نشریه مهندسی بیوسیستم ایران
سال چهل و هشتم شماره 4 (زمستان 1396)

در این پژوهش به بررسی عملکرد مدل ویسمر لوث برای تخمین مقاومت غلتشی یک چرخ با لحاظ کردن پارامترهای سرعت پیشروی و تعداد تردد چرخ پرداخته شده است. آزمون های تجربی با استفاده از یک آزمونگر تک چرخ و در محیط کنترل شده انباره خاک به انجام رسید. پارامترهای سرعت پیشروی و بار در سه سطح در نظر گرفته شده و با تکرار عبور چرخ در هر مسیر، سطوح تردد چرخ اعمال گردید. نتایج حاکی از دقت مناسب مدل ویسمر در پیش بینی مقاومت غلتشی در همه سطوح بار و سرعت پیشروی بوده است اما در رابطه با پارامتر تردد، دقت پیش بینی در ترددهای تا 5 عبور بسیار بیشتر از ترددهای بالا دیده شد. یک مدل رگرسیونی بر اساس داده های تجربی برای پیش بینی مقاومت غلتشی چرخ با اضافه کردن اثر سرعت پیشروی و تردد ارائه گردید. به طور کلی مدل ویسمر با وجود عدم در برداشتن پارامترهای سرعت پیشروی و تردد، توانایی پیش بینی خوبی از مقاومت غلتشی چرخ را از خود نشان داد.

برخی از باکتری های اسیدلاکتیکی پلی ساکاریدهای خارج سلولی تولید می کنند که علاوه بر توانایی اتصال با آب و افزایش ویسکوزیته، خصوصیات سلامتی بخش مفیدی از قبیل کاهش کلسترول، ارتقای سیستم ایمنی و نقش پری بیوتیکی دارند. در این تحقیق تولید اگزوپلی‏ساکارید دکستران در نوشیدنی لبنی تخمیری توسط باکتری لوکونوستوک مزنتروئیدس و نقش هم افزایی لاکتوکوکوس لاکتیس بر تولید آن مورد بررسی قرار گرفت. بهینه سازی تولید دکستران در شیر با استفاده از روش سطح پاسخ با چهار فاکتور مستقل دمای گرمخانه گذاری (C°40-20(، زمان گرمخانه گذاری (35-15 ساعت)، نسبت تلقیح ل. مزنتروئیدس به ل. لاکتیس (90:10-10:90) و درصد ساکارز (6-0 درصد) انجام شد. بر اساس آزمابشات انجام شده دمای C°25، زمان 20 ساعت، نسبت تلقیح 50:50 و ساکارز 5/4 درصد شرایط بهینه تولید دکستران بودند و نتایج آزمون های تجربی مقدار تولید دکستران پیش بینی شده توسط مدل در شرایط بهینه را تائید کرد.

تخمیندقیق میزان آب مصرفی گیاه به عوامل بسیاری وابسته است که درصد پوشش سبز گیاه یکی از موثرترین پارامترها می باشد. از پردازش تصاویر دیجیتال و بینایی ماشین می توان به منظور اندازه گیری این پارامتر در برنامه های مدیریت آب در کشاورزی به طور گسترده استفاده نمود. در این پژوهش مجموعه ای از تصاویر گیاه زینتی حسن یوسف در دو وضعیت (شاداب و پژمرده) جهت تجزیه و تحلیل پیکسل ها و مقایسه فضاهای رنگ پیشنهاد شده با هدف تشخیص نیاز آبی گیاه مورد بررسی قرار گرفتند؛ فضاهای رنگی مورد بررسی عبارتند از: RGB، rgb، XYZ، Lab، UVL، HSV، HLS، YCbCr، YUV، TSL و.I1I2I3 هر فضای رنگی شرایط مختلفی از احتمال توزیع یک گروه رنگ را ارائه می دهد، بدین ترتیب پس از بررسی فضاهای رنگی با توجه به نتایج آنالیز آماری در سطح احتمال 5% و با کمک ترسیم داده ها و مقایسه بصری آن ها، مناسب ترین فضاهای رنگی انتخاب گردید. نهایتا فراوانی شدت های فضای رنگی مطلوب جهت آموزش طبقه بند بیز مورد استفاده قرار گرفتند که در این حالت طبقه بند بیز با دقت کلی 11/83 درصد دو وضعیت شاداب و پژمرده گیاه را از یکدیگر تشخیص داد. در نتیجه بر اساس اطلاعات حاصل از نمودارهای هیستوگرام تصاویر (فراوانی سطوح شدت تصاویر) وضعیت نیاز گیاه به آبیاری قابل تشخیص می باشد.

