%34تخفیف

اندازه­ گیری خواص فیزیکی و مکانیکی برای عمل­آوری و پوست­گیری بلوط خشک­شده

تعداد 93صفحه در فایل word

 

كارشناسي ارشد

مهندسی مکانیک ماشین­های کشاورزی

 

اندازه­ گیری خواص فیزیکی و مکانیکی برای عمل­آوری و پوست­گیری بلوط خشک­شده

چکیده

    ميوه‌ بلوط به رنگ قهوه‌اي مايل به سبز مي­باشد كه بر خلاف ساير آجيلی­ها نرم و مرطوب مي باشد.  به اين دليل که بلوط داراي مقداري تانيک اسيد[1] است، آنرا نمي­توان نپخته مصرف کرد زيرا ناراحتي گوارشي ايجاد مي­كند.  ميوه بلوط را از زمان­های قدیم به عنوان غذا استفاده مي كرده اند.  هدف از این پژوهش خشک­کردن ميوه بلوط با استفاده از حرارت، جدا کردن پوست از ميوه بلوط توسط کوبنده و ضد کوبنده و عمل آوري ميوه بلوط تحت حرارتهاي وارده و اندازه­گيري ميزان تانن آن می باشد.  در این تحقیق نمونه­ها در سه سطح سرعت بارگذاری (31، 54 و 75 میلی متر بر دقیقه) مورد تست خواص مکانیکی (نیروی شکست، تغییر شکل تا نقطه شکست، انرژی، چغرمگی، تغییر شکل ویژه و قدرت مورد نیاز برای شکستن پوسته) قرار گرفتند.  نمونه­های خشک شده نیروی شکست، جابجایی تا نقطه شکست، چغرمگی، کرنش، قدرت و انرژی کمتری نسبت به نمونه­های مرطوب برای شکستن پوسته نیاز دارد.  آزمایش های مربوط به خشک کردن بر روی نمونه ها در سه سطح دمایی 50، 60 و 70 درجه سلسیوس، سرعت هوای خشک کن در دو سطح 5/0 و 1 متر بر ثانیه و دو سطح گونه (Persica , Libani) تعیین شد.  به منظور تخمین و انتخاب یک مدل مناسب جهت پیش بینی زمان خشک شدن، پنج مدل نیمه تئوری و یا تجربی به داده­های آزمایشگاهی برازش شده­اند و درنهایت مدل پیج به عنوان بهترین مدل ریاضی با توجه به معیار های  2R ،2χ و RMSE انتخاب شد.  ثابتهای مربوط به مدل پیج در مقابل شرایط هوایی داغ با توجه به آنالیز رگرسیونی غیر خطی تحلیل گردید.  متغیرهای مورد مطالعه تاثیر معنی داری روی زمان خشک شدن و ثابتهای مدل پیج داشتند.  رابطه بین ثابتهای خشک شدن k وn با شرایط هوای داغ و ویژگی­های واریته بوسیله مدل آرهینوس تعیین شد.  ضریب پخش موثر رطوبتی در محدوده دماها و سرعت­های استفاده شده در این مطالعه از 7-E8/8 تا 7-E8/1 مترمربع بر ثانیه متغیر بود.  تاثیر متغیرها روی ضریب پخش رطوبتی بوسیله یک معادله آرهینوس بیان شد.  انرژی فعالسازی بین 3/33 و 5/36 کیلوژول بر مول متغیر بود.  دستگاه کوبنده و ضدکوبنده مورد استفاده در این آزمایش شامل قیف تغذیه، استوانه پوست­کن (کوبنده)، شبکه ضدکوبنده، سینی دانه، فن سانتریفوژ، موتور الکتریکی، تسمه و پولی، شاسی، پوشش و یاتاقانها می­باشد.  در ارزیابی عملکرد دستگاه، تاثیر پارامترهای گونه در دو سطح (Libani و Persica) سرعت خطی استوانه پوست­کن در سه سطح 200، 400 و 600 دور بر دقیقه و فاصله استوانه از شبکه ضدکوبنده در سه سطح 12، 16 و 20 میلی­متر در قالب طرح فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی بر راندمان پوست­گیری میوه بلوط بررسی شد.  نتایج نشان داد که گونه با احتمال 95 درصد، فاصله استوانه با شبکه ضدکوبنده و دمای هوای خشک کن با احتمال 99 درصد بر راندمان پوست­گیری تاثیر معنی داری دارد.  تاثیر فاصله بین کوبنده و ضدکوبنده بر راندمان پوست گیری نسبت به سرعت دورانی کوبنده بیشتر می باشد.  نتایج همچنین نشان داد در صورتیکه در فرآیند پوست­گیری بلوط ترکیب بهترین راندمان پوست­گیری مد نظر باشد سرعت خطی استوانه در محدوده 200 تا 400 دور بر دقیقه و فاصله شبکه ضدکوبنده و استوانه کوبنده 12 میلی متر تنظیم گردد. در جداسازی پوست از مغز میوه بوسیله فن سانتریفوژ، تنها تاثیر عامل گونه بر دور فن معنی­دار شد.  نتایج حاصل از تاثیر خشک کردن بر میزان تانن نشان داد که مقدار تانن در نمونه­های خشک شده در هردو گونه از (2/2-75/2) برابر کاهش یافت.

