مهندسی بیوسیستم ایران
سال:1394 | دوره:46 | شماره:2 |تعداد مقالات:14

هدف از این مطالعه بررسی تاثیرات زیست محیطی تولید پنبه در استان گلستان با روش ارزیابی چرخه حیات بود. اطلاعات اولیه از پنبه کاران گلستانی از طریق پرسشنامه و به صورت حضوری در سال زراعی 91-1390 جمع آوری شد. پرسشنامه ها حاوی سوالاتی درباره میزان مصرف نهاده های گوناگون و عملکرد پنبه در منطقه بودند. تاثیرات زیست محیطی براساس سه واحد کارکردی تولید یک تن زیست توده، تولید 1000 مگاژول انرژی، و کسب ده هزار تومان درآمد خالص بررسی شدند. تاثیرات زیست محیطی در قالب هفت گروه تاثیر گرمایش جهانی، اسیدیته، اوتریفیکاسیون خشکی، تخلیه منابع فسیلی، تخلیه منابع آبی، تخلیه منابع فسفات، و تخلیه منابع پتاس بررسی شدند. نتایج نشان داد که اوتریفیکاسیون خشکی و تخلیه منابع فسیلی به ترتیب بیش ترین پتانسیل آسیب به محیط زیست را در قالب گروه های تاثیر زیست محیطی و تخلیه منابع داشتند. شاخص زیست محیطی (EcoX) برای تولید یک تن زیست توده، تولید 1000 مگاژول انرژی، و کسب ده هزار تومان درآمد خالص به ترتیب 0.832، 0.048، و0.036  محاسبه شد. شاخص تخلیه منابع (RDI) نیز برای تولید این سه واحد کارکردی به ترتیب 6.825، 0.396، و 0.296 به دست آمد.

با توجه به خواص منحصربه فرد شیر شتر، این محصول می تواند به عنوان غذاـ دارو مصرف شود. از این رو در این تحقیق به بررسی تولید ماست فراسودمند سین بیوتیک از شیر شتر پرداخته شد. در این مطالعه متغیرهای مستقل (در سه سطح) عبارتاند از:  b-گلوکان (عامل پری بیوتیک) 0-1-2 درصد، میزان چربی 0-2.50-5 درصد، میزان تلقیح باکتری های پروبیوتیک 0.5-1–1.5 درصد، در مدت زمان نگهداری 0-7-14 روز. کم ترین میزان آب اندازی ماست تولیدی (0 درصد)، با بیشترین درصد b گلوکان (3 درصد) و چربی ( 5درصد) به دست آمد. کمترین مقدار (pH=4.06) pH در ماست بدون چربی (چربی 0 درصد) با افزایش میزان تلقیح باکتری های پروبیوتیک ( 1.5درصد) و b -گلوکان (2 درصد) در روز چهاردهم مشاهده شد. با افزایش میزان  b-گلوکان و کاهش درصد چربی در روزهای اولیه نگهداری، زنده مانی باکتری های پروبیوتیک در حد مطلوب (cfu/mL) 107 در ماست تولیدی حاصل شد. بیشترین گرانروی با افزایش میزان  b-گلوکان (3 درصد)، درصد چربی (2.5 درصد) در روز هفتم نگهداری در محصول مشاهده گردید. طبق نتایج به دستامده از ارزیابی حسی محصول، با افزایش b -گلوکان در مدت زمان نگهداری، محصول تولیدی از طعم و پذیرش کلی بالاتری در بین مصرف کنندگان برخوردار بود.

دستگاه ساخته شده در این پژوهش، موقعیت مناسب ادوات خاک ورز را نسبت به سطح زمین در هر نقطه از زمین کشاورزی محاسبه می کند، سپس عملگر هیدرولیکی دستگاه وسیله کشاورزی را در موقعیت بهینه قرار می دهد. موقعیت بهینه ادوات با نرم افزار کنترل عمق نوشته شده برای دستگاه و با استفاده از داده های ورودی مانند عمق توسعه ریشه گیاه، نوع تراکتور و سرعت آن محاسبه می شود. دستگاه ساخته شده در عملیات خاک ورزی دقیق به وسیله زیرشکن آزمایش شد. میزان دقت دستگاه در اعمال عمق مد نظر در آزمایشگاه و زمین کشاورزی بررسی شد. فاکتورهای درنظرگرفته شده در آزمایشگاه، نوع تغییر عمق (افزایش یا کاهش)، و هفت مرحله تغییر عمق به اندازه 50 میلی متر در بازه صفر تا 350 میلی متر بود. در آزمون مزرعه ای علاوه بر دو فاکتور ذکرشده، فاکتور دنده حرکت نیز در نظر گرفته شد (دنده های 1، 2، و3 تراکتور مسی فرگوسن 399). میزان خطای دستگاه در آزمایشگاه 3.3 درصد برای افزایش و  3.83درصد برای کاهش عمق به دست آمد. میزان خطای به دستامده در زمین کشاورزی برای افزایش 4.19 درصد در دنده یک،  5.19درصد در دنده دو، و  5.78درصد در دنده سه محاسبه شد. خطای دستگاه در اعمال عمق مورد نظر در حالت کاهش عمق مقادیر  6.84درصد برای دنده یک،  4.67درصد برای دنده دو، و 6.41 درصد برای دنده سه به دست آمد.

