فهرست مطالب

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال دوازدهم شماره 4 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1403/02/04
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرهاد موسوی صالحی، محمداسماعیل خراسانی فردوانی*، شعبان قوامی جولندان، حسن مسعودی صفحات 1-9

    امروزه با وجود پیشرفت های چشمگیر در عرصه فن آوری و تولید تجهیزات پیشرفته، متاسفانه در اکثر کشورها تولید محصولات کشاورزی ناکافی بوده و رو به کاهشی است و بنابراین استفاده از فن آوری های نوین در راستای افزایش کیفیت و کمیت تولید محصولات کشاورزی از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده و امری اجتناب ناپذیر است. به همین منظور در پژوهش حاضر از سامانه مجهز به حسگر فراصوت به عنوان هشدار دهنده ی عمل نکاشت قلمه نیشکر در ماشین کارنده نیشکر استفاده شد. به منظور تعیین بهترین مکان برای نصب حسگر روی سامانه، چهار نقطه با ارتفاع های 20، 40، 60 و100 سانتی متر از محل سقوط قلمه-ها در نظر گرفته شد. با عبور قلمه های نی از مقابل حسگر در درون سامانه، دقت تشخیص حسگر فراصوت مورد ارزیابی قرار گرفت و بهترین مکان برای نصب حسگر روی سامانه بدست آمد. داده برداری به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی بوده و تجزیه و تحلیل داده ها و مقایسه میانگین ها با استفاده از نرم افزار SPSS ورژن 16 انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که با افزایش فاصله حسگر از محل سقوط به دلیل افزایش سرعت عبور قلمه ها دقت تشخیص کاهش می یابد. در ارزیابی مزرعه ای نیز دقت سامانه در تشخیص عبور قلمه ها از مقابل حسگر مورد ارزیابی قرار گرفت. مطابق نتایج، رابطه رگرسیون خطی با 929/0= R2 بین سیگنال اعلامی توسط سامانه و تعداد قلمه های ریزشی حقیقی توسط کارنده در شیار کشت بدست آمد که نشان دهنده دقت سامانه بر پایش قلمه های ریزشی حین کاشت است. همچنین نتایج ارزیابی مزرعه ای دقت سامانه هشدار دهند نشان داد که سامانه در فواصل نکاشت بیش از 5/0 متر که عملا به عنوان نقاط نیاز به واکاری در نظر گرفته می شوند، با دقت مناسب و بیش از 95 تا 8/99% نقاط کاشته نشده را به درستی تشخیص داده، اعلام و برای واکاری مجدد ثبت موقعیت می کند.

    کلیدواژگان: سامانه هشدار دهنده، نکاشت، کارنده نیشکر، قلمه نیشکر، حسگر فراصوتی
  • آیدین ایمانی، سید سعید محتسبی*، مهدی کرامت جهرمی صفحات 11-20

    خشک کردن خرما در مرحله خارک یک عملیات رایج در مناطق خرماخیز کشور نظیر جهرم است که در آن محصول تولیدی دارای شرایط کیفی کاملا متفاوتی از لحاظ ویژگی های بافتی، رنگ، بو و طعم با خرما است. روش الکتروهیدرودینامیک (EHD) یک روش خشک کردن غیرحرارتی در دما و فشار محیط است که می تواند باعث حفظ کیفیت مواد خشک شده شود. در این مطالعه، از یک خشک کن هیبریدی الکتروهیدرودینامیک-جریان همرفتی مجهز به سامانه پردازش تصویر برای بررسی تغییرات ویژگی های مربوط به شکل و اندازه ورقه های نازک خارک در طول فرآیند خشک کردن استفاده شد. هدف این پژوهش بررسی میزان تغییرات ویژگی های مربوط به شکل و اندازه شامل محیط، مساحت، قطر، کشیدگی و گردی نمونه ها در طول فرایند خشک کردن به روش های الکتروهیدرودینامیک (در دماهای 25 و 35 درجه سلسیوس)، روش هوای گرم (در دمای °C60) و روش ترکیبی (در دمای °C60) است. بررسی اثرات سرعت هوا و دما بر روی مولفه های مرتبط با شکل و اندازه با استفاده از تجزیه واریانس انجام گرفت. نتایج نشان داد، میزان تغییرات ویژگی های مربوط به شکل و اندازه محصول در روش هوای گرم بیشترین مقدار و در روش الکتروهیدرودینامیک در دمای °C25 کمتر از دیگر روش ها بود. با توجه به نتایج بدست آمده، محصول نهایی حاصل از روش الکتروهیدرودینامیک از کیفیت بالاتری در مقایسه با روش های دیگر برخودار بود.

