مهندسی بیوسیستم ایران
سال:1394 | دوره:46 | شماره:4 |تعداد مقالات:12

به منظور کاهش مصرف آب در بخش کشاورزی، روش هایی با عنوان کم آبیاری، با اعمال سطح مشخصی از تنش آبی پیشنهاد می شود. مدیریت و کنترل دقیق سطح تنش آبی اعمال شده به گیاه، برای جلوگیری از افت شدید محصول، ضروری است. روش های مرسوم اندازه گیری تنش آبی، مانند هدایت روزنه ای، وقت گیر است و به نیروی متخصص و تکرار زیاد نیاز دارد. دمای سطح برگ یا کانوپی می تواند شاخصی از هدایت روزنه ای یا سطح تنش آبی باشد، ولی عوامل محیطی نیز نقش به سزایی در دمای کانوپی دارند. با مقایسه دمای کانوپی با دمای دو مرجع مصنوعی تر و خشک در شاخص تنش آبی گیاه (CWSI) از تاثیر عوامل محیطی کاسته می شود. ترموگرافی روشی نوین در اندازه گیری دما به صورت غیرتماسی است که دمای گیاه را بدون دخالت در فعالیت برگ ها خارج می کند. هدف اصلی این پژوهش استخراج شاخص تنش آبی گیاه با تصاویر ترموگرافی و بررسی توانایی آن در پیش بینی هدایت روزنه ای است. بدین منظور از درختان زیتون در پنج سطح کم آبیاری و از هر سطح سه درخت، تصویربرداری شد. مراجع تر و خشک نیز برای این منظور طراحی و در میدان دید دوربین قرار داده شد. نتایج نشان داد که این شاخص به خوبی قادر به پیش بینی هدایت روزنه ای (R2=0.83) درخت زیتون است.

 دف از این مطالعه تولید فیلم های نانوکامپوزیتی بر پایه پلی اتیلن سبک حاوی نانوذرات فلزی شامل نقره (Ag)، اکسید روی (ZnO)، و اکسید مس (CuO) و بررسی خواص مکانیکی و ضدمیکروبی آنها به عنوان فیلم های فعال در بسته بندی مواد غذایی برای کاهش شدت فرایندهای لازم در صنایع غذایی و میزان نگهدارنده های شیمیایی در غذا بود. در این پژوهش نانوذرات فلزی با یک درصد وزنی به فیلم های پلی اتیلنی که به روش اکستروژن مذاب تهیه شدند، اضافه شد. برای بررسی مورفولوژی سطح شکست نانوکامپوزیت از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. خواص مکانیکی فیلم با اندازه گیری استحکام کششی و ازدیاد طول تا نقطه شکست بررسی شد. میکروسکوپ الکترونی روبشی پخش همگن نانوذرات را در بافت پلیمری نشان داد. بررسی خواص مکانیکی فیلم ها نشان داد که فیلم های حاوی Ag بالاترین استحکام کششی و فیلم های حاوی CuO بیشترین ازدیاد طول تا نقطه شکست را داشتند. فیلم های دارای نانوذرات ZnO بیشترین میزان اشعه فرابنفش را جذب کردند. در بررسی خواص ضدمیکروبی فیلم ها که به روش شمارش کلنی انجام شد، کاهش 99.9 و 90 درصدی به ترتیب در تعداد باکتری های اشریشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس برای همه فیلم ها مشاهده شد. نانوذرات ZnO در مقابل استافیلوکوکوس اورئوس و نانوذرات CuO و Ag در برابر اشریشیاکلی موثرتر بودند.

ارزیابی کیفی محصولات کشاورزی از فاکتورهای بسیار مهم در ارتقای کیفیت آن ها است. در این تحقیق روشی مبتنی بر ترکیب پردازش تصویر و شبکه عصبی مصنوعی پیشنهاد شده است. جداسازی بادام های به هم چسبیده که با وضعیت های متفاوت به هم متصل شده اند، از جنبه های مهم در طراحی دستگاه های درجه بندی بادام هستند. بر این اساس، الگوریتمی مبتنی بر تکنیک پردازش تصویر برای استخراج نقاط بحرانی و رسم خطوط جداسازی به شکلی صحیح بین آن ها پیشنهاد شده است. نتایج نشان داد که این الگوریتم با دقت قابل قبولی بادام های به هم چسبیده را جداسازی کرد. در گام بعد به ترتیب 6، 36، و 36 ویژگی مرتبط با شکل، رنگ، و بافت از بادام استخراج و از روش PCA برای کاهش تعدادی از این ویژگی ها استفاده شد. سرانجام، به منظور طبقه بندی چهار کلاس بادام از روش شبکه های عصبی مصنوعی با ساختار 4-7-7-18 و میانگین دقت کل 96.92 درصد استفاده شد.