با افزایش روزافزون جمعیت جهان و محدودیت در اراضی قابل کشت، افزایش عملکرد در واحد سطح ازطریق احداث گلخانه یکی از راه های اساسی تامین مواد غذایی بشر به شمار می آید. اما با توجه به آن که افزایش عملکرد بدون درنظرگرفتن مصرف انرژی بی معنی است، بنابراین محدودیت انرژی از چالش های اساسی است که بشر برای رسیدن به این هدف با آن مواجه است. با این رویکرد و با توجه به مصرف زیاد انرژی در تولیدات گلخانه ای، در مطالعه حاضر میزان مصرف انرژی و شاخص های انرژی در تولیدات خیار گلخانه ای استان تهران محاسبه و سپس کارایی انرژی واحدهای بررسی شده با روش تحلیل فراگیر داده ها (DEA) تجزیه و تحلیل شده است. داده های لازم در مطالعه حاضر ازطریق مصاحبه حضوری و تکمیل 160 پرسشنامه به روش نمونه گیری تصادفی ساده از گلخانه های تولید خیار استان تهران در سال 1391 جمع آوری شده است. نتایج مطالعه نشان داد که کارایی انرژی، بهره وری انرژی، انرژی خالص، و انرژی ویژه در واحدهای تحت بررسی به ترتیب برابر با 0.52، 0.65 کیلوگرم بر مگاژول، 73180- مگاژول در هکتار، و 1.52 مگاژول بر کیلوگرم است. سهم انرژی های مستقیم، غیرمستقیم، تجدیدپذیر، و تجدیدناپذیر از کل انرژی مصرفی نیز به ترتیب برابر 86، 14، 4، و 96 درصد محاسبه شد. همچنین نتایج مطالعه حاکی از آن است که گلخانه های تحت بررسی کارایی لازم را نداشتند، به طوری که در این واحدها افزایش در مصرف نهاده ها از افزایش در تولید پیشی گرفته است. بنابراین این امر سرانجام سبب کاهش کارایی مصرف انرژی در واحدهای مذکور شده است.

جذب روغن طی فرایند سرخ کردن از مهمترین جنبه های کیفی محصول است. هدف این پژوهش بررسی تاثیر دما بر محتوای روغن محصول نهایی و استنباط آن توسط مدل های تجربی بود. بدین منظور خلال های سیب زمینی در اندازه مشخص پس از آنزیم بری در سرخ کن مجهز به کنترل کننده دما در سه دمای 145، 160، و 175oC به مدت 60، 120، 180، و 240 ثانیه سرخ شدند. با ثبت تغییرات دمای سطحی و مرکزی طی فرایند با ترموکوپل و دستگاه ثبت داده، مراحل گوناگون آن از نظر زمانی تفکیک شد. روغن نمونه ها نیز با روش سوکسله استخراج و تغییرات آن با مدل های سنتیکی (مدل 1 و مدل 2) در نرم افزار MATLAB برازش شد. مدل ها با دو شاخص R2 و RMSE و معادله آرنیوس با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد مقدار محتوای روغن تعادلی (Oeq) به دستامده از برازش مدل ها با دما رابطه معکوس دارد که تایید کننده کاهش جذب روغن با افزایش دمای سرخ کردن بود. با آنالیز آماری داده های تجربی، دمای بحرانی برای کاهش جذب روغن نیز 160oC به دست آمد. محدوده زمانی پیش از اتمام مرحله جوشش سطحی محصول، به منظور کمترین جذب روغن، حدود 180-160 ثانیه برآورد شد.