    کلیدواژگان: خارک، ماشین بینایی، خشک کردن، الکتروهیدرودینامیک، هوای گرم
  • کامبیز حسین پناهی، محمدحسین عباسپور فرد*، الهه گوهرشادی، محمودرضا گلزاریان صفحات 21-32

    توسعه گلخانه های نوین مبتنی بر روش های جدید کشت یکی از مهمترین راه کارها برای افزایش تولید غذا در دنیا است. اما با وجود تولید بیشتر محصول، مصرف انرژی آنها بسیار زیاد است. برای حل معضل انرژی در این گلخانه ها، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به عنوان یک منبع انرژی دائمی در سال های اخیر توسط دانشمندان پیشنهاد شده است. در این میان، فتوولتاییک به دلیل ویژگی های بارز، تناسب و سازگاری بسیار خوب با محیط های کشاورزی و همچنین سازه گلخانه، به عنوان یک منبع انرژی دائمی و کارا توسط محققان زیادی بررسی شده است. نتایج تحقیقات نشان داده است که برای توسعه پوشش های فتوولتاییکی مخصوص گلخانه علاوه بر بازده فتوولتاییکی مناسب، داشتن شفافیت در محدوده مرئی برای رشد گیاه در گلخانه ضروری است. یکی از فن آوری های قابل که ضمن داشتن شفافیت، می تواند به عنوان یک پوشش شفاف فتوولتاییکی مخصوص گلخانه استفاده شود، متمرکز کننده های خورشیدی لومینسانسی (LSC) است. این ابزار فتوولتاییکی دارای چند جزء است که موجبر یکی از اجزاء بسیار مهم آن می باشد و بهینه سازی آن از طریق پارامترهای فیزیکی مانند فاکتور هندسی و ضریب شکست نوری می تواند عملکرد LSC را بهبود ببخشد. بر همین اساس، در این پژوهش با در نظر گرفتن معیارهای یک پوشش گلخانه ای و یک پنل فتوولتاییکی، به بررسی دو موجبر از جنس شیشه و PMMA در ساخت LSCها برای بررسی اثر فاکتور هندسی و ضریب شکست نوری و تاثیر آنها در بازده نوری و بازده کلی LSCها پرداخته شد. نتایج نشان داد که با افزایش ضخامت موجبر از 4 به 6 میلیمتر که موجب کاهش مقدار فاکتور هندسی آن می شود و همچنین استفاده از موجبر با جنس PMMA در مقایسه با شیشه، که علاوه بر داشتن استحکام و شفافیت در ناحیه مرئی دارای ضریب شکست بالاتری (46/1) است، می تواند به ترتیب باعث افزایش PCE و بازده نوری LSC از % 33/ به 1% و % 98/0 به % 27/4 شود.

    کلیدواژگان: غذا، گلخانه های نوین، فتوولتاییک، متمرکز کننده های خورشیدی لومینسانسی، موجبر
  • شعیب غلامی، سعید مینائی*، علیرضا مهدویان صفحات 33-39

    مخازن همزن دار دارای کاربردهای وسیعی در صنایع غذایی، شیمیایی و معدنی هستند. بنابراین شناخت دقیق رفتار هیدرودینامیک سیال موجود در این مخازن امری ضروری محسوب می گردد. از جمله مشکلاتی که در مخازن همزن دار به وجود می آید می توان به ایجاد گرداب درون مخزن به هنگام کار در سرعت های بالا اشاره کرد که موجب عدم اختلاط مناسب می شود. در این پژوهش با اضافه نمودن بافل به جداره داخلی مخزن، میدان جریان و پدیده گرداب مورد بررسی قرارگرفت. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر بافل بر تغییرات سرعت شعاعی و انرژی جنبشی آشفته به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است. در این بررسی مشاهده شد که اضافه نمودن بافل به دیواره مخزن موجب می‏شود تا جریان شعاعی گسترش یافته و امکان همزنی تا دیواره مخزن را فراهم آورد. افزون برآن، مشاهده شد که جریان عمودی نیز به طور مشخص گسترش یافته است که افزایش آشفتگی در سیال را به دنبال دارد. بر اساس نتایج، انرژی جنبشی آشفته برای مخازن بافل دار و بدون بافل به ترتیب m2/s3 0.00957 و m2/s3 0.0112 بوده و نرخ اتلاف انرژی به ترتیب m2/s3 0.955و m2/s3 0.805 بدست آمد. با افزایش سرعت در نزدیکی پره، میزان آشفتگی افزایش یافته که موجب فراهم نمودن انرژی لازم برای اختلاط هرچه بیشتر مواد اولیه گردید و همچنین از حرکت دورانی سیال که موجب کاهش کیفیت همزنی است، جلوگیری شده است.