واژه­های کلیدی:  خواص مکانیکی، خشک­کردن، پوست­گیری، کوبنده و ضدکوبنده، تانن و بلوط.

 Tanic Acid-1

فهرست مطالب

فصل اول:  مقدمه و هدف

1-1- مقدمه. 2

1-2- هدف… 3

فصل دوم: پیشینه پژوهش     

2-1- جنگل­های غرب ایران. 5

2-2- ارزش غذایی گونه­های بلوط.. 5

2-3- تانن­ها 6

2-4- خواص فيزيكي.. 7

2-5- اثر عوامل مختلف بر فرآيند خشک­شدن. 8

2-5-1- تاثير درجه حرارت.. 8

2-5-2- تاثير سرعت (دبي) جريان هوا 8

2-5-3- تاثير رطوبت هوا 9

2-5-4- تاثير فشار هوا 9

2-5-5- تاثير خصوصيات فيزيکي محصول. 9

2-5-6- تاثير نحوه قرار گرفتن محصول بر روي سيني خشک کن.. 10

2-6- مدلسازي خشک­کردن به روش لایه نازک… 10

2-7- پوست کنی.. 11

2-7-1- روشهای کوبش محصول. 12

2-7-2- اصول کار خرمنکوب جریان عمودی.. 13

2-7-2-1- استوانه کوبنده 13

2-7-2-2- ضد کوبنده (صفحه مشبک یا توری) 13

2-7-2-3- بادبزن. 14

2-7-2-4- بدنۀ دستگاه 14

2-7-3- انواع واحدهای کوبش… 14

2-8- مروری بر تحقیقات انجام شده 15

2-8-1- تحقیقات انجام شده در مورد پوست کنی.. 15

2-8-2- تحقیقات انجام شده در مورد خشک­کردن بلوط.. 16

2-9-  مقایسه کارهای انجام شده با تحقیق حاضر. 18

الف

فصل سوم:  مواد و روش­ها

3-1- ارقام بلوط مورد مطالعه. 21

3-2- روش اندازه­گيري ويژگي­هاي فيزيکي.. 21

3-3- روش اندازه­گيري  ويژگي­هاي  مکانيکي.. 21

3-4- ساختمان خشک­کن.. 23

3-5- آماده­سازي نمونه­ها 23

3-5-1- تعيين رطوبت اوليه نمونه­ها 24

3-6- انجام آزمايش…. 25

3-6-1- آماده­سازي دستگاه خشک­کن براي آزمايش… 25

3-7-2- روش انجام آزمايش… 25

3-7-  مدل­سازي رياضي منحنيهای خشک­شدن. 26

3-7-1- برآزش منحنی­های خشک­کردن. 27

3-8- به دست آوردن ضریب پخش و انرژی فعالسازی.. 28

3-9- دستگاه پوست­کن بلوط.. 29

3-9-1- مشخصات دستگاه 30

3-10- آزمون ارزیابی.. 33

3-11- تعیین پلی فنل­های کل، پلی­فنل­های جذب نشده روی هاید پودر و تانن­ها 33

3-12- طرح آزمایش…. 34

فصل چهارم:  نتایج و بحث

4-1- مقدمه. 37

4-2- خواص مکانیکی نمونه­های اولیه (مرطوب). 37

4-3- خواص مکانیکی نمونه­های خشک شده 41

4-4- برخی از ویژگی­های بلوط­ها 53

4-5- اثر متغیرها روی زمان خشک شدن. 53

4-6- نتایج برازش منحنی ها 58

4-7- تاثیر متغیرها روی ثابتهای مدل Page. 62

4-8- محاسبه ضریب پخش رطوبتی موثر. 64

4-9- پوست گیری به کمک کوبنده وضدکوبنده 66

4-10- جدا سازی پوست از دانه با استفاده از باد فن.. 69

ب

4-11- اندازه­گیری میزان تانن.. 70

فصل پنجم:  نتیجه­گیری و پیشنهاد­ها

5-1- نتیجه گیری.. 73

5-2- پیشنهادها 74

فهرست منابع.. 75

پ

فهرست جدول­ها

جدول 2-1- پراکنش و مساحت و درصد جنگل در زاگرس7

جدول 3-1- خلاصه­اي از نتايج مطالعات بصورت معادلات خشک­کردن لايه نازک براي محصولات کشاورزي   27

