیکی در تمامی تیمارها زیر20  درصد بود در حالی که با سامانه مکانیکی، درصد لغزش به 39 درصد نیز رسید.

صدمات مکانیکی ناشی از ضربه بر روی دانه (بذر) محصولات کشاورزی که در طی برداشت، انتقال و دیگر فرآیندها رخ می دهد، موجب کاهش کیفیت آنها و افزایش ضایعات می گردد. صدماتی که در اثر ضربه به بذر وارد می شود، باعث کاهش قابلیت نگهداری، کاهش درصد جوانه زنی و قدرت رویشی بذر و در نتیجه کاهش عملکرد محصول می شود. صدمات وارده به بذر نخود (شکستگی و کاهش درصد جوانه زنی) در اثر ضربه، به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار مورد مطالعه قرارگرفت. تیمارهای مستقل شامل رقم نخود (آرمان، هاشم، Bivanij، ILC482 و Filip93-93) و سرعت ضربه (10، 20 و 30m/s) بود. نتایج نشان داد که تاثیر رقم و سرعت ضربه برروی صدمات وارده به بذرها معنی دار است (در سطح 1%). با افزایش سرعت ضربه از 10 به 30m/s صدمات وارده به بذر همه رقم های مورد مطالعه از 17.79 به %87.57 (61.72% شکستگی و 96.14% کاهش جوانه زنی)، افزایش یافته است. صدمات وارده به بذرها در اثر ضربه به صورت شکستگی بیشتر از صدمه ناشی از کاهش جوانه زنی، بخصوص در سرعت های بالاتر از 10m/sبود. در بین رقم های مورد مطالعه، بذر رقمFilip93-93 ، دارای بیشترین حساسیت از لحاظ کل صدمات بود (مجموع شکستگی و کاهش درصد جوانه زنی) و میزان صدمات وارده به آن 81.63% بود (72.48% شکستگی و 09.15% کاهش جوانه زنی) و رقم آرمان دارای کمترین میزان صدمات بود (47.35% شکستگی و 66.11% کاهش جوانه زنی).

در این تحقیق، پتانسیل تکنیک غیرمخرب طیف سنجی FT-NIR در تعیین میزان رطوبت و مواد جامد محلول خرمای شاهانی مورد ارزیابی قرار گرفت. طیف FT-NIR خرماها با استفاده از یک اسپکتروفوتومتر FT-NIR در وضعیت انعکاسی و در محدوده طول موجی 4000-12000 سانتیمتر معکوس (800-2500 نانومتر) به دست آمد. از سه روش متفاوت پیش پردازش (تصحیح پراکنش افزاینده، مشتق اول و مشتق دوم) برای حذف اطلاعات اضافی از طیف ها استفاده شد و اثر آنها در توانایی پیشگویی مدل، مورد مقایسه قرار گرفت. بهترین مدل های به دست آمده از روش حداقل مربعات نسبی(PLS) ، میزان رطوبت و مواد جامد محلول خرماها را با ضرایب تبیین به ترتیب برابر 977.0 و 973.0 و ریشه میانگین مربعات خطای کمتر از 4.1 درصد و 6.1 درجه بریکس پیش بینی کردند. مقادیر نسبتا بالای انحراف پیشگوی باقیمانده (RPD) به دست آمده از این تحقیق (4.7 و 4.6 برای به ترتیب تخمین میزان رطوبت و مواد جامد محلول) نشان دادند که تکنیک طیف سنجی FT-NIR می تواند به عنوان یک روش غیرمخرب، سریع و دقیق در تعیین رسیدگی خرماهای شاهانی مورد استفاده قرار گیرد.

