نشریه مهندسی بیوسیستم ایران
سال چهل و هشتم شماره 3 (پاییز 1396)

پوسیدگی خشک سیب زمینی یکی از خسارت زاترین بیماری های غده های سیب زمینی است که عامل اصلی آن قارچ فوزاریوم سولانی است. برای جلوگیری از توسعه بیماری پوسیدگی خشک سیب زمینی و کاهش تلفات آن، باید قارچ عامل شناسایی و از بین برده شود. روش های معمول در تشخیص آلودگی قارچی زمان بر، پرهزینه و مشکل هستند. در این تحقیق یک روش سریع و قابل اطمینان مبنی بر فناوری گرمانگاری فعال برای تشخیص غده های سالم و آلوده و هم چنین برای طبقه بندی مرحله آلودگی (آلوده یک روزه تا نه روزه) ارائه شده است. در گرمانگاری فعال دو سطح دمای گرم کن و چهار سطح زمان خنک شدن نمونه لحاظ شد.
نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین اختلاف دمای سطح غده های سالم و آلوده نشان داد که دمای 90 درجه سانتی گراد گرم کن و خنک شدن 40 ثانیه نمونه ها بهترین تیمار برای داشتن بیشترین اختلاف بین غده های سالم و آلوده است. برای ارزیابی طبقه بند شاخص های آماری نظیر دقت، صحت، حساسیت و اختصاصی بودن محاسبه شد. دقت کلی طبقه بند 67/96 % بود. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که روش ارائه شده در این تحقیق یکی از روش های توانمند بینایی ماشین در تشخیص کیفیت و سلامت مواد غذایی و محصولات کشاورزی است.

خاک به عنوان بستر تولید محصولات زراعی و باغی یکی از مهم ترین عوامل تولید محصولات کشاورزی می باشد. خاک از ذرات ریز خاک دانه ها تشکیل شده است که فضای بین این ذرات توسط آب یا هوا پر شده است. وجود ترکیب مناسب ذرات خاک، آب و هوا برای رشد محصولات کشاورزی لازم و ضروری است. یکی از عوامل طبیعی که باعث بهبود ساختمان خاک می گردد فرآیند یخبندان و ذوب می باشد. فرآیند یخبندان و ذوب برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک را تغییر می دهد. به منظور بررسی اثر فرآیند یخبندان و ذوب بر روی استحکام برشی خاک آزمایش هایی بر روی نمونه های خاک تحت تاثیر یخبندان و ذوب انجام گرفت. در این پژوهش دمای 10- سانتی گراد برای یخبندان خاک با دو سطح رطوبتی 10 و 15 درصد با سه سطح دانسیته به عنوان متغیر در نظر گرفته شد و استحکام برشی خاک به عنوان متغیر وابسته مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمایش ها بیانگر این مطلب است که فرآیند یخبندان و ذوب باعث کاهش استحکام برشی خاک می گردد. در دامنه تغییرات چگالی در این پژوهش، هر اندازه چگالی خاک افزایش یافت، اثر یخبندان و ذوب بر کاهش استحکام برشی خاک بیشتر شد.کاهش مقاومت برشی در برخی نمونه ها بیش از 40درصد بود. با کاهش مقاومت برشی خاک، نیرو و توان لازم برای برش خاک در نتیجه نیرو توان لازم جهت انجام خاک ورزی در زمین های زراعی پس از فرآیند یخبندان و ذوب کاهش می یابد.

در این تحقیق تاثیر مدیریت بقایای گیاهی و زمان انجام پی آب در قالب طرح آماری اسپیلیت بلوک و در سه تکرار بر عملکرد گندم، میزان آب مصرفی و هزینه و درآمد هر تیمار بررسی شد. تیمار اصلی، مدیریت بقایای گیاهی شامل سوزاندن بقایای گیاهی (B)، خارج کردن قسمت عمده بقایای گیاهی و استفاده از ساقه خردکردن (R)، و خارج کردن قسمت عمده بقایای گیاهی و استفاده از ساقه خردکردن و شخم با گاوآهن برگردان دار (RP) بود. تیمار فرعی زمان انجام پی آب شامل آبیاری 7 روز پس از کاشت (I7)، آبیاری 14 روز پس از کاشت (I14)، و آبیاری 21 روز پس از کاشت (I21) بود. نتایج نشان داد که مناسب ترین تیمار با توجه به بررسی های اقتصادی انجام شده تیمار RI21 بود که نسبت به تیمار شاهد حدود 1220000 ریال در هر هکتار افزایش سوددهی داشته است.

در این تحقیق یک موزع استوانه ای تحت فشار هوا ساخته شد و به وسیله دستگاه گریس بلت ارزیابی گردید. آزمایش با سه سطح فشار درون استوانه 600، 850 و 1050 (Pa) و سه سطح سرعت کارنده؛ 5/0، 1و 5/1 (m/s)، با روش جداکننده مکانیکی و در سه تکرار انجام شد. نتایج در قالب آزمایش فاکتوریل با طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت و مقایسه میانگین داده ها با استفاده از آزمون LSD در نرم افزار SAS انجام شد. اثر فشار درون استوانه و سرعت پیشروی کارنده بر روی درصد پرشدگی، چند کاشت، نکاشت، میزان انحراف از خط کشت و یکنواختی توزیع بذر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، اثر متقابل سرعت و فشار هوا بر روی درصد پرشدگی، نکاشت و چند دانه کاری در سطح یک درصد معنی دار می باشد. فشار هوا و سرعت روی میزان انحراف از خط کشت تاثیری ندارد و توزیع یکنواختی بذر در فشار کمتر بهتر انجام می گیرد.