در این مطالعه دسته بندی گوجه فرنگی به کمک منطق فازی و تغییر در آن در شرایط مختلف نگهداری مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور ویژگی های کیفی از قبیل رنگ، اندازه و سختی گوجه فرنگی اندازه گیری شد. دسته بندی نمونه ها توسط یک سامانه طراحی شده منطق فازی با قواعد فازی با نظر کارشناسان خبره مقایسه گردید. تجزیه و تحلیل حساسیت خروجی توابع عضویت به کمک آماره مربع کای مشخص شد. نتایج نشان داد که حساسیت دسته بندی نمونه های نگهداری شده در سردخانه از روز ششم با تغییر از دسته «درجه1» به «درجه2» رخ داد. برای نمونه های نگهداری شده در شرایط محیط این حساسیت از روز سوم با تغییر دسته بندی مشابه رخ داد. نتایج تاکید می نماید هرگونه عملیات فرآوری یا بازار رسانی پس از دسته بندی اولیه باید از لحاظ صرف زمان بگونه ای باشد که حاصل دسته بندی اولیه را دچار تغییر ننماید.

استفاده از جایگزین های چربی در غذاها نقش مهمی در سلامت انسان بخصوص کاهش بیماری های قلبی و عروقی دارد. در این تحقیق از سه سطح کفیران (2/0،5/0و8/0درصد) به عنوان جایگزین چربی در ماست میوه ای استفاده شد و خصوصیات فیزیکوشیمیایی (اسیدیته، سینرزیس، رئولوژیکی)، میکروبی (تعداد باکتری های اسید لاکتیک، کپک ومخمر) و حسی آنها با سه ماست میوه ای شاهد ( بدون چربی، کم چرب (5/1%) و پرچرب (3%) مقایسه گردید. نمونه ها در شرایط یکسان تولید شدند. نتایج نشان داد که غلظت کفیران بر اسیدیته ماست اثری ندارد. کمترین سینرزیس در بین تمام نمونه ها مربوط به ماست 5/0 درصد کفیران بود که در ارزیابی حسی، بالاترین امتیاز پذیرش کلی را کسب کرد. افزایش غلظت کفیران باعث افزایش اندیس قوام و کاهش رشد کپک و مخمر ماست شد در حالی که بر روی تعداد باکتری های اسید لاکتیک اثر معنی داری نشان نداد.

به منظور مدل سازی انرژی مصرفی تولید انگور در استان خراسان شمالی، پژوهشی با استفاده از سیستم های شبکه عصبی مصنوعی انجام گرفت. اطلاعات مورد نیاز به وسیله پرسش نامه و مصاحبه حضوری با باغداران در سال زراعی 94-1393 جمع آوری شدند. نتایج نشان داد که مجموع انرژی مصرفی، انرژی خروجی و کارایی انرژی انگور در استان خراسان شمالی به ترتیب 61/52553 مگاژول بر هکتار، 17/283513 مگاژول بر هکتار و 39/5 بود. کودهای شیمیایی با 98/35094 مگاژول بر هکتار انرژی مصرفی، سهمی در حدود 67 درصد از مجموع انرژی مصرفی تولید را به خود اختصاص دادند. سهم شکل های تجدیدپذیر و غیرتجدیدپذیر انرژی در تولید به ترتیب 15 و 85 درصد به دست آمد. نتایج شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که بهترین ساختار برای مدل سازی جریان انرژی تولید انگور 1-10-6 بود. ضریب تبیین بهترین ساختار برای تولید انگور معادل 98/0 به دست آمد. بنابراین، این مدل به عنوان بهترین روش برای برآورد انرژی خروجی تولید انگور بر اساس انرژی های ورودی در منطقه مورد مطالعه انتخاب شد.