خرما یکی از محصولات عمده کشاورزی ایران با مقادیر بالای کربوهیدرات است. در این پژوهش از ضایعات خرما به عنوان ماده اولیه برای تولید بیواتانول استفاده گردید. برای درک و آگاهی بهتر از چگونگی پیشرفت فرآیند تخمیر خرما مقدار کاهش قند، تولید بیواتانول و دی اکسید کربن در طی فرآیند مورد اندازه گیری قرار گرفته و سپس به وسیله روابط متداول ریاضی شبیه سازی گردید. برای انجام فرآیند تخمیر به شیره خرما با بریکس 75 آب اضافه گردید تا بریکس آن به 20 رسید. به شربت به دست آمده مخمر S.Cereviea و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد مخمر اضافه گردید. تخمیر در دمای 30±1°C صورت پذیرفت. بررسی روند تغییرات قند، بیواتانول، دی اکسید کربن در حین فرآیند تخمیر نشان داد که میزان تغییرات آنها در 5 روز اول با سرعت زیادی صورت گرفت و سپس به طور چشمگیری کاهش یافت و تا حدود 15 روز بعد از آن فرآیند تخمیر ادامه یافت و سپس متوقف شد. در پایان فرآیند میزان قند محلول از بریکس 20 به حدود 8 کاهش یافت. در مجموع میزان تولید بیواتانول از هر کیلوگرم شربت با بریکس 20 حدود 72 گرم بود. مجموع میزان گاز دی اکسید کربن 70 میلی لیتر بر لیتر رسید. مقایسه مدل های استفاده شده نشان داد که تمامی مدلها به خوبی با داده های آزمایشگاهی انطباق داشتند. ولی بهترین مدل برای شبیه سازی کاهش قند مدل لگاریتمی کاهشی (R2=0.99) و برای تولید بیواتانول و دی اکسید کربن مدل گمپرتز با R2 بزرگتر از 98.0 بود.

ایران بعد از ترکیه مقام دوم تولید زردآلو در جهان را داراست. به علت عدم رعایت اصول خشک کردن و بسته بندی و بی توجهی به نیازهای بازار جهانی امروزه کشورمان دارای مشکلاتی در امر صادرات این محصول می باشد. مشخصه های فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی مهمترین پارامترها در طراحی ماشینها و ادوات کشاورزی، سیستمهای اندازه بندی، انتقال، فرآوری و بسته بندی می باشند؛ لذا در این تحقیق خواص فیزیکی و مکانیکی میوه، هسته و مغز زردآلوی واریته مشهور قرمز شاهرود تعیین می شود. نتایج نشان داد که مقدار متوسط طول، عرض، ضخامت، قطر متوسط هندسی، جرم، حجم، کرویت برای میوه به ترتیب 34.52، 44.38، 39.38 و 42.42 میلی متر، 21.44 گرم، 87.45 سانتی متر مکعب و 07.81%؛ برای هسته به ترتیب 36.33، 89.14، 88.8 و 35.16 میلی متر، 35.1 گرم، 37.1 سانتی متر مکعب و 01.49% و برای مغز زردآلو به ترتیب 31.17، 32.9، 75.5 و 72.9 میلی متر، 41.0 گرم، 44.0 سانتی متر مکعب و 20.56% می باشد. میانگین ضریب اصطکاک استاتیکی بر روی ورق فولادی معمولی، ورق فولادی گالوانیزه و تخته چندلا به ترتیب 417.0 برای میوه، 426.0 برای هسته و 523.0 برای مغز زردآلوی قرمز شاهرود تعیین گردید. مدول الاستیک میوه 04.2 مگاپاسکال و برای هسته 13.175 مگاپاسکال تعیین گردید. کمترین نیروی شکست، تغییر شکل و انرژی مورد نیاز در واحد حجم هسته در راستای ضخامت و در محدوده رطوبت 3.0 تا 4.0 (بر مبنای خشک) به دست آمد. داده های به دست آمده از این تحقیق می تواند در طراحی و بهینه سازی تجهیزات برداشت، فرآوری و حمل و نقل، جداسازی و بسته بندی مورد استفاده مهندسان قرار گیرد.