استفاده از ایزومالت و مالتیتول به جای ساکارز در غذاها نقش مهمی در سلامت انسان همچون کنترل سطح گلوکز خون و مدیریت وزن دارد. در این تحقیق از پلی ال هایی مانند ایزومالت و مالتیتول به جای ساکارز در سه سطح (100، 85، 75 درصد) استفاده شد. اثر پلی ال ها بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی (اندازه حباب هوا در خمیر کیک، درصد رطوبت، فعالیت آبی، رنگ پوسته و مغز، سفتی بافت، حجم، و درصد تخلخل) و حسی کیک اسفنجی بررسی شد. نتایج نشان داد، جایگزینی کامل ساکارز با ایزومالت و مالتیتول موجب افزایش اندازه حباب های هوا در خمیر می شود (P<0.05). بزرگترین حباب ها در خمیر حاوی 100 درصد ایزومالت مشاهده شد. بیشترین میزان رطوبت و سفتی در نمونه حاوی 100 درصد مالتیتول به دست آمد (P<0.05). با افزایش غلظت پلی ال ها، روشنایی (اندیس (L پوسته کیک افزایش (P<0.05) و حجم و درصد تخلخل کیک کاهش یافت (P<0.05) در ارزیابی حسی، بالاترین امتیاز پذیرش کلی به کیکهای حاوی 75 درصد مالتیتول تعلق گرفت.

پتانسیل روش طیف سنجی عبوری (200nm-1100) به منظور ارزیابی کیفیت داخلی (تازگی) تخم مرغ سالم و دست نخورده در طول انبارداری در دمای  30±7oCو رطوبت 425 درصد بررسی شد. تعداد یک صد تخم مرغ برای اندازه گیری تازگی و جمع آوری طیف در طول زمان ذخیره سازی (تا 30 روز) استفاده شدند. دو مدل رگرسیونی میانHU  و ضریب زرده (YC) نسبت به زمان ذخیره سازی به ترتیب با ضریب همبستگی 0.86 و 0.96 توسعه داده شد. معادلات ذکرشده حاکی از افت شدید کیفیت تخم مرغ در خلال نگهداری در این شرایط است. علاوه بر این، روشی برای به دستاوردن ویژگی های طول موج براساس الگوریتم های ژنتیکی شرح و بسط داده شد. این روش توانایی حل مشکل استخراج موثرترین اطلاعات از ماتریس داده های ابعدی بالا را دارد. معادلات رگرسیونی با داده های خام و ویژگی های استخراج شده با الگوریتم ژنتیک، با پردازش های گوناگون (SNV، MSC، FFT، و همچنین مشتقات اول و دوم)، به دست آمد. نتایج نشان داد که معادلات رگرسیونی براساس الگوریتم ژنتیک و پردازش SNV و MSC می تواند طیف ها را در سه گروه طبقه بندی کند در حالی که با یک بار مشتق گیری، هر طیف روزانه می تواند در گروهی مجزا قرار گیرد.

در این تحقیق، تاثیر رقم، زمان برداشت، و اندازه میوه روی خصوصیات مکانیکی پوست، جرم مخصوص، و مقاومت انار در برابر بارگذاری فشاری بررسی شد. نتایج نشان داد سه رقم انار مطالعه شده (اردستانی، شیشه کپ و ملس) پوسته هایی با ضخامت های متفاوت داشته اند که این امر موجب تفاوت در نیروی لازم برای نفوذ میوه کامل انار به میزان 10 درصد می شد. رقم شیشه کپ ضخیم ترین پوسته را به نسبت دو رقم دیگر داشت. رقم های اردستانی و شیشه کپ به ترتیب مقاومت های 453 و 428 نیوتن در برابر نیرو های فشاری از خود نشان دادند. رقم ملس کمترین مقاومت را در برابر بارگذاری فشاری داشت که این مقاومت با گذشت زمان و تاخیر در برداشت به میزان 15 درصد کاهش پیدا می کرد. همچنین مشخص شد که با افزایش اندازه میوه جرم مخصوص به میزان 39 درصد کاهش و مقاومت آن در برابر بارگذاری فشاری، 25درصد افزایش می یافت.

به منظور بهبود بافت محصولات غذایی، هیدروکلوئیدها به طور گسترده به عنوان مواد ژل دهنده در سیستم های غذایی استفاده می شوند. دانه مرو دارای مقادیر شایان توجهی صمغ (موسیلاژ) با خواص عملکردی مناسب است. این موسیلاژ باعث بهبود خصوصیات رئولوژیکی، بافتی، و کاربردی غذاها می شود. در این پژوهش اثر روش های گوناگون خشک کردن شامل هوای داغ (40، 50، 60، 70، و 80 درجه سلسیوس)، خشک کن انجمادی، و تحت خلأ بر خصوصیات رئولوژیکی و بافتی صمغ دانه مرو بررسی شد. ویسکوزیته ظاهری محلول صمغ های خشک شده در سرعت برشی برابر 60 بر ثانیه در محدوده 0.162 تا 0.344 پاسکال ثانیه به دست آمد. با افزایش دمای هوای داغ از 40 به 80 درجه سلسیوس، مقدار ویسکوزیته ظاهری محلول صمغ ها از 0.271 به 0.162 پاسکال ثانیه کاهش یافت. مدل هرشل بالکلی به خوبی قادر به مدل کردن رفتار جریان صمغ دانه مرو در تمامی آزمایش هاست. روش خشک کردن موسیلاژ باعث تغییر خصوصیات بافتی ژل تهیه شده از صمغ شد و بیشترین مقدار عددی مرتبط با سفتی، نیروی چسبندگی، قوام، و چسبندگی بافت ژل تهیه شده مربوط به نمونه های خشک شده با خشک کن انجمادی بود که به ترتیب برابر با 78.2 گرم، 17.0 گرم، 794.4، و 159.2 گرم در ثانیه به دست آمد.