    کلیدواژگان: مخزن، همزن، دینامیک سیالات محاسباتی، تیغه، انرژی
  • فرهاد صیرفی، رحیم ابراهیمی*، هادی غائبی، مرتضی بیاره صفحات 41-54

    در این مقاله، انرژی و اگسرژی یک سیستم جدید تولید بیوهیدروژن، گرما و توان الکتریکی از سوخت تجدیدپذیر بیوگاز که تولید آن وابسته به ضایعات کشاورزی است مورد تجزیه تحلیل قرار گرفت. فرآیند تولید بیوهیدروژن از طریق رفورمینگ بخار آب- بیوگاز و رفورمینگ دی اکسید کربن- بیوگاز با نرم افزارEES کدنویسی گردید. در این تحقیق، گرمای ناشی از سوختن بیوگاز، انرژی لازم برای واکنش رفورمینگ بیوگاز را تامین می نماید که این مهم باعث می شود تا بازده حرارتی و اگسرژی سیستم به ترتیب به بالای 74% و %34/58 برسند. با در نظر گرفتن توان لازم الکتریکی بین 5 تا 40 مگاوات، میزان تولید بیوهیدروژن در بازه kg/s 11/0 تا 83/0بدست آمد. بررسی میزان نرخ تخریب اگسرژی در اجزای سیستم مشخص کرد که محفظه سوخت بیشترین تخریب اگسرژی را با مقدار تقریبی 51% دارد. یک تحلیل پارامتری دقیق برای مقدار بهینه تولید بیوهیدروژن نیز انجام شد تا پارامترهای کلیدی و مهم سیستم ارزیابی شوند. نتایج نشان داد که نقطه بهینه تولید بیوهیدروژن در شرایطی که نسبت مولی دی اکسیدکربن به متان در ورودی رفورمینگ بین 5/0 تا 66/0، نسبت مولی مخلوط بخار آب به متان بین 2 تا 6/3 و دمای واکنش رفورمینگ نیز بین 965 تا 1036 کلوین قرار دارند بدست می آید. از سوی دیگر در دمای واکنش بالاتر از 965 کلوین، مقدار تبدیل گاز متان به 97% و دی اکسید کربن به 86% می رسد که نشانگر کاهش بیشترگازهای گلخانه ای است. این مقاله روش جدیدی جهت تحلیل پارامتری سیستم ترمودینامیکی تولید بیوهیدروژن، فقط با استفاده از انرژی بیوگاز، ارائه داده است.

    کلیدواژگان: بیوگاز، رفورمینگ، آنالیز ترمودینامیکی، اگسرژی، توان الکتریکی
  • مرضیه انصاری سامانی، بهرام حسین زاده سامانی*، مهدی قاسمی ورنامخواستی، سجاد رستمی، رحیم ابراهیمی صفحات 55-68

    به منظور پاسخگویی به تقاضای عظیم انرژی و کاهش مصرف سوخت های فسیلی و کاهش آلودگی هوا، استفاده از یک سوخت زیستی سبز، پاک و پایدار تنها جایگزین است. زمانی که از یک پیش ساز و فرآیند مناسب در تولید بیودیزل استفاده شود، جایگزینی آن به عنوان یک سوخت جایگزین قطعی تر می شود. هدف این مطالعه ارزیابی راکتور ترکیبی جت پلاسما - فراصوت در تولید بیودیزل است. استفاده از جت پلاسما در تولید بیودیزل به دلیل استفاده از میدان های الکتریکی قوی در فرآیند ترانس استریفیکاسیون به عنوان یک فرآیند تجزیه مولکولی پیشرفته در سال های اخیر بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. چهار فاکتور نسبت مولی متانول به روغن (1:4، 1:6، 1:8)، درصد کاتالیزور (75/0، 1، 25/1)، زمان (30، 60 و 90 ثانیه) و توان فراصوت (100، 250 و 400 وات) برای تولید بیودیزل در این سامانه ترکیبی بررسی شد. روش سطح پاسخ (RSM) برای بهینه سازی محتوای متیل استر استفاده شد. در بهینه سازی RSM، بیشترین عملکرد بیودیزل 82/93 درصد در توان فراصوت 76/395 وات، نسبت مولی 75/6، درصد کاتالیست 96/0 درصد وزنی و زمان واکنش 58/79 ثانیه بود. مشخصات فیزیکی شیمیایی بیودیزل تولید شده مطابق با استاندارد ASTM D6751 است. به طور کلی، نتایج نشان می دهد بیودیزل تولید شده از طریق این سامانه ترکیبی، باعث صرفه جویی در زمان با بیشترین بازده تبدیل شده است.

    کلیدواژگان: فراصوت، تولید بیودیزل، سوخت زیستی، جت پلاسما، ترانس استریفیکاسیون
  • ابوالفضل هدایتی پور*، منا طهماسبی، مصطفی گودرزی صفحات 69-81