انجیر سبز استهبان یکی از مهمترین اقلام صادراتی غیر نفتی ایران می باشد که مصرف آن به صورت خشک متداول است. خشک کردن، درجه بندی و انبار داری از مهمترین مراحل پس از برداشت انجیر است که برای انجام مراحل فوق آگاهی از خواص فیزیکی این محصول ضروری است. اثر رطوبت بر روی ابعاد، کرویت، میانگین هندسی اقطار و جرم حجمی دانه ای در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین جرم حجمی توده ای و تخلخل در چهار چیدمان مختلف ارزیابی شد. افت فشار در بستر انجیر در 11 نرخ عبور جریان هوا مورد مطالعه قرار گرفت. کلیه اندازه گیری های ذکر شده در سه سطح رطوبتی 74.5، 40.20 و 08.34 درصد بر پایه خشک، انجام شد. نتایج نشان دادند که کلیه پارامترهای ذکر شده به استثنای تخلخل و جرم حجمی دانه ای با افزایش رطوبت افزایش یافته اند در حالی که دو خاصیت ذکر شده در رطوبت های بالاتر مقادیر کمتری را نشان می دهند. همچنین مشاهده شده است که در یک نرخ عبور جریان هوای داده شده، افزایش رطوبت موجب افزایش افت فشار در توده انجیر می گردد. برای پیش بینی افت فشار در بین مدل های ریاضی ارزیابی شده، مدل ارگان به عنوان بهترین مدل (با بیشترین  R2و کمترین RMSE و P%) برای تبیین رابطه نرخ عبور جریان هوا و افت فشار در بستر انجیر انتخاب گردید.

طراحی مکانیزم های برداشت و پس از برداشت محصولات کشاورزی مستلزم دانستن خواص فیزیکی و آئرودینامیکی محصول است. در این تحقیق خواص فیزیکی و آئرودینامیکی لوبیای چیتی بومی استان فارس شامل مشخصه های ابعادی و شکل (قطرهای بزرگ، متوسط، کوچک، قطر متوسط هندسی و درجه کرویت)، ضریب اصطکاک استاتیکی، سرعت حد، ضریب بادبردگی و عدد رینولدز جریان هوا در شناورسازی دانه لوبیا در سه سطح رطوبتی 8، 12 و 16 درصد بر مبنای تر تعیین گردید. ضریب اصطکاک استاتیکی بر روی 4 سطح شیشه، چوب، ورق گالوانیزه و پلکسی گلاس با استفاده از روش سطح شیب دار اندازه گیری شد. خواص آئرودینامیکی به روش شناور سازی برای 3 گروه اندازه تعیین شدند. آزمایش ها به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کامل تصادفی انجام شدند. بر اساس نتایج تجزیه آماری، مقادیر خواص فیزیکی و آئرودینامیکی اندازه گیری و محاسبه شده به طور معنی داری تحت تاثیر محتوای رطوبتی قرار داشتند (P<0.01)، به طوری که کمترین مقادیر خواص آئرودینامیکی مربوط به رطوبت 8 درصد بر پایه تر بودند. لیکن گروه های ابعادی مختلف اختلاف معنی داری از نظر خواص آئرودینامیکی نشان ندادند. جنس سطح اثر معنی داری بر ضریب اصطکاک استاتیکی داشت و بیشترین مقدار این فراسنجه (0.44) مربوط به ورق گالوانیزه به دست آمد. ضریب اصطکاک استاتیکی بر روی تمامی سطوح طبق یک رابطه خطی برازش شده با ضریب تعیین بالا (0.83 تا 0.93) با رطوبت افزایش یافت. میانگین سرعت حد، ضریب بادبردگی و عدد رینولدز جریان به ترتیب برابر با 79.13 متر بر ثانیه، 0.74 و 88.8438 به دست آمد.