هیدروکلوئیدها (صمغ ها) در صنایع غذایی برای کنترل و بهبود بافت، طعم و افزایش پایداری به کار می روند. اکثر فرایندهای غذایی باعث تغییر در خصوصیات رئولوژیکی و بافتی مواد غذایی می شوند. در این پژوهش، اثر دماهای گوناگون بر تغییر رنگ، خصوصیات رئولوژیکی و بافتی (سفتی، چسبندگی و قوام) صمغ دانه بالنگو مطالعه شد. برای این منظور صمغ دانه بالنگو استخراج شد و غلظت  0.2درصد (وزنی ـ وزنی) برای بررسی خصوصیات رئولوژیکی و رنگ، و غلظت های 3 و 4 درصد (وزنی ـ وزنی) برای بررسی خصوصیات بافتی، از صمغ تهیه شد وتحت دماهای ( 25، 50، 75، 100، و 121 درجه سانتیگراد، 20 دقیقه) قرار گرفت. ویسکوزیته محلول های صمغ توسط ویسکومتر چرخشی بروکفیلد در دمای 25 درجه سانتیگراد اندازه گیری و با مدل های قانون توان، کاسون، و بینگهام برازش شد. نتایج برازش داده ها حاکی از رفتار سودوپلاستیک صمغ دانه بالنگو است و نمونه ها با ضریب همبستگی بالایی از مدل قانون توان تبعیت می کنند .(R2=0.99) صمغ بالنگو قابلیت مقاومت در برابر دمای بالا (121 درجه سانتیگراد) را نداشت ولی بافت ژل تهیه شده از این صمغ در برابر دماهای حرارتی مقاومت خوبی از خود نشان داد. مقادیر عددی سفتی و قوام ژل  3درصد صمغ دانه بالنگو پس از اعمال حرارت در دمای 121oC به ترتیب برابر 10.6 گرم و 32.48 گرم در ثانیه به دست آمدند. همچنین با افزایش دما میزان روشنایی نمونه ها کاهش یافت.

در این تحقیق تاثیر زیرشکنی خاک و فواصل گوناگون از محور زهکشی روباز در قالب طرح آماری کرت های نواری و در سه تکرار بر جرم مخصوص ظاهری، شاخص مخروط خاک، سرعت نفوذ آب به خاک، شوری عصارهاشباع خاک و عملکرد گندم بررسی شد. تیمار اصلی فاصله از محور زهکشی شامل سه فاصله 50-0، 100-50، و 150-100 متری و تیمار فرعی عملیات خاک ورزی شامل سه روش فقط استفاده از گاوآهن برگردان دار و بدون زیرشکنی خاک، زیرشکنی خاک به عمق 45-40 سانتیمتر، و زیرشکنی خاک به عمق 45-40 سانتیمتر+ گاوآهن برگردان دار انتخاب شدند. نتایج نشان داد که زیرشکنی خاک باعث کاهش پارامترهایی مانند شاخص مخروط خاک به میزان 25 درصد، جرم مخصوص ظاهری خاک به میزان 4 درصد، شوری عصاره اشباع خاک به میزان 25 درصد، و افزایش پارامترهایی مانند سرعت نفوذ آب به خاک به میزان 133 درصد، و عملکرد گندم به میزان 18 درصد شد.

هدف از این تحقیق پیش بینی میزان مصرف سوخت تراکتور ناشی از تغییرات عرض تیغه گاوآهن قلمی و تعیین رابطه ای بین نسبت ظاهری (D/W) و میزان مصرف سوخت است. بدین منظور از یک تراکتور  ITM-399و یک گاوآهن قلمی 9شاخه سوار با عرض تیغه های 5 و 10 سانتی متر استفاده شد. خاک لومی ـ رسی و محتوای رطوبت 9 درصد براساس وزن خشک بود. سه سطح عمق شخم زنی (10، 15، و 20 سانتی متر)، سه سطح سرعت پیش روی (3، 4، و 5 کیلومتر بر ساعت)، و سه تکرار در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از آزمون F در سطح احتمال 95درصد نشان داد که شیب نمودار بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده در مقایسه با خط 1:1 اختلاف معنی داری ندارد. نتایج حاصل از دو شاخص آماری NRMSE و MBE نشان از صحت و دقت قابل قبول معادله داشت.