آسیب هایی که در هنگام حمل ونقل به میوه ها وارد می شود یکی از دلایل اصلی صدمات وارده به آنها می باشد که می تواند به یکی از شکل های ضربه، نیروهای مماسی و نیروی وزن (بار مرده) اتفاق بیفتد. ارتعاش وارده به میوه های در حال حمل می تواند یکی از این آسیب ها یا ترکیبی از آنها را به میوه وارد نماید. مدول الاستیسیته و سفتی یکی از مهمترین خواص مکانیکی میوه است و تغییرات آن تعیین کننده میزان آسیب می تواند باشد. در این پژوهش تاثیر دو نوع جاده آسفالت (بزرگ راه و درجه دوم)، دو نوع وسیله نقلیه با سیستم تعلیق متفاوت (کامیون بادی و کامیونت فنری)، سه سطح ارتفاع قرارگیری جعبه درون وسیله نقلیه (کف: H1وسط:H2 و بالاترین ارتفاع از کف:H3)، دو موقعیت قرارگیری جعبه روی وسیله نقلیه (جلو: S1 و عقب: S2) و دو محل قرارگیری میوه درون جعبه (ردیف پایین جعبه:Loc1 و ردیف بالای جعبه Loc2) بر تغییرات مدول الاستیسیته و سفتی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مدول الاستیسیته و سفتی میوه های شاهد (حمل ونقل نشده) اندازه گیری شد، سپس میوه های حمل ونقل شده مورد آزمون قرار گرفتند. میزان آسیب بر مبنای درصد اختلاف پارامترهای اندازه گیری شده بین این دو در نظر گرفته شد. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل پارامترهای اصلی و متقابل، میوه هایی که با کامیون بادی حمل ونقل شده بودند از نرخ کاهشی (مدول الاستیسیته) کمتری به نسبت میوه هایی که با کامیونت فنری حمل ونقل شده بودند برخوردار گردیدند و مقدار آن در جاده آسفالت بزرگ راه درون سیستم تعلیق بادی و فنری به ترتیب برابر 44/34 و 66/41 و در جاده آسفالت درجه دوم این میزان به ترتیب 48 و 77/57 درصد تنزل (نسبت به شاهد) حاصل شد. با افزایش ارتفاع قرارگیری از کف هر دو سیستم تعلیق (بادی و فنر) مدول الاستیسیته کاهش معنی داری یافت. حمل ونقل روی آسفالت بزرگ راه برای میوه هایی که در موقعیت عقب (S2) کامیون و کامیونت (نسبت به موقعیت جلو) مستقر شده بودند با کاهشی 27/12 درصد مدول الاستیسیته مواجه گردیدند، این میزان در جاده آسفالت درجه دوم با نرخ کاهش بیشتری معادل 62/13 درصد رخ داد. میوه هایی که در ردیف پایین (Loc1) جعبه قرار داشتند (در جاده آسفالت درجه دوم) بعد از انجام آزمایش دارای مدول الاستیسیته بالاتری نسبت به میوه های ردیف بالایی جعبه (Loc2) بودند (معادل43/14درصد). همچنین نتایج نشان داد، میوه هایی که در ارتفاع اول (H1) و دوم (H2) کامیون بادی (T1) استقرار یافته اند از سفتی بیشتری برخوردار هستند. میوه هایی که در ردیف پایین جعبه (Loc1) و موقعیت جلو (S1) کامیون بادی (T1) قرار داشتند در هر سطح ارتفاع قرارگیری (H1، H2 وH3) سفتی بیشتری نسبت به موقعیت عقب (S2) از خود نشان دادند.