برنج یکی از محصولات مهم کشاورزی می باشد. با توجه به اهمیت سالم ماندن دانه برنج در طی فرآیند شالی کوبی و تاثیر شرایط خشک کردن بر میزان شکستگی برنج در طی فرآوری، کنترل دقیق شرایط خشک کردن آن مهم می باشد. هدف از این مطالعه ارایه مدل سینتیک خشک شدن شلتوک رقم فجر می باشد. برای این منظور آزمایشاتی در پنج سطح دمای 30 تا 70 درجه سلسیوس و چهار سطح سرعت هوای 0.25 تا یک متر بر ثانیه و در سه تکرار (جمعا 60 سری آزمایش) بر روی توده بستر نازک شلتوک داخل خشک کن مورد بررسی قرار گرفت. رطوبت محصول در شروع خشک شدن در تمامی آزمایش ها در حدود 27 درصد (بر پایه خشک) بود. رطوبت تعادلی با توجه به رطوبت نسبی و دمای خشک کن از معادلات هم دمایی تجربی مرسوم محاسبه شد. رطوبت توده محصول در طی خشک شدن هر 5 ثانیه توسط یک ترازوی دیجیتالی اندازه گیری و در رایانه ذخیره شد. نمودارهای نسبت رطوبت و آهنگ خشک شدن در طی خشک کردن به دست آمد. مدل سینتیک خشک شدن توده شلتوک با هشت مدل تجربی رایج و بر اساس سه شاخص آماری شامل ضریب تعیین، مربع کای و RMSE با هم مقایسه شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل آماری حاکی از آن است که برای شلتوک رقم فجر مدل تقریب پخش نسبت به سایر مدل ها از دقت بالاتری برخوردار است. مقدار ضریب تعیین این مدل در دماهای 30، 40، 50، 60 و 70 درجه سلسیوس به ترتیب برابر 0.996، 0.998، 0.999، 0.999 و 0.999 بود که نشان می دهد مدل تقریب پخش می تواند با دقت بالایی تغییرات رطوبت شلتوک را شبیه سازی کند.

در این پژوهش، رفتار خشک شدن و تاثیر شرایط مختلف خشک کردن (4 سطح توان مایکروویو 360، 600، 840 و 1200 وات و 4 سطح فشار خلا 200، 400، 600 و 800 میلی بار) توسط خشک کن مایکروویو - خلا بر تمایل به از دست دادن رطوبت، ضریب انتشار رطوبت موثر و مقادیر انرژی فعال سازی در میوه آلبالو مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس یافته‎ های این بررسی ضریب انتشار رطوبت موثر میوه آلبالو بین 10-9×3.21 تا 20.00510-9× متر مربع بر ثانیه به دست آمد. انرژی فعال سازی با استفاده از یک رابطه نمایی بر مبنای رابطه آرینوس محاسبه شد که بیشترین و کمترین میزان انرژی فعال سازی به ترتیب 91.23 و 23.21 وات بر گرم به دست آمد. انرژی فعال سازی به دست آمده در خشک کن مایکروویو - خلا برای میوه آلبالو در سطوح مختلف توان و خلا در سه روش متفاوت بسیار به یکدیگر نزدیک بود.

منحنی های همدمای جذب و دفع رطوبت پودر پسته ایرانی (رقم امیری) در دماهای 15، 25، 35 و 40 درجه سلسیوس با استفاده از روش وزن سنجی ایستا ترسیم و بیشترین پسماند در دامنه فعالیت آبی 0.2-0.7 مشاهده شد. از مدل های ریاضی بت (Bet)، گاب (Gab)، اسوین (Oswin)، اسمیت ((Smith، هندرسون (Henderson) و هالسی  (Halsey) استفاده و داده های حاصل از آزمون ها مورد برازش قرار گرفتند که از میان آنها مدل اسمیت بهترین برازش را نشان داد. گرمای ایزوستریک جذب و دفع نیز با استفاده از رابطه ترمودینامیکی کلازیوس-کلاپیرون محاسبه و به صورت نموداری ترسیم گردید. همچنین با استفاده از معادله گاب و منحنی های همدمای جذب و دفع رطوبت، رطوبت تعادلی برای دماهای مذکور محاسبه و شرایط بهینه برای انبارداری این نوع پودر پسته پیشنهاد گردید.

