پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده زنگ زرد یکی از مهم‌ترین بیماری‌های گندم در ایران است. از مهم‌ترین و اساسی‌ترین نکات در مبارزه با بیماری زنگ زرد، شناسایی نقاط و کانون‌های این بیماری در مزرعه است که در صورت سمپاشی، در مراحل اولیه می‌توان از شیوع این بیماری و خسارت ناشی از آن جلوگیری کرد. هدف از این پژوهش تشخیص بیماری زنگ زرد گندم در نمونه‌های آزمایشگاهی (با ایجاد آلودگی مصنوعی) و با استفاده از تصاویر دوربین مرئی و پردازش تصاویر به دست آمده بود. برای تهیه نمونه‌های آزمایشگاهی، رقم حساس به زنگ زرد (رقم بولانی) در گلدان‌هایی به قطر 15 سانتی‌متر کاشته و در محیط پایش شده نگهداری شدند. در مرحله گیاهچه‌ای، مایه‌زنی جهت تولید آلودگی بر روی گیاه صورت گرفت. سپس از گیاه آلوده تصاویری تهیه و پیش‌پردازش و پردازش تصاویر به کمک نرم‌افزار Matlab بررسی شد. سپس شاخص‌های پوشش گیاهی گوناگون برای تصاویر مرئی مورد ارزیابی قرار گرفته و مناسب‌ترین شاخص برای تشخیص بیماری زنگ زرد معرفی شد. برای تعیین مدل مناسب تشخیص بیماری زنگ زرد، روش‌هایی شامل طبقه‌بندی نظارت شده بر روی تصاویر شامل روش‌های شبکه عصبی خود سازمان دهنده، شبکه عصبی چندی ساز بردار یادگیر، شبکه عصبی تابع پایه شعاعی، طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی پرسپترون چند لایه، طبقه‌بندی نزدیک‌ترین همسایه و طبقه‌بندی خوشه‌بندی k میانگین (K-means) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که، شاخص انعکاس مؤلفه‌های قرمز و سبز در نمونه‌های آزمایشگاهی رتبه اول و دوم را در تحلیل افتراقی به خود اختصاص دادند. دقت شبکه عصبی ماشین بردار پشتیبان در طبقه‌بندی نظارت شده بر روی تصاویر مرئی در مرحله یادگیری و آزمایش به ترتیب 06/98 و 44/95 درصد بود که بیش‌ترین دقت نسبت به سایر روش‌های طبقه‌بندی را نشان داد.

چکیده یکی از فرایندهای مهم در صنعت غذا برای سلامت و افزایش ماندگاری محصولات، پاستوریزه کردن است. باتوجه به اینکه روش‌های متداول حرارتی پاستوریزه کردن موجب کاهش خواص کیفی محصولات می‌شوند، دانشمندان به دنبال روش‌هایی غیرحرارتی بوده‌اند. از این‌رو، به دلیل حساسیت بالای آب‌آلبالو به حرارت، با مقایسه دو فناوری نوین پلاسمای سرد اتمسفری و میدان پالس الکتریکی، راهکاری بهینه برای پاستوریزه کردن آب‌آلبالو ارائه شد که علاوه بر کاهش بار میکروبی، ترکیبات ارزشمند موجود در آن حفظ شود. بدین منظور اثر دبی آب آلبالو (L/min 1- 3)، دبی گاز ورودی برای تشکیل پلاسما (L/min 3- 7) و درصد گاز آرگون به هوا (% 0 - 100) بر کاهش میزان باکتری اشیرشیاکلی در سامانه ترکیبی پاششی- جت پلاسما بررسی شد، و بعد از آن اثر دما ( C 25° -65)، شدت میدان (kV/cm 5-10) و زمان اعمال میدان (s 5- 35) بر کاهش میزان اشیرشیاکلی در سامانه میدان پالس الکتریک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بهینه‌سازی نشان داد که مقدار بهینه دما، شدّت میدان الکتریکی پالسی و زمان اعمال میدان جهت غیرفعّال‌سازی اشرشیاکلی موجود در آب‌آلبالو به ترتیب L/min 4/2، L/min 72/4 و % 46/63 است، که در این حالت سامانه پاششی-جت پلاسما منجر به log 372/1 غیرفعّال‌سازی اشرشیاکلی موجود در آب‌آلبالو شد. همچنین مقدار بهینه دما، شدّت میدان الکتریکی پالسی و زمان اعمال میدان جهت غیرفعّال‌سازی اشرشیاکلی موجود در آب‌آلبالو به ترتیب C° 72/64، kV/cm 94/9 و s 74/25 است، که در این حالت سامانه میدان الکتریکی پالسی منجر به log 94/3 غیرفعّال‌سازی اشرشیاکلی موجود در آب‌آلبالو شد. نتایج نشان داد که این روش‌ها توانایی کاهش بار میکروبی را دارند، ولی برای از بین بردن کامل بار میکروبی نیاز به ترکیب با روش‌های دیگر دارند.

چکیده ارزیابی کیفیت محصولات پودری نیازمند روش‏های آزمایشگاهی است که دارای پیچیدگی، هزینه بالا، و زمان‏بر هستند. بنابراین، هدف از تحقیق حاضر پیاده‏سازی سامانه‏ای ساده، ارزان، و سریع به منظور کیفیت محصولات پودری فلفل قرمز است. در تحقیق حاضر از فناوری‏های تصویربرداری فراطیفی و پردازش تصویر استفاده شد. محصول مورد نظر، پودر فلفل قرمز بود. آرد گندم، آرد نخود، و پودر کف دریا با درصدهای مختلف جرمی (0-50 درصد) به عنوان تقلب با فلفل قرمز مخلوط شدند. از دوربین تصویربرداری فراطیفی و فناوری پردازش و از روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی برای تعیین طول موج‏های مؤثر استفاده شد. پس از استخراج ویژگی‏های تصاویر، از روش انتخاب ویژگی متوالی برای تعیین ویژگی‏های کارا استفاده شد و با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان این ویژگی‌ها طبقه‌بندی شدند. طول موج‌های مؤثر برای تقلب آرد نخود شامل 22/530، 57/633، 68/704، 98/793، 93/844 و 81/899 نانومتر، برای تقلب کف دریا شامل 55/509، 11/607، 96/626، 17/769، 813 و 57/867 نانومتر و برای تقلب آرد گندم شامل 4/518، 11/607، 51/705، 81/794، 17/855 و 74/909 نانومتر بود. تعداد ویژگی‏های کارا برای تشخیص تقلب آرد نخود، پودر کف دریا و آرد گندم در پودر فلفل قرمز به ترتیب برابر 12، 12 و 10 بود. ماشین بردار پشتیبان با روش یکی در برابر یکی از روش یکی در برابر همه کارآمدتر بوده بوده و دقت آن تشخیص انواع تقلب به ترتیب برابر 77/97، 55/95 و 55/95 درصد بود.

چکیده خشک‌کردن با گرمایش مادون‌قرمز با روش دما متغیر یکی از روش‌های جدید در خشک-کردن محصولات کشاورزی است که به منظور بهره‌وری انرژی و حفظ کیفیت محصول نهایی معرفی شده است. هدف از این تحقیق ارزیابی تأثیر کاربرد الگوهای مختلف دما متغیر، در خشک‌کن مادون‌قرمز روی خواص کیفی ورقه‌های سیر، زمان عملیات، مصرف انرژی و تعیین بهترین الگوی تغییر دما در طول فرآیند خشک‌کردن است. نمونه‌ها در خشک‌کن مادون‌قرمز با استفاده از روش کاربرد دمای ثابت در سه سطح شامل 50، 60 و 70 درجه سلسیوس و کاربرد دما متغیر در دو الگوی متفاوت خشکانده شدند. در الگوی اول (الف) فرآیند با دمای خشک‌کردن 60 درجه سلسیوس شروع شد و پس از رسیدن دمای سطح محصول به 50 درجه سلسیوس، دمای خشک‌کردن به 50 درجه سلسیوس کاهش داده شد. در الگوی دوم (ب)، فرآیند با دمای 70 درجه سلسیوس شروع شد و پس از 30 دقیقه، دمای خشک‌کردن به 50 درجه سلسیوس کاهش داده شد. زمان خشک-شدن، میزان مصرف انرژی و شاخص‌های کیفی مانند چروکیدگی، دانسیته واقعی، تغییرات کلی رنگ و محتوی آنتی‌اکسیدان و پلی‌فنل در نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که مصرف انرژی در کاربرد دما ثابت 70 درجه سلسیوس و الگوی ب دما متغیر به ترتیب معادل 76/0 و 16/1 کیلو‌وات‌ساعت بود. ولی با توجه به اینکه الگوی ب موجب تغییرات رنگ کم‌تری در محصول نهایی برای دمای 70 درجه سلسیوس بود (92/4 در مقابل 22/14)، روش الگوی ب ارجح است. هم‌چنین محتوی آنتی‌اکسیدان در الگوی ب دما متغیر نیز مناسب تشخیص داده شد. بنابراین کاربرد دما متغیر با الگوی ب نسبت به دما ثابت ارجح است.

چکیده یکی از روش‌های کاهش مصرف آب در تولید برنج در برخی از مناطق، کاشت مستقیم بذر در زمین اصلی (خشکه‌کاری) است. این تحقیق برای مقایسه خشکه‌کاری برنج با روش مرسوم و انتخاب روش مناسب خشکه‌کاری برنج در استان خوزستان انجام شد. به این منظور چهار ‏روش کاشت شامل، کاشت بذر در بستر مسطح با خطی‌کار غلات، کاشت بذر روی پشته با کارنده جوی و پشته‌کار غلات، کپه‌کاری بذر روی پشته، و کاشت نشایی مرسوم + آبیاری غرقابی دائم (شاهد) از نظر شاخص‌های زراعی، فنی، اقتصادی و حجم آب آبیاری در آزمایشی به صورت کرت‌های یک‌بار خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار مقایسه شدند. در هر روش کاشت نیز سه رقم چمپا، عنبوری و هوازی کاشت شد.. نتایج شاخص‌های فنی نشان داد که زمان مورد نیاز برای گلخرابی در روش شاهد و تهیه بستر بذر در روش‌های کشت مسطح، کشت روی پشته و کپه‌کاری، به ترتیب 9/256،‏20/1‏‎، ‏68/1 و ‏37/1‏ ساعت بر هکتار بود. از نظر شاخص‌های زراعی بین ارقام و روش‌های کاشت تفاوت معنی‌دار وجود نداشت. حجم آب آبیاری در روش مرسوم نشاکاری با آبیاری غرقابی دائم 35221 مترمکعب بر هکتار بود، در حالی که این شاخص در روش‌های خشکه‌کاری با دور آبیاری متناوب چهار روز در میان، نسبت به شاهد به ترتیب ‏34، 49 و 49 درصد کاهش یافت. بهره‌وری آب نیز برای نشاکاری مرسوم با آبیاری غرقابی دائم10/0 کیلوگرم بر مترمکعب و برای تیمارهای خشکه‌کاری با آبیاری متناوب، به ترتیب به 15/0، 23/0 و20/0 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. مقایسه اقتصادی روش‌های مختلف کاشت نیز نشان داد که برای تولید برنج در خوزستان، استفاده از رقم هوازی با روش کاشت خشکه‏کاری کپه‏ای روی پشته، به دلیل ایجاد بیش‌ترین درآمد خالص به مبلغ 19642981 تومان بر هکتار (4/9 برابر روش نشاکاری مرسوم)، بیش‌ترین نسبت درآمد به هزینه به میزان 62/2 و کم‌ترین حجم آب آبیاری به میزان 17800 مترمکعب بر هکتار (50 درصد کم‌تر از شاهد)، بهترین گزینه است.

چکیده ارتعاش به وجود آمده توسط وسیله نقلیه در طول حمل و نقل جاده‌ای می‌تواند تأثیر مهمی بر روی میوه‌ها بگذارد. از طرفی به منظور جلوگیری از صدمات مکانیکی میوه‌ها، آگاهی نسبت به این تغییرات می‌تواند مهم‌ترین راه شناخت نوع ضایعات و یافتن روش-های جلوگیری و کاهش آن باشد. در این پژوهش، چهار عامل مؤثر بر ایجاد کوفتگی ناشی از حمل و نقل جاده‌ای بر روی میوه هلو رقم آلبرتا در یک سامانه شبیه‌ساز جاده-ای بررسی شد. تأثیر تیمارهای شتاب ارتعاش (g 3/0 و g 5/0)، بسامد ارتعاش (Hz 10 و Hz 12)، مدت زمان ارتعاش (min 15 و min 30) و نوع جعبه (چوبی و پلاستیکی) بر حجم، سطح و عمق کوفتگی در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کامل تصادفی در سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر سطح کوفتگی مربوط به زمانی است که میوه تحت شتاب g 5/0 و بسامد Hz 12 قرار بگیرد و بیش‌ترین عمق و حجم کوفتگی زمانی ایجاد می‌شود بسامدهمین شرایط به مدت 30 دقیقه به میوه وارد شود. هم‌چنین با افزایش بسامد، عمق و حجم کوفتگی افزایش پیدا می‌کند. میزان صدمات مکانیکی وارده به میوه‌های موجود در جعبه‌های چوبی بیش‌تر از جعبه-های پلاستیکی است و با افزایش مسافت طی شده، کوفتگی میوه افزایش می‌یابد.

چکیده در این پژوهش با توجه به اهمیت گیاهان دارویی در صنایع غذایی و دارویی و نقش غیرقابل انکار فرآیند خشک‌کردن در فرآوری آن‌ها، یک سامانه خشک‌‌کن خورشیدی-خلائی برای خشک‌کردن گیاهان دارویی پیاده‌سازی و ارزیابی شد. دستگاه شامل یک محفظه خشک‌کن، محفظه آب سرد، پمپ خلاء، حسگرهای دما، فشارسنج، مدار پایشی آردوینو، پمپ آب، چگالنده و شیرهای پایشی است. به منظور ارزیابی خشک‌کن و سینتیک خشک کردن، آزمایش‌ها بر روی محصول اسطوخودوس در فشار 30 کیلو پاسکال در خشک‌کن خورشیدی-خلائی و خشک کردن در مقابل خورشید، سایه و آون انجام شد. نتایج بررسی سینیتیک خشک-کردن نشان داد که کم‌ترین و بیش‌ترین زمان خشک شدن به ترتیب مربوط به خشک‌کن خورشیدی-خلائی با 188 دقیقه و سایه با 1620 دقیقه بود. سینتیک خشک کردن در خشک‌کن توسعه داده شده مدل‌‌سازی شد. مدل اصلاح یافته هندرسون و پابیس با مقادیر "R" ^"2" بیش‌تر از 96/0 و مقدار خطای RMSE کم‌تر از 05/0 به عنوان مدل با بهترین عملکرد انتخاب شد. از اسپکترومتر جرمی (GC-MS) جهت ارزیابی کیفیت اسانس خشک شده در آزمایش‌های مختلف استفاده شد. ترکیب‌های اصلی اوکالیپتول و بورنئول بیش‌ترین مقادیر را داشتند، به‌طوری‌که بیش‌ترین مقدار اوکالیپتول برای تیمار خشک کردن در مقابل خورشید 9/30 درصد و بیش‌ترین مقدار بورنئول مربوط به تیمار سایه 6/24 درصد به دست آمد.

چکیده چکیده
گرم کردن ریشه گیاه می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای بر کیفیت و رشد محصول و هم‌چنین در کاهش مصرف سوخت در گلخانه اثر بگذارد. از این رو، یکی از مهم‌ترین نیاز گلخانه‌ها در فصل سرد، سامانه تأمین حرارت است. در تحقیق حاضر، یک سامانه‌ی ترکیبی پاگرما به کمک گرمایش خورشیدی برای گلخانه به صورت نظری در شهرکرد (مدار 32 درجه عرض جغرافیایی و 51 درجه طول جغرافیایی) بررسی شد. سامانه مورد نظر دارای یک متمرکز کننده‌ی فرنل خطی است که در طول روز، گرمای مورد نیاز برای رساندن دمای ریشه گیاه به 26 درجه را تأمین می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که تغییرات قطر، گام لوله‌ها و مساحت هر بخش بر میزان گرمای تأمینی از جمع‌کننده مؤثر است. به عبارتی با افزایش قطر لوله‌ها از 6 به 9 میلی‌متر و گام لوله‌ها از 2/0 متر به 3/0 متر، گرمای مورد نیاز سامانه افزایش می‌یابد. هم-چنین کل مساحت میدان صفحات بازتاباننده برای دی ماه که سردترین ماه سال است، 32 مترمربع است.