چای از مهم ترین گیاهان دارویی به شمار می رود که تاثیر فراوانی در درمان بیماری های قلبی ـ عروقی و سرطان دارد. فرایند خشک شدن برگ چای با جریان هوای گرم صورت می گیرد که مصرف انرژی زیادی دارد. هدف از این تحقیق بررسی روند خشک شدن برگ چای به کمک پیش تیمار فراصوت با توان بالا است. برای این منظور از برگ چای رقم هیبرید چینی استفاده شد. آزمایش های پیش فرایند خشک شدن در حمامی فراصوت با توان 70 وات و بسامد 28 کیلوهرتز در 4 سطح زمان موج دهی 10، 20، 40 و 60 دقیقه انجام شد. نرخ تغییر محتوای رطوبتی نمونه ها با پنج مدل لایه نازک خشک شدن برازش شد. براساس مقدارهای ضریب تبیین، میانگین مربعات انحراف، و ریشه میانگین مربعات خطا، مدل پیج به عنوان بهترین مدل برای توصیف رفتار خشک شدن برگ چای به کمک فراصوت شناخته شد. از مدل پیشنهادشده در این تحقیق می توان در مدل سازی خشک کن های ترکیبی ـ فراصوتی استفاده کرد.

به منظور اندازه گیری ویژگی های رسیدن و کیفیت درونی میوه از روش های مخرب و غیرمخرب گوناگونی استفاده می شود. روش های مخرب غالبا وقت گیر و پرهزینه اند. در این پژوهش توانایی روش طیف سنجی فروسرخ نزدیک به منظور پیش بینی ویژگی های کیفی ازقبیل مواد جامد حل شدنی، اسید قابل تیتر، pH، فنل کل، و آنتوسیانین عصاره انگور رقم بی دانه قرمز بررسی شد. بدین منظور پس از طیف سنجی نمونه های ده حبه ای انگور در ناحیه 900-1700nm آزمون های مرجع شیمیایی برای اندازه گیری پارامترهای مورد نظر انجام و مدل های کالیبراسیون برای ایجاد ارتباط بین داه های طیفی پیش پردازش شده و اندازه گیری های مرجع تدوین شدند. پیش پردازش های استفاده شده به صورت ترکیبی اعمال شدند. نتایج حاصل از اعتبارسنجی بهترین مدل ها گویای پیش بینی میزان مواد جامد حل شدنی با دقت بالا ( rcv=0.949و  (SDR=2.838و pH با دقت قابل قبول ( rcv=0.906و  (SDR=1.993توسط طیف سنجی فروسرخ نزدیک بود. اسید قابل تیتر و فنل کل توسط این روش غیرمخرب با دقت متوسط به ترتیب با rcv معادل با 0.772 و 0.822 و SDR معادل با 1.60 و 1. پیش گویی شدند. آنتوسیانین عصاره انگور رقم بی دانه قرمز توسط طیف سنجی فروسرخ نردیک قابل پیش بینی نبود.

خشک کردن محصولات کشاورزی فرایندی پیچیده با مصرف انرژی فراوان است. تامین انرژی لازم برای ادامه حیات، از چالش های پیش روی بشر است. در پژوهش حاضر، عملکرد خشک کنی خورشیدی مجهز به سامانه بازیافت حرارتی بررسی می شود. نرخ خشک شدن، بازده جمع کننده، مقدار مصرف انرژی، سهم انرژی خورشیدی، و سهم انرژی بازیافتی در سه سطح دما (45، 55، و 65 درجه سلسیوس) و سه سطح دبی هوای خشک کننده (0.04، 0.06، و 0.08 کیلوگرم بر ثانیه) محاسبه و مقایسه شدند. نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش دمای هوای خشک کننده، مصرف انرژی 25درصد کاهش یافت. همچنین، بالابردن دمای هوای خشک کننده از 45 تا 65 درجه سلسیوس موجب کاهش 24 درصدی در سهم انرژی خورشیدی و افزایش 20 درصدی سهم انرژی بازیافتی شد. بازده جمع کننده خورشیدی با افزایش دبی هوای عبوری و کاهش دمای خشک کنی بهبود یافت.

از مسائل بسیار مهم در مدیریت تولید، انتخاب بهترین گزینه برای انجام هرکدام از فعالیت های تولید به نحوی است که هزینه و زمان کمترین مقدار و بالاترین کیفیت ممکن را داشته باشد. با توجه به تعداد زیاد فعالیت ها و گزینه های انتخابی برای هر فعالیت، معمولا این انتخاب جواب منحصربه فردی ندارد و می توان با استفاده از تابع مطلوبیت و اختصاص دادن وزن هایی به زمان و هزینه و کیفیت، بهترین جواب را از بین جواب های به دست آمده انتخاب کرد. از آنجا که در دنیای واقعی عدم قطعیت وجود دارد، پس برای رسیدن به مدیریت دقیق بایستی به عدم قطعیت نیز توجه شود. در این مقاله یک مدل ریاضی فازی برای شبکه ای از فعالیت ها پیشنهاد می شود، تا از میان شیوه های ممکن و موازنه معیارهای آنها، بهترین شیوه اجرا برای هر فعالیت مشخص شود. بدین منظور از الگوریتم ژنتیک مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب برای حل این مساله استفاده و بهترین شیوه های انجام هر فعالیت برای تولید مرغ گوشتی از تخم مرغ تا کشتار ارائه شد و مقدار زمان، هزینه، و کیفیت به ترتیب 1793.8ساعت و 911.90 میلیون تومان و 48درصد محاسبه شد.

در این تحقیق تاثیر افزودن پودر شیره خرما بر وزن مخصوص خمیر، حجم، دانسیته ظاهری و جسمی، تخلخل، رطوبت، فعالیت آبی، رنگ، و سفتی بافت کیک مطالعه شد. بیشترین وزن مخصوص خمیر مربوط به نمونه کنترل بود. جایگزین کردن ساکارز با 100 درصد پودر شیره خرما حجم کیک، دانسیته جسمی، و تخلخل را کاهش و دانسیته ظاهری را افزایش داد. نمونه های حاوی 25درصد پودر شیره خرما تقارن بیشتری در مقایسه با نمونه کنترل داشتند. با افزایش درصد پودر شیره خرما رطوبت و فعالیت آبی افزایش یافت. نمونه های تهیه شده با درصدهای متفاوت پودر شیره خرما، بافت مشابهی با نمونه کنترل نشان دادند. سفت ترین بافت در نمونه حاوی 100درصد جایگزینی پودر مشاهده شد. در روزهای 7، 14، و 21 تیمارهای 75 و 100 درصد پودر بیشترین سفتی را نشان دادند. نمونه تهیه شده با 100درصد پودر رنگ پوسته تیره تری به نسبت نمونه کنترل نشان داد.

زعفران به دلیل عطر، رنگ، و خواص دارویی آن محصولی شناخته شده و به عنوان افزودنی مهم خوراکی، شایان توجه است. علاوه بر این، به دلیل قیمت بالای زعفران، تقلب در آن در بازارهای جهانی متداول است. در این پژوهش، سامانه قابل حمل زبان الکترونیک دارای آرایه ای از حسگرهای ولتامتری بر پایه الکترودهای صفحه چاپی (SPE) به منظور تشخیص تقلب در زعفران، شرح وبسط یافت. انواع زعفران تقلبی از مخلوط کردن زعفران اصلی با خامه زعفران، گلرنگ، کلاله رنگ شده ذرت، و رنگ های شیمیایی تارترازین و متیل اورنج، تهیه شده است. شکل و مکان پیک های هر ولتاموگرام حاصل از آرایه حسگری زبان الکترونیک در محلول های متفاوت و ویژه همان ماده و پیک های هر ولتاموگرام وابسته به اجزای ردوکس در محلول مورد نظر بود. ویژگی های استخراج شده از سیگنال های حاصل از سامانه زبان الکترونیک، با روش های تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، و تحلیل تفکیک خطی (LDA) پردازش و تمام نمونه ها به طور کامل از یکدیگر متمایز شدند. نتایج طبقه بندی نمونه ها، قابلیت بالای سامانه زبان الکترونیک را در تشخیص و تمایز تقلب در زعفران نشان داد. بنابر قابلیت حسگرهای زبان الکترونیک، این سامانه می تواند جایگزین روش های زمان بر و پیچیده متداول در تشخیص و تعیین ترکیبات زعفران و تعیین درجه خلوص زعفران شود.