پروفیل دما طی مرحله نمک پاشی، به دلیل اثر آن بر فعالیت میکروبی و آنزیمی نقش مهمی را در کیفیت پنیر بازی می کنند. در این تحقیق یک مدل سه بعدی برای توصیف انتقال حرارت در پنیر فراپالایش شده با استفاده از حل عددی قانون دوم فوریه با روش تفاضل محدود (مبنا شمای صریح) به عنوان تابعی از عوامل درونی (دما و ترکیب شیمیایی پنیر در هر نقطه در داخل پنیر) و عوامل بیرونی (دما، رطوبت نسبی و سرعت حرکت هوای محیط نگهداری) توسعه داده شد. نتایج مقایسه پروفیل های دمای پیش بینی شده با نرم افزار MATLAB با داده های اندازه گیری شده، نشان داد که همبستگی بالایی بین مقادیر پیش بینی شده توسط مدل و مقادیر آزمایشی وجود دارد.

در این تحقیق اثر مواد لیپیدی اسید استئاریک و اسید اولئیک بر ویژگی های مکانیکی، نفوذپذیری و ریزساختاری فیلم های حاصل از کازئینات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. از امولسیفایرهای اسپان 80 و 85 به منظور ایجاد امولسیون مناسب جهت تهیه مخلوط پایه ی فیلم استفاده گردید. قدرت کشش، درصد افزایش طول و مدول الاستیک برای فیلم  A(فیلم ها ی شاهد) و فیلم B (امولسیون شده) تعیین و مقایسه شد. نتایج نشان داد که حضور اسیدهای چرب اولئیک و استئاریک سبب کاهش قدرت کشش و کاهش مدول الاستیک شده در صورتیکه E% را افزایش می دهد. همچنین نتایج حاصل از آزمون نفوذپذیری به بخار آب نشان داد که حضور اسیدهای چرب اولئیک و استئاریک به میزان زیادی (بیش از 50 درصد) سبب کاهش نفوذپذیری به بخار آب در فیلم B می شود. مطالعه ریزساختار نیز حضور اسید چرب استئاریک را روی سطح داخلی و خارجی فیلم تایید کرد که این امر کاهش نفوذ پذیری به بخار آب در فیلم حاوی مواد لیپیدی را توجیه می کند.

به منظور تعیین بهترین روش و شرایط آنزیم بری تولید چای سبز، از برگ سبز چای موجود در منطقه، آزمایشی به صورت کرت های خرد شده در زمان بر پایه طرح آماری بلوک های کامل تصادفی با شش تیمار و سه تکرار در زمان های برداشت متفاوت انجام شد. در تهیه چای سبز از دو روش متداول، آنزیم بری با بخار و برشته کردن استفاده گردید. برگ سبز چای از بوته های هیبرید ایستگاه تحقیقاتی شهید اسلامی مرکز تحقیقات چای کشور (واقع در لاهیجان) با دست برداشت شد. تیمارها شامل دو روش آنزیم بری برشته کردن و بخاردهی، هر یک دارای سه سطح متفاوت از نظر مدت زمان اعمال حرارت بودند. تیمار برشته کردن در سطوح زمانی 8، 12 و 16 دقیقه و آنزیم بری با بخار در سطوح زمانی 2، 4 و 6 دقیقه انجام شد. چای سبز تولید شده از نظر صفات کیفی شامل رنگ نوشابه، امتیازات حسی، درصد مواد جامد محلول در آب، پلی فنل (تانن)، کلروفیل و ازت مورد آزمون قرار گرفت. داده ها به کمک نرم افزار آماری SAS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج آزمایش ها نشان داد، دو روش آنزیم بری برشته کردن و بخاردهی از نظر رنگ نوشابه حاصل از دم آوری چای، درصد مواد جامد محلول در آب و مقدار ازت در چای سبز با یکدیگر اختلاف معنی داری ندارند. اما در روش برشته کردن مجموع امتیازات حسی و امتیاز مربوط به پارامترهای ظاهر چای خشک، عطر و طعم نوشابه حاصل از دم آوری چای بیشتر از روش آنزیم بری با بخار بود. میزان تجزیه کلروفیل در روش بخاردهی بیشتر از روش برشته کردن بود. با افزایش مدت زمان برشته کردن خصوصیات حسی، درصد مواد جامد محلول در آب و ازت کاهش نشان داد.