استفاده از شیرهای مختلف با ویژگی های متفاوت سبب بروز تغییر در ویژگی های فراورده های لبنی می شود. در این پژوهش برای تهیه ماست از شیر گاو و گاومیش استفاده شد و سپس خصوصیات شیمیایی، عکس‍برداری نیروی اتمی، سختی بافت و آب‍اندازی طی روزهای 1، 15 و 30 بعد از تولید و نگه‍داری در دمای OC4 بررسی گردید. تصاویر میکروسکوپی به دست آمده از سطح نمونه های ماست در پانزدهمین روز بعد از تولید نشان داد که ماست تولید شده از شیر گاو دارای سطحی با قله ها و برجستگی های بلندتر نسبت به نمونه ماست تولید شده از شیر گاومیش می‍باشد. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که ویژگی های تکنولوژیک، درصد آب‍اندازی و بافت ماست تحت تاثیر ریزساختار آن می‍باشد.

در این مطالعه از میکروسکوپ نوری اپی فلورسانس (EFLM) برای مشاهده زنده مانی مخمر نانوایی و ارزیابی فعالیت آن استفاده شد. فعالیت تخمیری سه نوع مخمر تجارتی (A-C) با روش EFLM و آزمون های گازوگرافی، میکروبی و پخت نان مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. رنگ آمیزی مزدوج و همزمان سوسپانسیون های مخمری در روش EFLM، سلول های زنده را با رنگ سبز و سلول های مرده را با رنگ قرمز مشخص کرد. مخمر A با بیشترین تعداد سلول سبز رنگ (178 سلول شمارش شده در تصویر میکروسکپی) در رتبه نخست و مخمر C با کمترین تعداد (102 سلول شمارش شده) در رتبه آخر زنده مانی قرار گرفت. در آزمون میکروبی تعداد واحدهای تشکیل دهنده کلنی در مخمر A بیشترین (cfu/mg1010×15) و در مخمر C کمترین (cfu/mg1010×12) بود. در روش گازوگرافی مخمر A بیشترین (ml CO2/3h 163) و مخمر C کمترین (ml CO2/3h 140) مقدار گاز را تولید کرد. در آزمون پخت، مخمر A بیشترین حجم (cm3 132) و مخمر C کمترین حجم (cm3 108) نان را نشان داد. نتایج نشان دادند که ارتباط مثبتی بین تعداد مخمرهای سبز مشاهده شده در آزمون EFLM، مخمرهای زنده در آزمون میکروبی، مقدار گاز تولید شده در آزمون گازوگرافی و بالاخره حجم نان وجود دارد.

جداسازی ترکیبات فولوات و ناخالصی های غیرآلی از محلول های قلیایی هیومیکی، به دلیل تاثیر بر بهبود کیفیت و درصد خلوص محصول نهایی هیومیک اسید، از اهمیت بالایی برخوردار است. بدین منظور، در این پژوهش، از یک سامانه غشایی برای جداسازی ترکیبات فولوات از محلول های هیوماتی حاصل از استخراج قلیایی زغال سنگ های نارس، استفاده شده است. در این سامانه، از یک غشای پلیمری فراپالایه از جنس پلی سولفون و با اندازه حفرات kDa 5 در یک ماژول قاب و صفحه ای بهره گرفته شد. اثر دمای فرآیند (35، 45 و °C55) بر عملکرد غشا شامل شار تراوه فولوات، درصد گرفتگی و مقاومت های غشا (RT و Rf)، مدل های گرفتگی هرمیا، شاخص بلوکه شدن (i) و مورفولوژی لایه های گرفتگی ارزیابی گردید. نهایتا اثر دمای فرآیند بر درصد خلوص هیومیک اسیدهای فراپالایش شده از ناتراوه های هیومات با آزمون گراویمتری تعیین گردید. یافته های این پژوهش نشان داد که با افزایش دما از 35 تا °C55، میزان شار تراوه فولوات %38 افزایش می یابد. در اثر افزایش دمای فرآیند، رفتار دوگانه ای در گرفتگی و مقاومت های غشا مشاهده شد. براساس نتایج تئوری مدل های گرفتگی هرمیا، مکانیسم گرفتگی تشکیل کیک در دمای °C35، غالب گرفتگی گزارش شد اما با افزایش دما به 45 و سپس °C55، مکانیسم گرفتگی میانی در فرآیند برقرار شد. نتایج شاخص بلوکه شدن (i)، نشان داد که گرفتگی های استاندارد و کامل منافذ غشا، در دماهای بالاتر، زودتر رخ می دهند. همچنین، بررسی گرفتگی ریزساختارهای غشا توسط آنالیز SEM نشان داد که با افزایش دما، میزان کیک تشکیل شده بروی سطح غشا حدود %61 کاهش می یابد اما منافذ غشا با افزایش دما بلوکه می شوند. نتایج آنالیز گراویمتری نیز نشان داد که بالاترین درصد خلوص هیومیک اسید (%26/92) از هیومات های ناتراوه در دمای °C35 حاصل شد و با افزایش دما در سامانه غشایی، اثر معنی داری بر درصد خلوص هیومیک اسید مشاهده نمی شود.

