مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی
سال:1381 | دوره:3 | شماره:10 |تعداد مقالات:7

خشک نمودن مصنوعی شلتوک برنج یکی از روشهای متدوال نگهداری آن است. خشک کردن سریع می تواند شکستگی و ترکهای داخلی در دانه شلتوک ایجاد کند که این ترکها زمینه را برای شکسته شدن کامل دانه در طول عملیات بعدی فراهم می کند. فرآیند خشک کردن باید تنظیم شده باشد در نتیجه باید طراحی طوری انجام و یا اصلاح شود که مقدار خسارت حاصل از خشک کردن کاهش یا به حداقل ممکن برسد. این مساله نیاز به شرح دقیق روش فرایند خشک کردن دارد. در این قماله معادلات انتقال حرارت و جرم (به صورت خطی و غیر خطی) با هم تلفیق شده و با فرض متقارن بودن شکل دانه، دستگاه معادلات سیستم انتقال حرارت معادله سازی شد و با نوشتن برنامه رایانه ای به زبان فرترن، مدلها (خطی و غیر خطی) حل گردیدند. برای صحت مدلهای نتایج استخراج شده، به وسیله خشک کن آزمایشگاهی، توده بستر نازک شلتوک برنج رقم بینام خشک گردید. در طول مدت خشک کردن بستر نازک، دمای سطح شلتوک هر پنج ثانیه یکبار اندازه گرفته شد. مدلها نیز با توجه به ورودی های حاصل از شرایط آزمایشگاهی با گام های پنج ثانیه حل شد. برای هر پنج ثانیه داده های خروجی مدل خطی و غیر خطی با داده های آزمایشگاهی به صورت توامان در سطح 5% مقایسه شد. بین داده های مدل خطی و آزمایشگاهی، اختلاف معنی دار وجود داشت لیکن، بین داده های مدل غیر خطی و آزمایشگاهی، اختلاف معنی دار نبوده است. در نتیجه داده های حاصل از مدل غیر خطی قابل استناد بوده و به وسیله برنامه تدوین شده بر اساس مدل غیر خطی می توان دمای دانه و شیب دما در داخل دانه را طی فرایند خشک کردن با توجه به شرایط خشک شدن به دست آورد. شیب دما را می توان به طور مستقیم در تجزیه تنشهای وارد بر دانه شلتوک مورد استفاده قرار داد و دمای حاصله در طی دوره خشک کردن را می توان به منظور بررسی کیفیت و مطالعات شبیه سازی خشک نمودن دانه شلتوک به کاربرد.

استفاده از مواد شیمیایی و آلاینده های زیست محیطی یکی از معضلات جامعه بشری است. محققین برای سلامت انسان، حفظ محیط زیست و تولید محصولات کشاورزی مرغوب و با کیفیت مطلوب، روش های غیر شیمیایی متعددی را برای جایگزینی با روشهای شیمیایی مورد مطالعه و بررسی قرار داده اند. در این تحقیق اثرات تیمارهای مرکب قارچ کش، پوشش های پلی اتیلن و گرما درمانی (Curing) بر روی عمر انباری پرتقال با پوشش پلی اتیلن به همراه گرما درمانی برای کنترل پوسیدگی های پنی سیلیومی و به حداقل رساندن کاهش وزن میوه مفید است. پوشش پلی اتیلن به خوبی از کاهش وزن میوه ها جلوگیری نمود و گرما درمانی به تنهایی سبب کاهش وزن میوه ها نسبت به سایر تیمارهای آزمایشی گردید. میزان کل مواد جامد محلول (TSS) میوه ها در طول دوره انبارداری دربیشتر تیمارها روند کاهشی نشان داد. اسید قابل تیتر (TA) در تیمارهای مرکبی که در آنها از پوشش پلی اتیلن استفاده شده بود در طول مدت انبارداری افزایش یافت لیکن در تیمارهای مرکبی که در آنها از گرما درمانی استفاده شده بود در سطح احتمال 1% کاهش یافت. گرمادرمانی به تنهایی یا به همراه پوشش پلی اتیلن باعث افزایش نسبت TSS/TA شد. در طول دوره انبارداری میزان ویتامین C به طور ثابتی در کلیه تیمارها به جز شاهد افزایش یافت. در تیمارهایی که گرمادرمانی و همچنین همراه با پوشش پلی اتیلن بر روی آنها اعمال شده بود رنگ پوست پرتقال ها به طور معنی درای کم رنگ تر گردید. پوشش میوه ها با پلی اتیلن، نرم شدن میوه ها را به تعویق انداخت. کمترین امتیاز طعم مربوط به تیمارهایی بود که در آنها از قارچ کش، پوشش پلی اتلین نوع B و گرما درمانی استفاده به عمل آمده بود لیکن بالاترین امتیاز طعم و مقبولیت کلی به ترتیب برابر 66.5 و 70.3 مربوط به تیمار پوشش پلی اتیلن نوع A بود. با توجه به نتایج این تحقیق، استفاده از پوشش پلی اتیلن نوع A به همراه گرما درمانی در جهت حفظ کیفیت و دوره ماندگاری میوه ها به عنوان جایگزین روشهای شیمیایی توصیه می گردد.

بخش غیر اشباع خاک اهمیت فراوانی در چرخه آب در طبیعت دارد. یکی از مهم ترین شاخص هایی که ویژگی های این بخش را به صورت کمی بیان می کند، منحنی مشخصه رطوبتی خاک است که در بسیاری از پژوهش ها به عنوان اطلاعات پایه مورد استفاده قرار می گیرد. لیکن، اندازه گیری مستقیم آن پر هزینه و وقت گیر بوده و نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی ویژه ای دارد. به همین دلیل در سالهای اخیر تلاشهایی فراوان صورت گرفته تا با استفاده از ویژگی های زودیافت خاک و بدون نیاز به اندازه گیری مستقیم، بتوان آن را با دقتی قابل قبول تخمین زد. هدف از این پژوهش، اشتقاق توابع انتقالی به منظور برآورد منحنی مشخصه رطوبتی و پارامترهای معادله وان گنوختن از ویژگی های زودیافت خاک بوده است. به همین منظور 27 نمونه خاک با بافت لوم از سری های خاک منطقه کرج انتخاب گردید. منحنی مشخصه رطوبتی این خاکها در مکش های 0، 10، 33، 100، 300، 500 و 1500 کیلوپاسکال با استفاده از دستگاه صفحات فشاری به دست آمد. پارامترهای معادله وان گنوختن که متغیرهای وابسته را تشکیل می دهند نیز با استفاده از نرم افزار RETC تعیین شدند. ویژگیهای زودیافت خاک شامل فراوانی نسبی ذرات خاک ( به روش هیدرومتری)، جرم ویژه ظاهری (به روش پارافین) و کربنات کلسیم معادل (به روش کلسیمتری) اندازه گیری شدند. مناسبترین ترکیب از متغیرهای مستقل برای برآورد متغیرهای وابسته با استفاده از روش رگرسیون با بهترین زیر مجموعه انتخاب و معادلات رگرسیونی (همبستگی) با روش چند متغیره خطی به دست آمدند. نتایج حاصله نشان داد که توابع انتقالی خاک در برآورد رطوبت های معادل در مکش های 0، 10، 33، 100، 300، 500، 1500 کیلوپاسکال کارآمد می باشند. مقایسه منحنیهای رطوبتی اشتقاق یافته با ارقام واقعی (اندازه گیری شده) همبستگی معنی دار(P=0.001)  نشان داد. برآورد رطوبت های معادل نقطه های ظرفیت زراعی (FC) و پژمردگی دایم (PWP) همبستگی بالایی (P=0.001) با مقادیر اندازه گیری شده نشان دادند، لیکن این همبستگی برای همه دامنه پیوسته رطوبت قابل استفاده (AW) مشاهده نگردید.

یکی از مراحل مهم در فرایند تولید برنج، مرحله خشک کردن شلتوک است. انتخاب روش صحیح خشک کردن و دقت انجام این کار تاثیر زیادی بر روی کیفیت محصول و میزان ضایعات آن دارد. این امر مهم باعث گردیده تا روش های مختلفی برای خشکاندن محصولات کشاورزی و مخصوصا برنج، پیشنهاد گردد که وجود خشک کن های مختلف، مبین این مطلب است.هر گاه در این دستگاه ها کنترل لازم، بر روی میزان رطوبت نهایی دانه صورت نپذیرد ممکن است رطوبت گیر بیشتر و یا کمتر از حد لازم موجب افزایش ضایعات و کاهش کیفیت شود. عدم کنترل عوامل موثر در فرایند خشک کردن باعث ترک خوردن دانه های برنج در خشک کن می شود که هنگام پوست گیری و سفید کنی در کارخانه شالیکوبی منجر به خرد شدن برنج و پدید آمدن ضایعات کمی و کیفی قابل توجه می گردد. بنابراین کنترل رطوبت محصول مورد فرآوری یکی از عوامل کلیدی در فرآیند خشکاندن است. در این راستا تعیین روابط بین رطوبت محصول، درجه حرارت و رطوبت نسبی هوای خروجی از خشک کن در طول دوره فرآوری دارای اهمیت ویژه است. زیرا بر اساس «پایش» مستمر این متغیرها می توان به تنظیم مناسب خشک کن دست یافت.به منظور تعیین روابط بین عوامل موثر در فرآیند خشکاندن شلتوک به روش متناوب تحقیقاتی انجام شد که نتایج آن در این مقاله ارایه می شود. در این مطالعه ثبت داده های رطوبت دانه، دما و رطوبت نسبی هوای خروجی از دستگاه خشک کن، منجر به تدوین روابط ریاضی حاکم بر عوامل ذکر شده گردیده است.بر اساس تحلیل نتایج به دست آمده، روابط بین رطوبت نسبی و دمای هوای خروجی با زمان هر دو خطی و رابطه بین رطوبت دانه با زمان از نوع درجه دوم بوده است. همچنین روابط رطوبت دانه - دمای هوای خروجی و رطوبت دانه - رطوبت نسبی هوای خروجی، از نوع معادلات درجه دوم می باشند. بدین ترتیب می توان با اندازه گیری دما یا رطوبت نسبی هوای خروجی از خشک کن، رطوبت محصول را در هر زمان تخمین زد بدون این که نیازی به نمونه برداری مکرر از شلتوک مورد فرآوری باشد.