جدول 3-2-  مشخصات ظاهری میوه و مغز بلوط خشک شده 31

جدول 3-3-  چگالی دانه و پوسته بلوط.. 32

جدول 3-4- متغیرهای مستقل و سطوح تغییرات مربوط به خشک کردن در این تحقیق   35

جدول 4- 1-  نتایج تجزیه واریانس مقادیر خواص مکانیکی بلوط در شرایط اولیه. 38

جدول 4- 2-  نتایج تجزیه واریانس مقادیر خواص مکانیکی بلوط خشک شده 42

جدول 4-3- بعضی از ویژگیهای بلوط های تازه 53

جدول4-4- تجزیه واریانس برای تاثیر گونه، دمای هوا و سرعت باد روی زمان خشک شدن بلوط   54

جدول 4-5- ثابتهای مدل پیج برای آزمایشهای مختلف60

جدول 4-6-  2R، 2χ  و RMSE  برای 5/0 متر بر ثانیه. 61

جدول 4-7-  2R، 2χ وRMSE برای 1 متر بر ثانیه. 62

جدول4-8- تجزیه واریانس تاثیر گونه، دمای هوا و سرعت جریان هوای خشک کن روی ثابتهای مدل Page  62

جدول 4-9 – ضریب پخش موثر برای هر آزمایش…. 65

جدول4-10- تجزیه واریانس تاثیر گونه، سرعت دورانی کوبنده و فاصله کوبنده و ضدکوبنده بر راندمان پوست­گیری   67

جدول 4-11- تجزیه واریانس تاثیر گونه و وضعیت محصول (مرطوب و خشک شده) بر میزان تانن   69

جدول4-12- تجزیه واریانس تاثیر گونه، دمای خشک­کن و سرعت هوای خشک­کن بر دور فن و تانن   70

 

ت

فهرست شکل­ها

شکل 4- 1- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و سرعت بارگذاری بر نیروی شکست پوسته نمونه­های اولیه  39

شکل 4- 2- مقایسه میانگین اثر سرعت بارگذاری بر انرژی شکست پوسته نمونه­های اولیه. 39

شکل 4- 3- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و سرعت بارگذاری برقدرت لازم برای شکست پوسته نمونه­های اولیه  39

شکل 4- 4- مقایسه میانگین اثر سرعت بارگذاری بر چغرمگی نمونه­های اولیه. 40

شکل 4- 5- مقایسه میانگین اثر گونه، دما، سرعت هوای خشک­کن و سرعت بارگذاری بر نیروی شکست پوسته نمونه­های خشک شده 43

شکل 4- 6 – مقایسه میانگین اثر گونه، دما و سرعت هوای خشک­کن بر نیروی شکست پوسته نمونه­های خشک شده 44

شکل 4- 7- مقایسه میانگین اثر گونه و سرعت بارگذاری  بر نیروی شکست پوسته نمونه­های خشک شده 44

شکل 4- 8- مقایسه میانگین اثر  سرعت بارگذاری  بر نیروی شکست پوسته نمونه­های خشک شده 47

شکل 4- 9- مقایسه میانگین اثر  متقابل گونه و دما بر جابجایی در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 47

شکل 4- 10- مقایسه میانگین اثر  متقابل گونه و سرعت هوای خشک کن بر جابجایی در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 48

شکل 4- 11- مقایسه میانگین اثر  سرعت بارگذاری بر جابجایی در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 48

شکل 4- 12- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه، سرعت هوا و دمای خشک­کن بر انرژی در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 49

شکل 4- 13- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و سرعت بارگذاری بر انرژی در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 49

شکل 4- 14- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و دما بر کرنش در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 50

ث

شکل 4- 15- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و سرعت هوای خشک­کن بر کرنش در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 50

شکل 4- 16- مقایسه میانگین اثر  سرعت بارگذاری بر کرنش در نقطه شکست پوسته نمونه­های خشک شده 51

شکل 4- 17- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و دما بر قدرت لازم برای شکستن پوسته نمونه­های خشک شده 51

شکل 4- 18- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و سرعت هوا  بر قدرت لازم برای شکستن پوسته نمونه­های خشک شده 52

شکل 4- 19- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه، دما و سرعت هوا  بر چغرمگی  نمونه­های خشک شده 52