در پژوهش حاضر روش های نوین نظیر پردازش تصویر و هوش مصنوعی برای ارزیابی سریع، غیر مخرب و آنلاین تازگی گوشت مرغ بکار گرفته شده است. پس از تهیه تصاویر گوشت مرغ و عملیات پیش پردازش، تصاویر به کانال های رنگی مختلف منتقل و ویژگی های آماری بافت تصاویر استخراج گردید. عملیات انتخاب ویژگی با ترکیب دو روش الگوریتم ازدحام ذرات و طبقه بند شبکه های عصبی مصنوعی به منظور کاهش حجم محاسبات و ارتقای شاخص های طبقه بندی انجام شد. با توجه به تعداد ویژگی های منتخب، تعداد نرون های موجود در لایه ورودی 22 عدد به دست آمد و تعداد نرون های موجود در لایه خروجی براساس طبقه بندی تصاویر به صورت 5 کلاس؛ روز اول، روز دوم،...و روز پنجم، 5 عدد تعیین شد. در نهایت ساختار 5-8-22 به عنوان ساختار بهینه طبقه بند مورد نظر حاصل شد. به منظور ارزیابی عملکرد طبقه بند جهت تخمین تازگی گوشت مرغ، شاخص های آماری نظیر دقت، صحت، حساسیت، اختصاصی بودن و سطح زیر منحنی محاسبه شدند که مقادیر این شاخص ها برای طبقه بندی بر اساس ویژگی های منتخب به ترتیب برابر 92، 02/80، 68/80، 89/94 و83/87 درصد می باشند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که سامانه پیشنهادی توانایی تشخیص میزان تازگی گوشت مرغ با دقت مناسب را دارد.

چابکی توانایی پاسخگویی سریع به تغییرات یکی از عوامل اصلی موفقیت و بقای شرکت های تولیدی و خدماتی است. امروزه شرکت ها دریافته اند که چابکی برای بقا و رقابت پذیری آنها ضروری است. در این پژوهش پس از شناسایی متغیرهای چابکی، با مدل سازی ساختاری تفسیری مدل چابکی ترسیم و با تحلیل MIC MAC نوع متغیرها مشخص گردید. انعطاف پذیری، ادغام فرآیندها و وظایف، توسعه مهارت های کارکنان، به کارگیری IT و برنامه ریزی متناسب از عوامل مهم چابکی در زنجیره توزیع تعاونی کمباین داران استان فارس محسوب می شوند. حساسیت و پاسخ گویی به بازار و مشتری قدرت نفوذ و وابستگی زیادی دارد. کاهش هزینه ها، رضایت مشتری، معرفی محصول جدید، سرعت انجام خدمات و کیفیت انجام خدمات دارای قدرت نفوذ کم و وابستگی زیادی هستند که نشان دهنده این است که بیشتر به سایر متغیرها وابسته هستند. نتایج تحقیق بیانگر آن است که ادغام فرآیند ها و وظایف، سنگ زیربنای چابکی زنجیره توزیع می باشد. این بدین معناست که برای چابکی سامانه باید از این متغیر شروع کرد که زمینه برای چابک شدن متغیر های سطح بالاتر فراهم شود و این رویه تا رسیدن به رضایت مشتری ادامه پیدا کند.

