مهندسی بیوسیستم ایران
سال:1396 | دوره:48 | شماره:2 |تعداد مقالات:15

یکی از ویژگی های بسیار مهم در مواد غذایی خشک شده، قابلیت جذب آب آنها می باشد. هر چقدر توانایی محصول در جذب آب بیشتر باشد، نشان دهنده آن است که محصول در شرایط بهتری خشک شده است. لذا شرایطی که در آن محصول تولید شده آب بیشتری جذب کند بهترین شرایط به حساب می آید. دانسیته توده فشرده و غیر فشرده از مهم ترین پارامترهایی هستند که در مورد پودرها اندازه گیری می شوند. این امر از لحاظ حمل  و نقل، انبارداری و بسته بندی در صنعت، حائز اهمیت است. در این پژوهش اثرات سه عامل دما (35، 45 و 55 درجه سلسیوس)، دبی هوای خشک کردن (0.024، 0.016 و 0.008 متر مکعب بر ثانیه) و استفاده از پمپ حرارتی یا عدم استفاده از آن بر درصد بازجذب آب، دانسیته توده فشرده و دانسیته توده غیر فشرده گشنیز در قالب آزمایش فاکتوریل و بر پایه طرح کاملا تصادفی در سه تکرار بررسی شد. به علاوه، نتایج به دست آمده با روش خشک کردن سنتی مقایسه شد. نتایج نشان داد که دما، دبی هوای خشک کن، به کارگیری پمپ حرارتی و اثر متقابل آنها در سطح 1% بر میانگین درصد بازجذب آب نمونه های خشک شده گشنیز و چگالی پودر آن تاثیر معنی داری دارند. به علاوه، محصول خشک شده در خشک کن مجهز به پمپ حرارتی کیفیت بهتری نسبت به روش سنتی دارد. همچنین، دمای 55 درجه سلسیوس و دبی هوای0.024  متر مکعب بر ثانیه موجب بهبود کیفیت محصول  شد که می تواند به عنوان تیمار مطلوب در تولید گشنیز خشک پیشنهاد گردد.

زنجیره تامین، شبکه ای از واحدهاست که برای تولید و تحویل کالاها و خدمات از تامین کنندگان شروع شده و به مشتریان ختم می شود و هدف آن کاهش هزینه ها و افزایش سطح خدمت دهی است. تعاونی کمباین داران به عنوان توزیع کننده ماشین های کشاورزی نقش مهمی در کاهش ضایعات ناشی از تاخیر در برداشت دارند. حساسیت محصولات کشاورزی در شرایط محیطی که دائما در حال تغییر است ضرورت واکنش های مناسب تعاونی ها را دو چندان کرده است. لازمه واکنش موثر به این تغییرات، دست یابی به چابکی است. در این پژوهش پارامترهای چابکی، در مطالعات پیشین شناخته شد. پرسش نامه ای به منظور شناسایی مهم ترین پارامترهای چابکی در زنجیره توزیع تعاونی تهیه و تکمیل گردیده و با استفاده از روش آنتروپی - مجموع ساده وزین رتبه بندی شدند، که پس از محاسبه A*، سه پارامتر حساسیت و پاسخگویی به بازار و مشتری، سرعت انجام کار و معرفی محصول جدید با مقدار 0.08620 در درجه اول اهمیت قرار گرفتند و برنامه ریزی صحیح، کاهش هزینه ها، ادغام وظیفه ها و فرآیند، به کارگیری IT، رضایت مشتری، انعطاف پذیری، کیفیت انجام خدمات و توسعه مهارت های کارکنان به ترتیب با مقادیر 0.082328، 0.077243، 0.074230، 0.073355، 0.071509، 0.069464، 0.065749 و 0.063601 در رتبه دوم تا نهم قرار گرفتند.

در این مطالعه پتانسیل محیط های جو، جو-مالت و مالت برای رشد و زنده مانی دو گونه لاکتوباسیلوس (لاکتوباسیلوس دلبروکی، لاکتوباسیلوس پاراکازئی) جهت تولید نوشیدنی فراسودمند بررسی شد. سپس تاثیر فرایند تخمیر بر فعالیت آنتی اکسیدانی و محتوای فنول کل سه محیط ارزیابی شده و با همتایان غیر تخمیری خود مقایسه گردید. نتایج نشان داد باکتری های انتخابی به خوبی در سه محیط رشد کرده به طوری که طی 10 ساعت اول تخمیر pH محیط ها تا حدود 4.25 کاهش یافت. بالاترین جمعیت میکروبی (9.7 log CFU/ml) در محیط مالت به دست آمد. محتوای فنول کل و فعالیت آنتی اکسیدانی محیط ها طی تخمیر به طور قابل توجهی افزایش یافته و محیط مالت تخمیر شده توسطلاکتوباسیلوس پاراکازئی بالاترین میزان فنول کل (83.96 میلی گرم معادل گالیک اسید در 100 میلی لیتر) و فعالیت ضد رادیکالی (IC50=0.26ml) نشان داد. به علاوه بیشترین زنده مانی (1.2x106CFU/ml) در محیط مالت تخمیر شده با لاکتوباسیلوس دلبروکی ثبت شد.