شکل 4- 20- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه و سرعت بارگذاری بر چغرمگی نمونه­های خشک شده 53

شکل 4-21-  زمان نهایی خشک شدن Persica در مقابل دماهای مختلف در سرعتهای ثابت… 55

شکل 4-22- زمان نهایی خشک شدن  Libani در مقابل دماهای مختلف در سرعتهای ثابت… 55

شکل 4-23- منحنی های خشک شدن لایه نازک بلوط Persica در دماهای مختلف سرعت 5/0 متر بر ثانیه  56

شکل 4-24- منحنی های خشک شدن لایه نازک بلوط Persica در دماهای مختلف سرعت 1 متر بر ثانیه  56

شکل 4-25- منحنی های خشک شدن لایه نازک بلوط Libani در دماهای مختلف سرعت 5/0 متر بر ثانیه  57

شکل 4-26- منحنی های خشک شدن لایه نازک بلوط Libani در دماهای مختلف سرعت 1 متر بر ثانیه. 57

شکل 4-27- مقایسه زمان خشک شدن گونه های مختلف در دماها و سرعتهای مختلف… 58

شکل 4-28- مقایسه میانگین تاثیر متقابل گونه، دما و سرعت جریان هوای خشک کن روی ثابت n از مدل Page  62

شکل 4-29- مقایسه میانگین تاثیر متقابل گونه، دما و سرعت جریان هوای خشک کن روی ثابت K از مدل Page  64

شکل 4-30- داده های پیشگوئی شده رطوبت نسبی با مدل پیج در مقابل داده های آزمایشگاهی برای خشک شدن لایه نازک بلوط در دماهای مختلف… 64

شکل 4-31- Ln(MR) در مقابل زمان (ثانیه) برای گونه­های مختلف… 65

شکل 4-32- مقایسه میانگین اثر متقابل گونه، سرعت دورانی کوبنده و فاصله­های کوبنده و ضدکوبنده بر راندمان پوست گیری.. 68

ج

شکل 4-33- مقایسه میانگین تاثیر دمای هوای خشک کن بر راندمان پوست کنی.. 68

شکل 4-34- مقایسه میانگین اثر  گونه بر دور فن جهت جداسازی پوست از مغز. 70

شکل 4-33- مقایسه تاثیر خشک کردن بر میزان تانن در گونه های مختلف… 71

چ

فهرست تصویر­ها

تصویر 2-1- نحوۀ کوبیده شدن غله در خرمنکوب جریان عمودی.. 13

تصویر 2-2- مسیر حرکت محصول در خرمنکوب محوری.. 13

تصویر 2-3- انواع کوبنده و واحدهای کوبش مختلف… 15

تصویر 3-1- خشک­کن آزمايشگاهي مورد استفاده 23

تصویر3-2- نمونه های  ته نشین شده، سالم. 24

تصویر3-3- نمونه­های شناور، خراب… 24

تصویر3-4- سرعت­سنج دستی (مدل LUTRON-AM-4202). 25

تصویر3-5- رطوبت­سنج هوا (مدلLutron HT-3006). 25

تصویر 3-6- پوست کن مورد استفاده 29

ح

 

فهرست نمادها

نماد

شرح

واحد

ρ

چگالی

g/cm3

a

طول میوه

mm

C , b

قطرهای بزرگ و کوچک

mm

Dg

میانگین هندسی قطر

mm

Deff

ضریب انتشار موثر رطوبت

m2/s

DL0

ضریب انتشار مرجع

m2/s

Ea

انرژی فعالسازی

kJ/mol

k

ثابت هدايت گرمايي

Mw

میزان رطوبت بر پایه­تر

Md

میزان رطوبت بر پایه خشک

MR

نسبت رطوبت

M0

رطوبت اولیه

M

رطوبت در لحظه t

Me

مقدار رطوبت تعادلی (kg water/kg dry matter)

Mt

مقدار رطوبت در لحظه t (kg water/kg dry matter)

MRexp,i

i امین نسبت رطوبتی آزمایش

MRpre,i

i امین نسبت رطوبتی پیش­بینی شده توسط مدل

mt

جرم نمونه

g

Vt

حجم نمونه

cm3

mb

جرم توده

g

Vb

حجم توده

cm3

ρt

چگالی حقیقی

g/cm3

ρb

چگالی جامد

g/cm3

ε

تخلخل

%

ΔL

اندازه تغییر شکل تا نقطه شکست در جهت بارگذاری

mm

P

قدرت مورد نیاز برای شکستن هر بلوط

W

U

مقدار انرژی کرنش

mJ

V

سرعت بارگذاری

mm/min

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo