مهندسی بیوسیستم ایران
سال:1400 | دوره:52 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

با توجه به عدم حضور خورشید از غروب تا طلوع، استفاده از سامانه­های ذخیره­سازی انرژی اهمیت قابل توجهی پیدا می کنند. در این پژوهش یک استخر خورشیدی با مقطع دایره­ای به ارتفاع 120 و قطر 110 سانتی­متر ساخته شده و استحصال گرما در آن توسط مبدل­های گرمایی داخلی و خارجی از ناحیه پائینی استخر انجام شد. برای دریافت پایدار گرما، در مبدل گرمایی خارجی از پارافین واکس به عنوان ماده تغییر­ فاز دهنده (PCM) استفاده گردید. آزمون­ها در دو روز، بدون ماده PCM و با PCM بررسی و تحلیل شدند. تخلیه گرمایی پارافین واکس حدود 12 ساعت زمان برد. به منظور تحلیل تفاوت­های دمایی نقطه مرجع مبدل گرمایی خارجی، داده­ها با استفاده از آزمون تی در دو گروه مستقل از طریق نرم افزار SPSS 16 در سطح معناداری (P˂ 0.05)  مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت (t= 2.09 , p=0.04) که این اختلاف معنادار شد. بازده انرژی سامانه بدون PCM و با PCM به ترتیب 0/76% و  6/84% بدست آمد لذا در آزمایش با استفاده از مواد تغییر فاز دهنده بازده انرژی بیشتری حاصل شد. همچنین بازده اکسرژی سامانه در آزمایش بدون PCM و با استفاده از PCM به ترتیب 9/11% و 9/15% بدست آمد که نشان می­دهد با مواد تغییر فاز دهنده بازده اکسرژی بیشتری حاصل می­شود.

در این تحقیق به منظور شکستن پوسته سخت و خشبی فندق و خارج کردن مغز به صورت سالم و کامل از آن، دستگاه فندق­شکن مخروطی با محور عمودی طراحی، ساخت و ارزیابی گردید. در طراحی و ساخت دستگاه فندق شکن محاسبات و طراحی دستگاه بر اساس داده های خواص فیزیکی و ملاحظات خواص مکانیکی فندق انجام شد. اساس کار دستگاه برای انجام این فرآیند بر اساس دو پوستۀ مخروطی هم محور است که مخروط خارجی (ضد کوبنده) روی شاسی ثابت و مخروط داخلی (کوبنده) با محور عمودی دارای حرکت دورانی است. دانه­های فندق در فضای بین دو مخروط در ناحیه فعال شکست تحت اثر نیروهای فشاری و برشی قرار گرفته و پوسته چوبی شکسته شده و مغز به صورت سالم خارج شود. عملکرد دستگاه در قالب آزمایش فاکتوریل با طرح پایۀ کاملاً تصادفی با سه فاکتور، رطوبت فندق در دو سطح 5/8 و 0/5 درصد (بر پایه تر)، طبقۀ اندازۀ فندق در سه سطح اندازه­بندی ریز (کوچک­تر از 14 میلی­متر)، متوسط (بزرگ­تر از 14 و کوچک­تر از 16 میلی­متر) و درشت (بزرگ­تر از 16 میلی­متر) و سه سطح سرعت دورانی 150، 200 و 250 دور در دقیقه با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که اثر رطوبت و طبقه اندازه فندق بر درصد مغزهای سالم و تلفات کلی مغز در سطح 1 درصد معنی­دار بود، لکن اثر سرعت دورانی معنی­دار نشد. به طور کلی درصد فندق سالم در رطوبت­های 5 و 5/8 درصد به ترتیب 1/86 و 1/92 درصد بود. عملکرد دستگاه در تولید مغز سالم برای طبقه اندازهای ریز، متوسط و به ترتیب 2/87، 5/89 و 6/90 درصد بود.

در این پژوهش یک خشک­کن مایکروویو-جریان هوای گرم با سامانه کنترل برخط چگالی توان برای خشک کردن برگه موز توسعه داده شد. این خشک­کن دارای بخش­های اندازه­گیری برخط جرم، تصویربرداری و مدارکنترل توان مایکروویو می­باشد. کنترل توان مایکروویو توسط یک سامانه شامل برد آردینو، رله حالت جامد (SSR) و برنامه کنترلی در محیط MATLAB انجام گرفت. در این پژوهش آزمایش­ها با پنج سطح چگالی توان ثابت 4، 5، 6، 7 و 8 وات بر گرم برای بررسی سینتیک تغییرات محتوای رطوبتی و توان ورودی به مایکروویو انجام گرفت. همچنین یک الگوریتم پردازش تصویر برای محاسبه درصد سوختگی برگه­های موز توسعه داده شد. برای مدل­سازی تغییرات محتوای رطوبتی از 7 مدل ریاضی استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل لگاریتمی با بیشترین مقادیر R2 (9831/0-9966/0) و کمترین مقادیر RMSE (01646/0- 02679/0) دارای بهترین دقت مدل­سازی برای داده­ها آزمایشگاهی می­باشد. همچنین روند تغییرات توان با زمان برای ثابت ماندن چگالی توان در حین فرآیند، مانند تغییرات محتوای رطوبتی در همه تیمارها شکل نمایی به خود گرفت. ارزیابی کیفی محصول نهایی نشان داد که تیمارهای با چگالی توان 6، 7 و 8 بترتیب دارای 12، 24 و 29 درصد سوختگی در مقایسه با تیمارهای 4 و 5 وات بر گرم بدون سوختگی بودند.

هدف این پژوهش تولید ماست فراسودمند با استفاده از ایزوله پروتئین سویا بود. از سطوح 5/0، 0/1 و 5/1 درصد (حجمی/وزنی) ایزوله پروتئین سویا در ماست کم­چرب استفاده شد و ویژگیهای فیزیکی شیمیایی (pH، اسیدیته، ماده خشک بدون چربی، آب­اندازی، ویسکوزیته)، میکروبی (کپک و مخمر) و حسی (رنگ، سفتی، طعم، ترشی، تندی، کهنگی و کپکی و پذیرش­کلی) در روزهای اول، هفتم، چهاردهم و بیست و یکم بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت ایزوله پروتئین سویا موجب افزایش معنی­دار اسیدیته، ماده خشک بدون چربی و ویسکوزیته و کاهش معنی­دار در آب­اندازی ماست شد، اما بر pH تاثیر معنی­دار نداشت (05/0 > p). مطلوب­ترین ویژگیهای حسی در روزهای اول آزمون و در نمونه­های ماست کنترل و نمونه­های حاوی 5/0 و 0/1 درصد ایزوله پروتئین سویا مشاهده شد (05/0 < p). نتایج نشان داد که استفاده از ایزوله پروتئین سویا می­تواند به دلیل وجود ترکیبات تغذیه­ای مناسب به عنوان یک پیشنهاد در تولید صنعتی ماست کم چرب فراسودمند در نظر گرفته شود.

در این تحقیق تاثیر فرآیند شفاف­سازی غشایی اولترافیلتراسیون بر شاخص­های کیفی، ترکیبات زیست فعال و ویسکوزیته آب انار مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، آب انار پس از پیش تیمار اولیه با روش کلاسیک شفاف­سازی تحت تیمار شفاف­سازی اولترافیلتراسیون قرار گرفت و اثر شاخص­های عملیاتی شامل: دما (20 و 30 درجه­سلسیوس) و فشار (5/1، 0/2 و 5/2 بار) بر شفافیت، ویسکوزیته، محتوی پکتین، آنتوسیانین، فنول، تانن و درصد مهار رادیکال­های آزاد DPPH آب انار مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که از نظر آنتوسیانین کل، تیمارهای دمای 20 درجه ­سلسیوس و فشار 0/2 بار و دمای 30 درجه ­سلسیوس و فشار 0/2 بار به ترتیب کمترین (8/2 درصد) و بیشترین (3/14 درصد) کاهش را داشتند. میزان فنول کل تیمارهای دمای 20 درجه­ سلسیوس و فشار 0/2 بار و دمای 30 درجه­ سلسیوس و فشار 0/2 بار به ترتیب کم­ترین (6564 میلی­گرم بر لیتر) و بیشترین (5697 میلی­گرم بر لیتر) مقدار بود. بیشترین کاهش در تانن کل در تیمار دمای 30 درجه ­سلسیوس و فشار 5/2 بار (50 درصد) بود. نتایج نشان داد که در همه تیمارها مقدار پکتین بیش از 98 درصد کاهش یافت و بیشترین شفافیت (5/96 درصد) نیز در تیمار دمای 20 درجه ­سلسیوس و فشار 5/2 بار مشاهده شد. بعلاوه، نتایج نشان داد افزایش فشار از 5/1 بار به 5/2 بار باعث کاهش معنی­دار مقدار ویسکوزیته در دمای 20 و 30 درجه سلسیوس شد (05/0>p). در نهایت، نتیجه­گیری شد که تیمار دمای 20 درجه­ سلسیوس و فشار 5/2 بار در شفاف­سازی غشاء اولترافیلتراسیون برای فرآیندآب انار مناسب می­باشد.

یکی از روش های متداول اندازه گیری مقاومت مکانیکی خاک، آزمون فروسنجی است. از این آزمون همچنین می­توان به عنوان یک روش ساده برای واسنجی پارامترهای خاک در شبیه­سازی­ با روش اجزا گسسته (DEM) استفاده نمود. در این مطالعه، یک مدل اجزا گسسته برای برهمکنش فروسنج با خاک لوم رسی توسعه داده شد و ارتباط بین شاخص مخروط و پارامترهای مدل اجزا گسسته با تغییر رطوبت و چگالی ظاهری خاک بررسی گردید. مدل تماسی هیبریدی فنر هیسترتیک – چسبندگی خطی برای شبیه سازی خاک استفاده شد. تحلیل حساسیت پارامترهای مدل نشان داد که چسبندگی، ضریب اصطکاک داخلی و استحکام تسلیم ذرات از مهم­ترین پارامترهای اثرگذار بر شاخص مخروط هستند. آزمون­های آزمایشگاهی با یک مخروط استاندارد با استفاده از دستگاه کشش- فشار در خاک قالب­گیری شده در دو رطوبت 11 و 16 درصد، هر کدام در دو سطح جرم مخصوص ظاهری 1000 و 1150 کیلوگرم بر متر مکعب انجام شد. با انطباق رابطه شاخص مخروط- عمق اندازه گیری شده و شبیه­سازی شده، مقادیری برای تنش تسلیم ذرات استخراج گردید که همبستگی بسیار قوی (97/0R2=) با بیشینه شاخص مخروط نشان داد. این نتایج با آزمون نشست صفحه ای در خاک نیز اعتبارسنجی شد. به عنوان یک نتیجه­گیری کلی، آزمون فروسنجی را می­توان برای واسنجی تنش تسلیم ذرات خاک در مدل اجزا گسسته به کار گرفت.