    هدف از اجرای این آزمایش بررسی تاثیر به‏کار‏گیری روش‏های کشاورزی حفاظتی بر روی مقدار ماده آلی خاک، شاخص‏های انرژی و عملکرد محصول در کشت لوبیا سفید (رقم درسا) بود. آزمایش در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی و در سه تکرار در ایستگاه تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی در سال‏های زراعی 97-96، 98-97 و 99-98 انجام شد. تیمارهای آزمایش عبارت بودند از: 1- روش مرسوم خاک‏ورزی (استفاده از گاوآهن برگردان‏دار- دیسک) به عنوان شاهد ،2- روش کم‏خاک‏ورزی با استفاده از گاوآهن چیزل-پکر و 3- روش ‏بی‏خاک‏ورزی با دستگاه کشت مستقیم. در هر سه سال آزمایش، درصد ماده آلی خاک بعد از برداشت محصول اندازه‏گیری شد. عملکرد و اجزای عملکرد دانه لوبیا در انتهای فصل زراعی با حذف حواشی، اندازه‏گیری شدند. همچنین انرژی مصرفی نهاده‏ها و ستاده‏ها، انرژی ناخالص تولید شده در هر هکتار، نسبت و شدت انرژی، و بهره‏وری انرژی برای هر تیمار محاسبه گردید. نتایج نشان داد بیشترین و کمترین عملکرد دانه به ترتیب مربوط به تیمار کم‏خاک‏ورزی و بی‏خاک‏رزی با مقادیر 2869 و 2076 کیلوگرم در هر هکتار بوده است. میانگین سه ساله مقادیر ماده آلی خاک در تیمار‏های آزمایش به ترتیب تیمار‏ها 430/ ، 582/0 و 621/0 درصد بود که بیشترین افزایش در تیمار کم‏‏خاک‏ورزی دیده شد. بیشترین و کمترین شدت انرژی به ترتیب مربوط به روش‏های بی‏خاک‏ورزی و کم‏خاک‏ورزی با مقادیر 6/38 و 3/27 مگاژول به ازای هر کیلو‏گرم دانه خشک به دست آمد. یکی از دلایل افزایش مصرف انرژی و کاهش عملکرد دانه در روش بی‏خاک‏ورزی، بالا بودن جمعیت علف هرز و در نتیجه مصرف زیاد علفکش‏های عمومی و اختصاصی بود. در نهایت با توجه به افزایش عملکرد دانه، افزایش مقدار ماده آلی خاک و بهبود شاخص‏های انرژی در کشت لوبیا، روش کم‏‏خاک‏ورزی در مقایسه با روش بی‏خاک‏ورزی مناسب‏تر ارزیابی شد.

    کلیدواژگان: بی&rlm، کشاورزی حفاظتی، کم&rlm، خاک&rlm، ورزی، لوبیا، مصرف انرژی
  • سپیده عرب، مرتضی صادقی*، مهرنوش جعفری صفحات 83-91

    یولاف، یکی از غلات مورد مصرف در جهان است و مصرف مقادیر مناسب آن می تواند به عنوان بخشی از رژیم غذایی بدون گلوتن برای افراد مبتلا به بیماری سلیاک استفاده شود. از سوی دیگر این غله دارای پوسته ای است که توسط دستگاه گوارش انسان هضم نمی شود و نیاز به پوست گیری دارد. در این پژوهش یک پوست گیر ضربه ای یولاف آزمایشگاهی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. آزمایش های پوست گیری یولاف رقم هاشمی در 5 سطح سرعت دورانی روتور (1000، 1250، 1500، 1750 و 2000 دور در دقیقه) و 3 سطح رطوبت (6، 9 و 12 درصد بر پایه تر) در سه تکرار انجام شد و اثر این متغیرها بر درصد دانه پوست گیری شده (%GP)، بازده پوست گیری (DHE)، درصد دانه های شکسته شده (%B)، عملکرد دانه های شکسته نشده (%GY) و عملکرد تبدیل (%MY) مطالعه گردید. داده های آزمایشی، در قالب طرح فاکتوریل کاملا تصادفی در سطح آماری 1 درصد آنالیز شدند. نتایج نشان داد که %GY با افزایش سرعت دورانی روتور در هر سه سطح رطوبت دانه، ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. مقدار DHE، با افزایش سرعت دورانی روتور و رطوبت دانه، روند صعودی نشان داد. %B، نیز با افزایش سرعت دورانی روتور افزایش و با افزایش رطوبت دانه، کاهش یافت. مشاهده شد دانه هایی که در برابر پوست گیری مقاوم تر بودند، در برابر شکست هم مقاومت بیش تری از خود نشان دادند. در هر رطوبت دانه، سرعت دورانی که بیش ترین %GY را داشت، به عنوان بهترین سرعت دورانی روتور در نظر گرفته شد. %MY با %GP و مقدار DHE رابطه مستقیم داشت و با افزایش سرعت دورانی روتور، روند صعودی و با افزایش رطوبت دانه روند نزولی را نشان داد. بهترین سرعت دورانی روتور و محتوای رطوبتی برای پوست گیری دانه های یولاف به ترتیب 1750 دور در دقیقه و 12 درصد بر پایه تر می باشند.

    کلیدواژگان: یولاف، پوست گیر ضربه ای، بیماری سلیاک، بازده پوست گیری، دانه های شکسته، عملکرد تبدیل
  • پیمان غلامی، علی نجات لرستانی *، ناهید عقیلی ناطق، سعید عباسی صفحات 93-104

    عدم توانایی مردم عادی در تفکیک قارچ های خوراکی از قارچ های غیرخوراکی و سمی چالشی پرمخاطره است که می تواند منجر به بروز مسمومیت قارچی شود. در این پژوهش امکان سنجی کاربرد سامانه ماشین بویایی بر پایه ی حسگرهای نیمه هادی اکسید فلزی به عنوان ابزاری غیر مخرب برای تفکیک قارچ های غیرخوراکی از قارچ های خوراکی مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل مولفه های اصلی PCA، تحلیل تفکیک خطیLDA ، تحلیل تفکیک خطی درجه 2QDA ، ماشین بردار پشتیبان SVM و شبکه عصبی مصنوعی ANN روش هایی بودند که برای رسیدن به این هدف مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از تحلیلها نشان داد که بهترین عملکرد روش PCA در تفکیک 5 نمونه قارچ خوراکی و غیرخوراکی با دقت 91 درصدی بود. نتایج به دست آمده نشان داد که روش تحلیل QDA با دقت 100 درصدی و عملکرد بهتری از روش LDA نمونه های قارچ را در سه دستهی مختلف تفکیک کرد. در این میان، روش SVM از میان نمونه های قارچ خوراکی و قارچ غیر خوراکی تنها توانست قارچ A.bisporus را به صورت کامل و 100 درصدی تشخیص دهد و عملکرد مناسبی در تفکیک سایر نمونه ها نداشت. روش ANN عملکرد مطلوبی در طبقه بندی نمونه ها داشت به طوری که توانست نمونه های A. bisporus، S. comptus و R. delica را به صورت 100 درصدی طبقه بندی کند. با توجه به نتایجی که در این پژوهش به دست آمد، می توان گفت دقت روش QDA در طبقهبندی انواع مختلف قارچ ها نسبت به سایر روش ها بالاتر بود. با توجه به عملکرد مناسب بویایی ماشین در تفکیک قارچ های خوراکی از قارچ های غیرخوراکی، به نظر می رسد کاربرد این فناوری روشی امیدبخش در تفکیک گونه های مختلف قارچ خواهد بود.

    کلیدواژگان: قارچ خوراکی، قارچ غیر خوراکی، بویایی ماشین، هوش مصنوعی
  • اسماعیل مریدار، محمدرضا بیاتی، جلال برادران مطیع*، مهدی خجسته پور صفحات 105-118

    پلاسمای سرد محیطی مملو از یون های فعال و گونه های پرانرژی است که با برخورد به سطح موجب ایجاد میکرو-روزنه هایی در آن شده و می تواند در فرایند خروج رطوبت و خشک کردن مواد حساس مفید باشد. برگ بو با نام علمی nobilis Laurus گیاهی همیشه سبز می باشد که دارای خواص دارویی متنوعی بوده و در صنعت غذایی نیز استفاده می شود. در این مقاله اثر استفاده از پیش تیمار پلاسمای سرد DBD بر سینتیک خشک شدن برگ بو در خشک کن کابینتی مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات به روش سطح پاسخ بر پایه طرح باکس بنکن با متغیر های مستقل دما (30، 40، 50 درجه سلسیوس)، سرعت باد (1، 2، 3 متر بر ثانیه)، زمان پلاسمادهی (صفر، 10، 20 ثانیه) و شدت پلاسمادهی (23، 29 و 35 کیلوولت) انجام شد. متغیر های وابسته شامل زمان خشک شدن، حداقل رطوبت قابل دستیافت و تغییرات رنگ بود. نتایج اثر معنی دار دما، سرعت باد و زمان پلاسمادهی را بر زمان خشک شدن نشان داد. افزایش دما موجب کاهش زمان خشک شدن و همچنین کاهش حداقل رطوبت قابل دستیابی شد. شدت پلاسما دهی اثر معنی داری بر حداقل رطوبت قابل دستیافت و زمان خشک شدن نداشت. نتایج اثر معنی دار زمان پلاسمادهی را بیان کرد به طوری که 20 ثانیه پلاسمادهی موجب کاهشی در حدود 20 درصد در زمان خشک شدن نسبت به تیمار بدون پلاسما گردید. لذا دمای oC 50، زمان پلاسمادهی s20 شدت پلاسما 23 کیلوولت و سرعت باد m/s1 تنظیمات بهینه خشک کن بود. این امر می توان موجب صرفه جویی قابل توجهی در توان مصرفی دستگاه خشک کن شود. دو متغییر دما و شدت پلاسما دهی بر تغییرات روشنی و تیرگی برگ ها پس از خشک شدن اثر معنی داری داشتند به طوری که استفاده از پیش تیمار پلاسما موجب کاهش تغییر رنگ نمونه ها شد.

    کلیدواژگان: برگ بو، پلاسمای سرد، خشک کن کابینتی، سطح پاسخ، سینتیک خشک شدن
|
  • Farhad Mousavi Salehi, MohamadEsmail Khorasani Ferdavani *, Shaban Ghavami Jolandan, Hassan Masoudi Pages 1-9

    Today, despite significant advances in the field of technology and production of advanced equipment, unfortunately, in most countries, the production of agricultural products is insufficient and is decreasing. Therefore, the use of new technologies in order to increase the quality and quantity of agricultural products has a particular importance. For this purpose, in this research, a system equipped with an ultrasonic sensor was used as a warning unit for the non-planting of sugarcane billets in the sugarcane planting machine. By passing the billets at different speeds (2, 2.8, 3.4 and 4.5 m/s) inside the system, the detection accuracy of the ultrasonic sensor was evaluated and the best place to install the sensor on the system was obtained. Data collection was done in a factorial experiment based on a completely randomized design, and data analysis and comparison of the averages were done by SPSS (V16) software. The results of the experiments showed that with increasing distance of the sensor from the billets falling position, the detection accuracy decreases due to increase in the billets speed. In the field tests, the system accuracy in detecting the billets passage in front of the sensor was evaluated. According to the results, a linear regression relationship with R2=0.929 was obtained between the signal announced by the system and the actual number of fallen billets in the furrow. The results indicate that the system is appropriate accuracy for monitoring of fallen billets during planting. In the field evaluation of the warning system's accuracy, the results showed that in the case of non-planted distances more than 0.5 meters, which are practically considered as the points that need to plant again, the system announces and records the position for replant correctly in %95 to %99.8 of times.

    Keywords: Non planted area, Sugarcane billets, Sugarcane planter, Ultrasonic sensor, Warning unit
  • Aydin Imani, Mahdi Keramat-Jahromi Pages 11-20

    Drying dates in the khark stage is a common operation in date-growing areas of the country, such as Jahrom, where the product has completely different quality conditions in terms of texture, color, smell and taste compared to dates. The electrohydrodynamic (EHD) method is a non-thermal drying method at ambient temperature and pressure that can preserves the quality of the dried food product. In this study, a hybrid electrohydrodynamic-convection hot air dryer equipped with an image processing system was used to investigate the changes of size and shape related attributes of thin slices of kharak during the drying process. The aim of this study was to investigate the rate of change in the characteristics related to shape and size including surface area, perimeter, diameter, elongation, and roundness of samples during the drying process by electrohydrodynamic method (EHD in 25 and 35 °C), hot air method (HA at 60 °C), and the hybrid drying method (EHD-HA at 60 °C). The effect of air speed and temperature on the shape and size related attributes was investigated using variance analysis. The results showed that the amount of changes in characteristics related to the shape and size of the product was the highest in the hot air method and less in the EHD method at a temperature of 25° C than the other methods. According to the obtained results, the final product of the EHD method had a higher quality compared to the other methods.

    Keywords: Kharak, Machine vision, Drying, Electrohydrodynamic, Hot air
  • Kambiz Hosseinpanahi, MohammadHossein Abbaspour-Fard *, Elaheh Goharshadi, MahmoodReza Golzarian Pages 21-32

    Development of new greenhouses based on new cultivation methods is one of the most important practical solutions to increase food production in the world. But despite the higher production efficiency of the product, their energy consumption is very high. To solve the energy problem in these greenhouses, the use of renewable energy as a permanent energy source has been suggested by scientists in recent years. Meanwhile, photovoltaics has been investigated by many researchers as a permanent and efficient energy source due to its obvious features, suitability and very good compatibility with agricultural environments and also with greenhouse structures. The results have shown that for the development of photovoltaic covers for greenhouses, in addition to proper photovoltaic efficiency, it is necessary to provide transparency required for the growth of plant in the visible range. One of the technologies that, while having transparency, can be used as a transparent photovoltaic cover for greenhouses, is luminescent solar concentrator (LSC). This photovoltaic device has several components, among which the waveguide is one of the most important components, and its optimization through physical parameters such as geometric factor and refractive index can improve LSC performance. Based on this, in this research, taking into account the parameters of a greenhouse cover and a photovoltaic module, two waveguides made of glass and PMMA were investigated in the construction of LSCs to investigate the effect of the geometric factor and the optical refractive index and their effect on the optical efficiency and the PCE of LSCs was investigated. The results showed that by increasing the thickness of the waveguide from 4 to 6 mm, which reduces the amount of its geometric factor, and also the use of PMMA waveguide in comparison with glass, which in addition to having strength and transparency in the visible region, has a higher refractive index (1.46), can increase the PCE and optical efficiency of LSC from 0.33% to 1% and 0.98% to 4.27%, respectively.

    Keywords: Food, novel greenhouses, photovoltaic, luminescent solar concentrators, waveguide
  • Shoaib Gholami, Saeid Minaei *, Alireza Mahdavian Pages 33-39

    Stirred tanks have a wide range of uses in food, chemical, and mineral industries. As a result, accurate knowledge of the hydrodynamic behavior of the fluid in these tanks is essential. One of the issues that arises in stirred tanks when working at high speeds is the vortex inside the tank, which inhibits appropriate mixing. In the current numerical study, by attaching vertical baffles to the inner wall of the tank, the flow field and vortex phenomena were evaluated. Computational Fluid Dynamics (CFD) was employed to explore the influence of wall baffles on variations in radial velocity and turbulent kinetic energy. Based on the numerical results, it was discovered that adding baffles to the tank wall enables the radial flow to be extended, which provides for better mixing inside the stirred tank. Moreover, by adding the baffles, vertical flow is improved, enhancing the agitation inside the tank. According to the results, the turbulent kinetic energy for tanks with and without baffles is 0.00957 m2 / m3 and 0.0112 m2 / s3, respectively, while the energy dissipation rates were 0.955 m2 / m3 and 0.805 m2 / s3, respectively. Increasing velocity in the vicinity of the baffle, results in enhanced agitation, providing the energy demand for better mixing. This prevents continuous swirling motion which can reduce agitation quality.

    Keywords: Tank, Stirrer, CFD, Baffle, kinetic energy
  • Farhad Seirafi, Rahim Ebrahimi *, Hadi Ghaebi, Morteza Bayareh Pages 41-54

    This paper aims to examine a combined heating, power, and hydrogen system production using biogas energy. Biogas steam and dry reforming method are designed based on equilibrium data with the EES program. The results show that biogas has two principal roles for combustion and reforming processes simultaneously. The heating energy produced from biogas causes the reforming of biogas and improves the system efficiency by 74%. The maximum exergy efficiency and hydrogen production are obtained at 58.34% and 0.11-0.83 kg/s, respectively. The results also show that the combustion chamber has the highest exergy destruction by about 51% when the amount of electric power plant is considered between 5 to 40 MW. A parametric study for optimizing hydrogen production analyzes the key parameters. The optimal scenarios are when CO2/CH4=0.50-0.66, H2O/CH4=2-3.6, and the reforming temperature is 965-1036K. The conversion of methane and carbon dioxide shows the environmental effect of decreasing greenhouse gases. At 965K or higher, methane and carbon dioxide conversion rates reach 97% and 86%, respectively. This paper aims to develop a novel methodology for identifying thermodynamic cycle conditions and reforming processes only by use of biogas as the source of energy.

    Keywords: Biogas, reforming, thermodynamic analysis, Exergy, electric power
  • Marziye Ansari Samani, Mahdi Ghasemi-Varnamkhasti, Sajad Rostami, Rahim Ebrahimi Pages 55-68

    In order to respond to the huge demand for energy and reduce the consumption of fossil fuels and reduce air pollution, the use of a green, clean and stable biofuel is the only alternative. When a suitable precursor and process is used in the production of biodiesel, its replacement as an alternative fuel becomes more certain. The aim of this study is to evaluate the combined jet plasma-ultrasonic reactor in biodiesel production. The use of plasma jet in the production of biodiesel is known as an advanced molecular decomposition process due to the use of strong electric fields in the transesterification process and has been the focus of researchers in recent years. Four factors: molar ratio of methanol to oil (1:4, 1:6, 1:8), catalyst concentration (0.75, 1, 1.25), time (30, 60 and 90 s) and ultrasonic power (100, 250 and 400 W) was investigated for biodiesel production in this combined system. Response surface methodology (RSM) was used to optimize the methyl ester content. In RSM optimization, the highest yield of biodiesel by the software was 93.82% in ultrasonic power of 395.76 W, molar ratio of 6.75, catalyst concentration of 0.96%w/w and reaction time of 79.58 s. The physical and chemical characteristics of the produced biodiesel were in accordance with the ASTM D6751 standard. In general, the results show that the biodiesel produced through this combined system saves time with the highest conversion efficiency.

    Keywords: ultrasound, Biodiesel production, Biofuel, Plasma jet, transesterification
  • abolfazl hedayatipor, Mona Tahmasebi, Mustafa Goodarzi Pages 69-81

    This study aimed to investigate the effects of conservation agricultural methods on the amount of soil organic matter, energy indices, and crop yield in white bean (Dorsa variety) cultivation. The experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications at the Markazi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center in the cropping years of 2017-2018, 2018-2019, and 2019-2020. The experimental treatments were involved: 1- the conventional tillage method (by using moldboard plow+ disc) as a control, 2-Reduced tillage with a chisel-packer plow, and 3-No-tillage method with a direct planting seeder. In each season, the soil organic matter content was measured. The yield and yield components of dry bean seeds were measured at the end of the season by removing the margins. In addition, inputs and outputs energy consumption, gross energy produced per hectare, energy ratio and intensity, and energy productivity were calculated for each treatment. The results showed that the highest and lowest yields were obtained in reduced tillage and no-tillage, respectively, with 2869 and 2076 kg/ha. The three-year average values of soil organic matter in the experimental treatments for each season were 0.430, 0.582, and 0.621%, respectively, with the highest increase seen in reduced tillage treatment. The highest and the lowest energy intensity were obtained for no-tillage and reduced tillage with 38.6 and 27.3 MJ/kg, respectively. One of the reasons for increasing energy consumption and decreasing the yield in the no-tillage method was the high weed population and plentiful consumption of general and specific herbicides. Finally, due to the increase in grain yield, amount of soil organic matter, and improvement of energy indices in dry bean cultivation, the reduced tillage method was evaluated as more suitable than the no-tillage method.

    Keywords: Conservation Agriculture, Dry Bean, Energy Consumption, No-Tillage, ReducedTillage
  • Sepideh Arab, Morteza Sadeghi *, Mehrnoosh Jafari Pages 83-91

    Oat is one of the grains used in the world, and consuming its right amounts could be considered as a part of a gluten-free diet for people suffering from celiac disease. However, this grain has a hull that is not digested by the human digestive system, and hence need to be dehulled. In this research, a laboratory impact oat dehuller was designed, fabricated and evaluated. The dehulling experiments of Hashemi oat variety were performed at 5 levels of rotor speed (1000, 1250, 1500, 1750, and 2000 rpm) and 3 levels of moisture content (6, 9, and 12% w.b.) with three replications. The effect of these variables on groat percentage (GP), dehulling efficiency (DHE), broken groats (%B), unbroken groat yield (%GY), and mill yield (%MY) was studied. The results revealed that with increase in the rotational speed of the rotor at all grain moistures, the %GY first increased and then decreased. The DHE indicated an ascending trend with increasing the rotor speed and grain moisture. The %B increased with increase in the rotational speed and decreased with increase in the grain moisture. The grains that were more resistant to dehulling showed also more resistance to breakage. At each grain moisture content, the rotational speed that led to the highest %GY was considered as the best rotor speed. The %MY had a direct relationship with %GP and DHE, and it showed an ascending trend with increasing the rotor speed and a descending trend with increasing the grain moisture. The best rotor speed and moisture content for dehulling the oat grains were determined to be 1750 rpm and 12% w.b., respectively.

    Keywords: Oats, Impact huller, Celiac disease, Dehulling efficiency, Broken groats, Mill yield
  • Payman Gholami, Ali Nejat Lorestani *, Nahid Aghili nategh, Saeed Abbasi Pages 93-104

    Non-use of non-edible and toxic mushrooms by common people in edible mushrooms is a dangerous challenge that can lead to mushroom poisoning. In this research, it is possible to use the smell machine system based on metal semiconductor sensors as non-destructive tools for non-edible mushrooms. Food was evaluated. PCA principal component analysis, LDA linear discriminant analysis, QDA 2 degree linear discriminant analysis, SVM support vector machine and ANN artificial neural network were the methods used to achieve this goal. The results obtained from the analyzes showed that the best performance of the PCA method was in the separation of 5 samples of edible and non-edible mushrooms with 91% accuracy. The obtained results showed that the QDA analysis method separated the mushroom samples into three different categories with 100% accuracy and better performance than the LDA method. In the meantime, the C-SVM method could only fully and 100% detect A. bisporus among the samples of edible and non-edible mushrooms, and it did not have a good performance in differentiating other samples. The ANN method had a good performance in classifying the samples so that it could classify the samples of A. bisporus, S. comptus and R. delica 100%. According to the results obtained in this research, it can be said that the QDA method was higher than other methods in classifying types of fungi. Considering the proper performance of machine smell in separating edible mushrooms from non-edible mushrooms, it seems that using this technology will be a promising method in different types of mushroom.

    Keywords: Edible mushroom, non-edible mushroom, Machine Olfactory, artificial intelligence
  • Esmaeel Moridar, MohammadReza Bayati, Jalal Baradaran Motie *, Mehdi Khojastehpour Pages 105-118

    Cold plasma is an environment full of active ions and energetic particles applied to the surface of the sample to disinfect materials, make their surface hydrophilic and improve their colour. These particles create micropores on the surface of the sample and can be useful in removing moisture and drying sensitive materials. The laurel tree, with the scientific name Nobilis Laurus, is an evergreen plant that has various medicinal properties and is also used in the food industry. In this study, the effect of DBD cold plasma pretreatment on the drying kinetics of bay leaves in a cabinet dryer was investigated. The experiments were conducted using the response surface method based on the Box-Behnken design. The independent variables were temperature (30, 40 and 50 oC), air velocity (1, 2, 3 m/s), plasma treatment time (0, 10, 20 s) and plasma intensity (23, 29 and 35 kV). Dependent variables included drying time to a moisture content of 10% and minimum achievable moisture content. The results showed the significant influence of temperature, air velocity and plasma treatment time on the dependent variables. Increasing the temperature decreased both the drying time and the minimum achievable moisture content. Plasma intensity had no significant effect on minimum accessible moisture and drying time. The results showed a significant effect of plasma treatment time, such that 20 seconds resulted in a reduction in drying time of about 20% compared to treatment without plasma. This can save a considerable amount of energy in the drying process. The two variables temperature and plasma intensity had a significant effect on the brightness and darkness changes of the leaves after drying, so that the use of plasma pre-treatment reduced the colour change of the samples.

    Keywords: Bay leaf, Cold plasma, Cabinet dryer, Drying kinetics, response surface methodology