یکی از محدودیت های استفاده از نهاده ها در بخش کشاورزی انتشار آلاینده های مختلفی می باشد که اثرات منفی بر محیط زیست دارند . در این تحقیق اثرات زیست محیطی در تولید و انتقال محصول کلزا به دروازه کارخانه روغن کشی در چهار سناریو مختلف شامل: بهره برداران ناحیه مرکزی، ناحیه شمالی و کشت و صنعت مغان با دو روش آبیاری سطحی و بارانی در استان اردبیل به روش ارزیابی چرخه حیات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. اطلاعات لازم برای این تحقیق با استفاده از پرسش نامه و مصاحبه با کشاورزان و مسئولین سازمان های مربوطه استان اردبیل به دست آمد. نتایج ارزیابی چرخه حیات نشان داد که نهاده های کود نیتروژن، سوخت و الکتریسیته بیشترین سهم را در شاخص های زیست محیطی مورد مطالعه دارا می باشند و شاخص های زیست محیطی مسمویت آب های آزاد، پتانسیل اختناق دریاچه ای، اسیدیته و گرمایش جهانی نسبت به سایر گروه های اثر دارای اثرات زیست محیطی بیشتری می باشند.

بخش کشاورزی از مهم ترین بخش های تاثیرگذار بر محیط زیست است. بررسی و مدیریت اثرات زیست محیطی با روش ارزیابی چرخه ی زندگی (LCA) می تواند به عنوان یکی از عوامل دستیابی به تولید پایدار محصولات کشاورزی مدنظر قرار گیرد. هدف از این مطالعه ارزیابی چرخه ی زندگی انرژی، اقتصادی و زیست محیطی تولید گندم در استان لرستان در سال زراعی 93-94 می باشد. بدین منظور تولید گندم در قالب چرخه ی زندگی از مراحل استخراج مواد اولیه تا تحویل محصول به سیلو، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که بیشترین میزان انرژی نهاده با 64/12 گیگا ژول در هکتار به نیتروژن مصرفی از کودهای شیمیایی تعلق دارد و نیز سهم انرژی تجدید ناپذیر نسبت به انرژی تجدید پذیر به میزان قابل توجهی بیش تر است. شاخص های انرژی و اقتصادی محصول محاسبه گردید. سود خالص اقتصادی 16/59 میلیون ریال بر هکتار و نسبت سود به هزینه 58/2 در یک سال زراعی برآورد شد و این وضعیت مطلوبی از لحاظ اقتصادی برای منطقه می باشد. نتایج حاصل از ارزیابی تاثیرات زیست محیطی محصول موردمطالعه نشان داد که بیش ترین بارهای محیطی ناشی از مصرف کود های شیمیایی به خصوص نیتروژن و فسفات، کود دامی و الکتریسیته بوده است. مزارع دیم نسبت به مزارع آبی در سطح پایین تری از نظر مصرف انرژی قرار دارد اما نتایج نشان داد که اثرات زیست محیطی بیشتری به ازای هر تن محصول تولیدی ایجاد می کنند که عمده ی انتشارات در اثر تولید و مصرف کود می باشد.

در این تحقیق به منظور امکان سنجی اجرای کشاورزی حفاظتی در حوضه مارون استان خوزستان از روش چند معیاری تاپسیس در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی استفاده گردید. از این رو تمام لایه های اطلاعاتی مکانیزاسیونی- زراعی شامل ماشین (سطح مکانیزاسیون، ضریب بهره وری، خاک ورز مرکب و کارنده)؛ اقلیم (دما و بارش)؛ توپوگرافی (شیب و ارتفاع)؛ خاک (بافت، pH، شوری، فسفر و کربن آلی) به همراه منابع آبی (پتانسیل و شوری)، جمعا 17 لایه برای تناوب محصولات کلزا، نخود و گندم تهیه و پس از وزن دهی با روش تحلیل سلسله مراتبی و رتبه بندی با روش تاپسیس، با همدیگر همپوشانی و بر اساس دستورالعمل فائو در پنج طبقه بسیار مناسب، مناسب، تناسب متوسط، تناسب کم و نامناسب طبقه بندی شدند. نتایج نشان داد که 6/1 و 5/14 درصد از کل سطح اراضی آبی موجود در محدوده مطالعاتی، به ترتیب در طبقات بسیار مناسب و مناسب برای اجرای کشاورزی حفاظتی، قرار گرفتند.