اندازه گیری دبی جرمی با استفاده از حسگرهای خازنی به عنوان روش ارزان و سریع توسعه یافته است. اما پیش بینی دبی جرمی به علت وابستگی پاسخ حسگر به عوامل مختلف و پیچیدگی اثر این عوامل دشوار است، لذا در این مطالعه پتانسیل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی (ANFIS) و تکنیک های رگرسیون چندگانه (MR) برای پیش بینی دبی جرمی شلتوک با استفاده از سنسور خازنی مورد بررسی قرار گرفت. بسامد، رطوبت و ولتاژ خروجی به عنوان متغیرهای ورودی و دبی جرمی به عنوان خروجی در توسعه مدل ها به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که ANN دارای بالاترین ضریب همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده و واقعی است (R2=0.927). ضریب همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده و واقعی برای ANFIS برابر با (R2=0.909) است. نتایج نشان می دهد که تکنیک های ANN و ANFIS به طور بالقوه می تواند برای پیش بینی دبی جرمی محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار گیرند.

امروزه استفاده از پوشش های خوراکی زیست تخریب پذیر با اهمیت است. در این مطالعه از پوشش های بر پایه کربوکسی متیل سلولز حاوی نانورس و اسانس نعناع برای تخم مرغ استفاده شد. بدین منظور ابتدا ترکیب پوشش با طرح مرکب مرکزی بر اساس مقاومت به کشش، کشش پذیری و نفوذپذیری به بخار آب بهینه سازی شد. نمونه بهینه شامل 3.48 درصد نانورس و 1.35 درصد اسانس بود. سپس کاهش وزن،pH  سفیده، شاخص هاو و زرده تخم مرغ های با پوشش کربوکسی متیل سلولز، با پوشش بهینه و بدون پوشش (شاهد)، با یکدیگر طی نگهداری در شرایط یخچال و محیط مقایسه شدند. بررسی نتایج نشان داد که ویژگی های کیفی تخم مرغ های پوشش داده شده با زیست پلیمر بهینه با افت کمتری طی مدت نگهداری در یخچال و محیط، نسبت به نمونه شاهد همراه بودند. در نتیجه استفاده از این نوع پوشش  همراه با کنترل دمای نگهداری، میزان ماندگاری تخم مرغ را به مقدار زیادی افزایش می دهد.

امروزه تقاضا برای محصولات با کیفیت بالا افزایش یافته و استانداردهای سختگیرانه ای برای سلامت آنها وضع می شود. لذا برای ارتقاء صادرات انواع محصولات کشاورزی، استفاده از فن آوری های پیشرفته پس از برداشت، برای تعیین سریع تر، موثرتر و دقیق تر کیفیت و سلامت محصولات ضروری می باشد. در این تحقیق، روش تصویربرداری ابرطیفی در محدوده 400 تا 1000 نانومتر، برای تشخیص سیب های آفت زده توسط کرم سیب، بکار برده شده است. پس از تهیه نمونه های آفت زده و انتقال آنها به آزمایشگاه، تصاویر تحت شرایط کنترل شده گرفته شدند. سپس طیف بازتابی میانگین از نواحی مطلوب استخراج و پیش پردازش گردیده و در نهایت با استفاده از چندین تکنیک یادگیری ماشین شامل تحلیل تفکیک خطی،  -kنزدیکترین همسایه و درخت تصمیم گیر طبقه بندی نمونه ها انجام گرفت. نتایج نشان داد جداسازی میوه های آفت زده با نرخ کلاس بندی 96% و 94% برای نمونه های سالم و آفت زده امکان پذیر بوده و بهترین نرخ کلاس بندی برای روش درخت تصمیم گیر بدست آمد. همچنین طول موج های بهینه برای توسعه تصویربرداری چندطیفی استخراج گردیدند. نتایج این پژوهش بیانگر کارآیی بالای تصویربرداری ابرطیفی در جداسازی غیرمخرب سیب های آفت زده برای استفاده در ماشین های درجه بندی می باشد.

فرایند خشک شدن یک محصول، علاوه بر شرایط بیرونی مانند دما و جریان هوا به بافت داخلی آن نیز بستگی دارد. برش هویج در جهات مختلف قطعاتی با ساختار سلولی متفاوت ایجاد می کند که می تواند در رفتار خشک شدن این محصول اثرگذار باشد. در این پژوهش اثر عواملی مانند نوع تیغه در سه مدل لبه صاف، اره ای و کنگره ای، جهت برش در سه جهت افقی و مورب و عمودی و در دو ضخامت 3 و 6 میلی متر بر مدل های سینتیک خشک شدن بررسی شد. پس از انجام آزمایشات داده ها در 7 مدل رایج خشک کردن برازش شد. نتایج نشان داد در تمام تیمارها مدل لگاریتمی با R2≥0.98 ، RMSE≤0.04و SSE≤0.02 فرایند خشک شدن را بهتر تفسیر می کند. همچنین ضرایب انتشار رطوبت بدست آمده نشان داد در قطعاتی با ضخامت 6 میلی متر بیشترین ظریب نفوذ 5.07 مترمربع بر ثانیه برای تیغه کنگره دار در جهت مورب و در ضخامت 3 میلی متر بیشترین ضریب نفوذ 2.55 مترمربع بر ثانیه برای برش با تیغه کنگره دار در جهت طولی به دست آمد که می توان این روش را به عنوان روش مناسب برش برای تهیه هویج خشک پیشنهاد کرد.

امروزه مواد خام زیستی به عنوان منبع انرژی تجدید پذیر، سوخت و غیره با توجه به بومی و در دسترس بودن مورد استفاده قرار گرفتند. میانگره حاوی گلوکان است و برای تولید الکل مناسب می باشد. حال آنکه گره با درصد لیگنین و سلولز بالا برای شرکت هایی که نیاز به حرارت و انرژی دارند مناسب می باشد. بنابراین جداسازی اجزای مواد زیستی ارزش این مواد را افزایش خواهد داد. بعلاوه یکنواختی مواد اولیه عملیات کنترل و پردازش را کارآمدتر و عمر تجهیزات فرآوری را بهبود خواهد بخشید. هدف از این پژوهش جداسازی گره و میانگره به صورت خودکار است. به این منظور با استفاده از پردازش تصویر و با دانستن این موضوع که افت ناگهانی در مقادیر خاکستری، در امتداد محور اصلی قطعه ای از ساقه نیشکر، می تواند نشان دهنده گره بر روی آن قطعه باشد، عملیات جداسازی صورت پذیرفت. بر اساس نتایج دقت سامانه بینایی ماشین بیش از 98% به دست آمد.

در مقایسه با هیومات ها، فولوات ها به دلیل اندازه و وزن مولکولی پایین شان، نقش مهم تری در کمک به فعالیت های بیولوژیکی و متابولیکی گیاهان دارند. بنابراین جداسازی فولوات ها از ترکیبات هیومیکی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه برای اولین بار، از یک سامانه فراپالایش غشایی برای جداسازی فولوات های با وزن مولکولی کمتر از 5 کیلودالتون از محلول های قلیایی ترکیبات هیومیکی استخراج شده از زغال سنگ استفاده شده است. برای افزایش راندمان جداسازی غشایی، ابتدا میکروذرات نامحلول هیومین از محلول های قلیایی هیومات/فولوات با یک دستگاه سانتریفوژ جداسازی شدند. سپس، اثرات پیش تیماری سانتریفوژ بر راندمان جداسازی سامانه غشایی ارزیابی شد. در این راستا، شار تراوه فولوات و گرفتگی غشا شامل انواع مقاومت های گرفتگی RT) و (Rf، درصد گرفتگی غشا (Fouling%)، مکانیسم های غالب گرفتگی و شاخص بلوکه شدن (i) تعیین گردیدند. نتایج این مطالعه نشان داد که پیش تیماری سانتریفوژ با حذف و جداسازی میکروذرات نامحلول هیومین و کاهش میانگین اندازه ذرات خوراک به مقدار 34 درصد، باعث افزایش شار تراوه فولوات به میزان 65.14 درصد می شود. همچنین گرفتگی غشا در این فرآیند به مقدار 11 درصد کاهش می یابد. علاوه بر این، با سانتریفوژ کردن محلول قلیایی هیومیکی، مکانیسم بلوکه شدن میانی به جای مکانیسم تشکیل کیک در فرآیند برقرار شد. نهایتا برای بررسی دقیق پدیده گرفتگی غشا، از میکروسکوپ الکترونی پویش گر (SEM) استفاده شد که نتایج بدست آمده از ریزنگاره هایSEM، نتایج تئوری حاصل شده از مقاومت ها و گرفتگی غشا را تایید نمودند.

بخش عمده ای از گیاهان زنده را آب تشکیل می دهد و به همین دلیل تغییر در میزان آب به شکل افزاینده ای، رشد و متابولیسم گیاهان را تحت تاثیر قرار می دهد. این مساله سبب می شود تا مکانیزم های متعددی جهت حفظ رشد گیاهان در شرایط سخت کم آبی و تنش های ناشی از آن مورد توجه قرار گیرند. در این پژوهش نشان داده شد که سامانه خودکار آبیاری طراحی شده قادر است تا با بررسی پارامترهای رنگی و مورفولوژیکی گیاه، میزان پژمردگی را اندازه گیری و بر اساس آن، نیاز گیاه به آب را تشخیص و نهایتا در راستای بهبود وضعیت گیاه اقدام نماید. در این مطالعه گیاه گلخانه ای حسن یوسف برای انجام آزمایش انتخاب شد. مطابق آنالیز آماری صورت گرفته مشخص گردید که میان پارامترهای اندازه گیری شده در دوره پژمردگی در مقایسه با حالت شادابی گیاه، در سطح احتمال 5% تفاوت معنی دار وجود دارد. سامانه کنترل هوشمند تشخیص نیاز آبی گیاه را به ترتیب با صحت، حساسیت، تشخیص و دقت 97%، 94%، 96% و 95% انجام داد. این مساله نشان از توانایی سامانه پیشنهاد شده به منظور اندازه گیری و سنجش پژمردگی گیاه و کنترل میزان آب مورد نیاز آن را دارد.

فرآیند تبدیل شلتوک به برنج سفید شامل عملیاتی است که از مرحله خشک کردن تا مرحله درجه بندی روی برنج انجام می گیرد. شکست برنج شاخص ترین افت تبدیل در کشور ما به شمار می رود. پاربویلینگ با ژلاتینه کردن نشاسته برنج و پر کردن ترک های دانه برنج باعث افزایش مقاومت دانه برنج و در نتیجه آن درصد شکستگی به نحو چشمگیری کاهش و ضریب تبدیل و درصد برنج سالم افزایش می یابد. اخیرا استفاده از امواج مایکروویو در عملیات پابویلینگ مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این پژوهش اثر چهار فاکتور رقم در دو سطح (شیرودی و هاشمی)، دمای خیساندن در دو سطح (60 و 70 درجه سلسیوس)، توان مایکرویو در دو سطح (600 و 900 وات) و مدت گرمادهی در دو سطح (2 و 4 دقیقه) بر ضریب تبدیل و درصد برنج سالم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش دمای خیساندن، ضریب تبدیل به طور معنی داری افزایش یافت. ضریب تبدیل در رقم شیرودی به طور معنی داری بیشتر از هاشمی می باشد. با افزایش توان مایکروویو درصد برنج سالم نیز به طور معنی داری افزایش یافت. بیشترین ضریب تبدیل و درصد برنج سالم در هر دو رقم مربوط به دمای خیساندن 60 درجه سلسیوس، توان 900 وات و مدت گرمادهی 2 دقیقه می باشد.

در این مطالعه، برهم کنش یک چرخ محرک با ناهمواری های صلب با در نظر گرفتن پارامترهای سرعت پیشروی، بار روی چرخ، لغزش چرخ، و شکل هندسی مانع و ارتفاع آن بررسی گردید. نیروی وارده بر چرخ در قالب دو مولفه افقی و عمودی با استفاده از یک آزمونگر تک چرخ و در محیط انباره خاک در گروه مکانیک بییوسیستم دانشگاه ارومیه اندازه گیری و ثبت شده است. نتایج حاکی از آن بود که موانع با هندسه  مختلف و با عرض و ارتفاع یکسان، از نظر ایجاد نیروی وارده بر چرخ با یکدیگر متفاوت بوده و به ترتیب موانع مثلثی با میانگین نیروی 5.3 کیلونیوتن، قوسی با میانگین نیروی 5.5 کیلونیوتن و ذوزنقه ای با میانگین نیروی 5.6 کیلونیوتن کمترین تا بیشترین نیرو را دریافت نموده اند. آزمونها در قالب یک آزمایش فاکتوریل نشان داد اثر سرعت پیشروی تنها بر مولفه عمودی نیروی وارده بر چرخ معنی دار بوده است اما افزایش ارتفاع مانع و همچنین افزایش بار عمودی به صورت معنی داری منجر به افزایش مولفه های افقی و عمودی نیرو گردیده است. مقایسه دو حالت با وجود لغزش و بدون آن نشان داد که چرخ محرک دارای لغزش مثبت، نیروی افقی و عمودی بیشتری را نسبت به چرخ فاقد لغزش با شرایط مشابه دریافت می کند.

در پژوهش حاضر، عملکرد فنی و اقتصادی شش روش مختلف تبدیل برنج دانه بلند (رقم شمیم) در استان فارس و تاثیر آنها بر ارزش غذائی برنج بررسی شد. در هر روش، توان مورد نیاز، شدت جریان و انرژی الکتریکی مصرفی، ظرفیت سیستم، راندمان تبدیل، میزان شکستگی و ترک برنج، درصدهای پروتئین، خاکستر و چربی، مقدار کلسیم و آهن اندازه گیری شد. برای ارزیابی اقتصادی، از روش تحلیل نهایی منفعت به هزینه، استفاده شد. نتایج ارزیابی فنی نشان داد که تیمار استفاده از دستگاه سفیدکن سایشی افقی + سفید کن تیغه ای، مناسب ترین روش تبدیل برنج قهوه ای به برنج سفید در شلتوک رقم شمیم بود. همچنین در این تیمار، انرژی الکتریکی مصرفی کمتر، ظرفیت سیستم و راندمان تبدیل بیشتر می باشد. از نظر ارزش غذایی برنج، نتایج نشان داد که عناصر چربی، پروتئین و آهن در تیمارهای مختلف تفاوت معنی داری با یکدیگر داشتند و بیشترین مقدار چربی در تیمار 3 وجود داشت. از نظر پروتئین و آهن بیشترین مقدار به ترتیب در تیمارهای 6 و 5 وجود داشت. نتایج ارزیابی اقتصادی نشان داد که تیمار 6 نسبت به سایر تیمارها اقتصادی تر می باشد و پس از آن به ترتیب تیمارهای 3، 2، 4، 1 و 5 قرار داشتند.

در سال های اخیر پیشرفت و توسعه دستگاه های هدایت خودکار در ماشین ها، به افزایش علاقه برای برنامه ریزی مسیر به کمک ابزارهای محاسباتی هوش مصنوعی منجر شده است. مزارع کشاورزی دارای اشکال و طرح های مختلف و متنوعی می باشند. در مزارع مثلثی چون طول مسیرها در تمام مزرعه یکسان نیست، بدست آوردن الگوی مناسب حرکت نسبت به مزارعی که شکل چهار وجهی دارند، مشکل تر می باشد. هدف این پژوهش، شبیه سازی برنامه ریزی مسیر بهینه آن لاین به منظور کاهش مسافت و زمان غیرمفید ماشین می باشد. در این مقاله با استفاده از الگوریتم ژنتیک و نرم افزار Matlab 2013، الگویی بهینه برای حرکت ماشین های کشاورزی هدایت خودکار در مزارع مثلثی شبیه سازی، و در نهایت این الگوی بهینه در قالب نمودار با الگوهای سنتی مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان  داد که الگوی بهینه با اجتناب از دور زدن های طولانی، قادر  است مسافت غیرمفید را تا 51 % و زمان غیرمفید را تا 54% نسبت به الگوهای تردد مرسوم کاهش دهد.

با هدف بهبود کیفیت نان بربری، اثر افزودن کنجاله کنجد (12.5-0 درصد) و پلی ساکارید محلول در آب سویا (2-0 درصد) بر برخی ویژگی های فیزیکوشیمیایی (رطوبت، پروتئین، چربی، فیبر و خاکستر، حجم مخصوص، سفتی و پیوستگی) و حسی نان به عنوان متغیرهای وابسته با استفاده از روش سطح پاسخ بررسی گردید. نتایج نشان داد افزودن کنجاله کنجد مقادیر خاکستر، پروتئین، چربی، فیبر و رطوبت نان را بطور معنی داری افزایش داد در حالیکه سفتی و پیوستگی بطور معنی داری کاهش یافت. همچنین مشاهده شد که افزودن پلی ساکارید محلول در آب سویا میزان رطوبت را افزایش و سفتی و حجم مخصوص نمونه ها را بطور معنی داری کاهش داد. همچنین کنجاله کنجد و پلی ساکارید محلول در آب سویا اثر معنی دار مثبتی بر پذیرش کلی نمونه ها داشتند. براساس نتایج بهینه سازی و مدل بدست آمده، استفاده از 6.43 درصد کنجاله کنجد و 0.62 درصد پلی ساکارید محلول در آب سویا می تواند نان بربری با بهترین کیفیت و ویژگی های تغذیه ای و حسی را تولید نماید.