ضریب بازده آبشویی (f) از عوامل مهم و موثر در تعیین و شناخت عکس العمل خاک به فرآیند آبشویی و خروج نمک های محلول از نیمرخ خاک و همچنین مبین کفایت عمق آب کاربردی برای شستشو و جابجایی املاح و در نهایت کاهش میزان شوری و سدیمی بودن خاک است. این ضریب یکی از اجزا اصلی لیکن نامعین (مجهول) معادلات و روابط بیلان آب و املاح در خاک و معادله های تجربی است که برای تعیین مقدار آب مورد نیاز آبشویی در معادله های بیان شده منظور و در برنامه ریزی برای آبشویی املاح و جلوگیری از شوری ثانوی و حفظ تعادل نمک در اراضی تحت آبیاری نقش مهمی را ایفا می نماید.در این تحقیق به کمک بسته نرم افزاری NPLEC (Numerical Prediction of Leaching Efficiency Coefficient) ضریب بازده آبشویی خاک های منطقه رودشت اصفهان تعیین گردید. بسته نرم افزاری NPLEC با حل عددی سه مدل ریاضی ارایه شده برای فرآیند آبشویی املاح قادر به برآورد نظری ضریب بازده آبشویی نیمرخ و یا لایه های مختلف خاک و در نهایت تغییرات شوری پس از مراحل مختلف آبشویی می باشد.برای این منظور آزمایش های صحرایی آبشویی در منطقه رودشت به عنوان یکی از دشت های شور و سدیمی حوضه زاینده رود در استان اصفهان انجام شد. داده های مزرعه ای حاصل از نتایج آزمایشهای آبشویی همراه با سایر داده های مورد نیاز مدل نظیر حد ظرفیت مزرعه، رطوبت اولیه و وزن مخصوص ظاهری خاک به مدل وارد و ضریب بازده آبشویی خاک تعیین گردید.بر اساس نتایج حاصل از مدل ضریب بازده آبشویی نیمرخ خاک (لایه 125-0 سانتیمتری) و لایه های سطحی و زیر سطحی (50-0 و 100-50 سانتیمتری) و لایه های متوالی (25-0، 50-25، 75-50، 100-75،125-100 سانتیمتری) به ترتیب برابر f5=0.05, f4=0.05, f3=0.05, f2=0.2, f1=0.8, fsub.=0.85, fsur.=0.55, f=0.7  تعیین گردیده است.مقایسه نتایج بسته نرم افزاری NPLEC و آزمایش های مزرعه ای آبشویی نشان داد اگرچه کلیه مدلهای بسته نرم افزاری نتایج خوبی را ارایه می نمایند لیکن مدل NPLEC3 به دلیل فرضیات به کار رفته در آن با شرایط واقعی خاک مطابقت بیشتری داشته و مقادیر شوری محاسبه شده با مقادیر مشاهده ای هم آهنگی نزدیکتری دارد.

در ایران از زمان به کارگیری ادوات مکانیکی در مرحله کوبش محصول برنج، فقط از یک نوع خرمنکوب استفاده می شود. که در طول کار با این ماشین نیروی انسانی زیادی مورد نیاز است. در ارتقا فناوری آن تا به حال هیچگونه کوششی به عمل نیامده است.خرمنکوب مورد استفاده (Hold-on Thresher) بوده و طراحی آن به گونه ای است که در هنگام کار، ساقه محصول با دست طوری نگهداشته میشود که در اثر ضربات دندانه های کوبنده بر روی دانه، عمل کوبش انجام می شود. نگهداشتن محصول با دست طاقت فرسا و در بعضی موارد با خطراتی به همراه است.برای رفع مشکل مذکور، خرمنکوبی با سیستم تغذیه مکانیکی ساخته شد. این ماشین قادر است محصول برنج را با میزان رطوبت بالا (رطوبت خوشه و رطوبت ساقه به ترتیب حداکثر 23 و 75 درصد بر پایه ماده خشک) و به طور مداوم کوبش نماید. به علت وجود سیستم تغذیه مکانیکی در این ماشین، انسان ارتباطی با کوبنده ندارد و بدین جهت ایمنی بیشتری برای کاربر تامین می شود.اجزا مختلف ماشین بر اساس ظرفیت کوبش تقریبی 300 کیلوگرم در ساعت دانه شلتوک برنج طراحی و ساخته شد و توان مورد نیاز آن معادل 2659.5 وات (3.56 اسب بخار) می باشد.