بررسی واکنش یک ماده غذایی با اعمال نیروهایی همانند بریدن، جویدن، فشردن، و کشیدن درحقیقت ارزیابی بافت آن ماده است و به خصوصیات رئولوژیکی آن بستگی دارد. در این مطالعه، رفتار تنش آسایی قسمت های گوناگون گوشت مرغ با رژیم های غذایی گوناگون براساس مدل ماکسول عمومی بررسی شد. تیمارهای تغذیه ای که مرغ ها از آنها تغذیه کردند مشتمل بر: 1. شاهد (بدون افزودنی)، 2. با افزودنی آنتی بیوتیک به میزان ppm 650، 3. با افزودنی سرخارگل (Echinacea purpurea L.) به میزان 2درصد است. آزمون تنش آسایی در دمای اتاق روی نمونه های گوشت سینه و ران انجام شد. برای بررسی رفتار ویسکوالاستیک نمونه ها، زمان های رهایش براساس مدل ماکسول عمومی محاسبه و مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که مدل پیشنهادی به طور رضایت بخشی متناسب با داده های تجربی است و با افزودن آنتی بیوتیک و سرخارگل تغییراتی در ضرایب فنر مدل ماکسول عمومی اتفاق می افتد. افرون بر این، تفاوت فراوانی بین زمان تنش آسایی نمونه های گوناگون با رژیم های تغذیه ای گوناگون مشاهده شد.

امروزه محدودیت منابع آب بر اهمیت برنامه ریزی دقیق مشتمل بر برآورد زمان و میزان آبیاری افزوده است. این امر با شناسایی شاخص های خاک و بیلان آبی مزرعه امکان پذیر است. مقدار ظرفیت زراعی خاک یک سری گلدان با دو روش اندازه گیری آزمایشگاهی و مزرعه ای به ترتیب 21 و  19.8درصد به دست آمد و نقطه پژمردگی دائم 12درصد تعیین شد. سپس مرکز کنترل آبیاری به روشی برنامه ریزی شد که وقتی رطوبت خاک گلدان ها به 21 درصد رسید آبیاری قطع و با رسیدن به 12 درصد آبیاری شروع شود. مرکز کنترل از رطوبت سنجی ارزان قیمت مدل YL-69 بهره می برد که با سنسور دقیق WET-2 کالیبره شده و همبستگی بین داده ها 0.994 است. ارزیابی دقت سنسور YL-69 در 5 سطح رطوبتی (21، 18، 15، 12، و 9 درصد) نشان داد که همبستگی 0.98 بین رطوبت اندازه گیری شده با مقدار واقعی وجود دارد و حاکی از امکان استفاده از آن در پایش رطوبت اطراف ریشه گیاه برای رشد مطلوب است.

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر روش خشک کردن به دو صورت خشک کردن با هوای داغ و آفتابی و پیش تیمار (آنزیم بری با آب داغ و تیمار شیمیایی) روی سینتیک انتقال جرم طی پدیده باز آب پوشی فلفل قرمز چیلی بود. برای این منظور قانون دوم فیک و مدل پلگ برای مدل سازی پدیده باز آب پوشی فلفل قرمز چیلی به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل پلگ توانست با دقت بالایی پدیده باز آب پوشی فلفل قرمز چیلی را پیشگویی کند (R2≥0.9320). مقادیر ضرایب انتشار رطوبت در زمینه فلفل قرمز چیلی در دامنه 1.217x10-8m2/s تا 5.540x10-8m2/s قرار دارد. همچنین نتایج نشان داد که پیش تیمار آنزیم بری با آب جوش در مقایسه با سایر پیش تیمارها میزان بازآب پوشی را کمی افزایش داده است که بیشترین مقدار این پارامتر در دمای 55 درجه سانتی گراد مشاهده شد.