ارزش تغذیه ای بالای یولاف آن را به عنوان بخشی از رژیم غذایی سلامت بخش تبدیل کرده و محصولات حاصل از آن را در کنار مواد غذایی فراسودمند قرار داده است. این پژوهش باهدف ترکیب خواص ارزشمند تغذیه ای غلات و لبنیات، تولید محصول ماست فراسودمند حاوی شیر یولاف و بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی و حسی آن انجام گردید. در این مطالعه، اثر جایگزینی شیر یولاف با شیر نیم چرب (5/2%) در 4 سطح 0، 10، 15 و 20 درصد (حجمی/حجمی) بر روی ویژگی های فیزیکوشیمیایی و حسی ماست در طی 21 روز نگهداری ماست (روزهای 1، 7، 14 و 21) بررسی گردید. نتایج نشان داد که با افزایش درصد شیر یولاف به طور معنی داری (05/0>P) pH، درصد ماده خشک و چربی کاهش و اسیدیته، سینرزیس و محتوای پروتئین و ترکیبات فنلی ماست افزایش می یابد. همچنین افزودن شیر یولاف منجر به افزایش محتوای آهن و فیبر ماست های حاوی شیر یولاف شد.

انجام هرس بوته ی انگور با استفاده از ماشین های هرس هوشمند و در واقع ربات های هرس باعث کاهش نیروی کار مورد نیاز می گردد. در این پژوهش تلاش گردید الگوریتمی ارائه شود که با استفاده از روش استریوویژن قادر به تشخیص نقاطی از بوته انگور که به منظور انجام هرس باید قطع گردند، باشد. تصاویر از باغ مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس تهیه شدند. ابتدا بوته ها از زمینه جدا شدند سپس تنه اصلی و شاخه های یک ساله مشخص گردیدند و بر اساس ملاک های مورد نیاز برای هرس، شاخه های یک ساله هرس شدند. سپس اسکلت اصلی بوته مشخص شد. با استفاده از این اسکلت نقاط اتصال شاخه ها و تنه به دست آمد و فاصله مناسب بین شاخه ها از یکدیگر حفظ شد. سپس الگوریتم نوشته شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی الگوریتم نشان داد که الگوریتم نوشته شده دارای کارآیی مناسب می باشد و نقاط هرس بوته ها را به درستی مشخص می کند. دقت الگوریتم نوشته شده 2/97 درصد بود.

تصمیم گیری یکی از مهم ترین و اساسی ترین وظایف مدیریت است و تحقق اهداف سازمانی به کیفیت آن بستگی دارد. یکی از تکنیک های تصمیم گیری با استفاده از داده های کمی، تصمیم گیری چندمعیاره می باشد که به مدیر کمک می کند با در نظر گرفتن معیارهای متفاوت برای تصمیم گیری که گاهی اوقات با یکدیگر در تعارض هستند، به طریقی عقلایی تصمیم سازی نماید. هدف این مقاله، ارائه یک طرح برای تقریب یک فضای تصمیم گیری گسسته از طریق کاربرد مدل های بهینه یابی در راستای دستیابی به معیاری قطعی برای مقایسه و تحلیل عملکرد روش های معمول تصمیم گیری چند شاخصه است. روش مورد اشاره که یک رویکرد تلفیقی کمی و کیفی محسوب می شود، در یک بررسی موردی و برای رتبه بندی پارامتر های موثر در چابکی زنجیره توزیع تعاونی کمباین داران به اجرا گذاشته شده است که این پارامتر ها به وسیله سه روش ساو، الکتر و تاپسیس رتبه بندی شدند. نتایج حاصل از رتبه بندی در سه روش، متفاوت بود که با ادغام سه گانه، یکپارچه شد و رتبه بندی واحدی برای پارامتر ها به دست آمد. حساسیت و پاسخگویی به بازار و مشتری، سرعت در انجام امور و معرفی محصول جدید در رتبه اول قرار گرفتند. پس از آن، برنامه ریزی درست، کاهش هزینه ها، به کارگیری IT، ادغام فرآیندها و وظایف، رضایت مشتری، انعطاف پذیری، کیفیت خدمات ارائه شده و توسعه مهارت کارکنان در رتبه های دوم تا نهم قرار گرفتند. در پایان، با یکی بودن نتایج روش تاپسیس و نتایج حاصل از ادغام سه گانه، روش تاپسیس به عنوان روشی مناسب برای رتبه بندی پارامترهای موثر در چابکی زنجیره توزیع تعاونی کمباین داران تایید گردید.

تاکنون چندین مطالعه درباره تجهیز خشک کن بستر سیال با رویکرد افزایش بازده و بهبود عملکرد انجام شده است [f1] که به منظور تحقق این هدف ترکیب آن با تجهیزات فراصوت توان بالا می تواند مناسب باشد. هدف اصلی این پژوهش در این مطالعه به بررسی تاثیر فراصوت توان بالا بر روی خشک کن آزمایشی بستر سیال در خصوص مدت زمان خشک کردن و خصوصیات کیفی مکانیکی ذرت است که در سه [f2] سطح توان فراصوت (1/11، 6/14 و 78/17 /18 کیلووات بر مترمکعب)، چهار سطح فرکانس (20، 25، 28 و 30 کیلوهرتز) و سه سطح دمای (40، 50 و 60 درجه سلسیوس) به منظورکاهش رطوبت اولیه از مقدار اولیه 5/0± 32 درصد به رطوبت نهایی 5/0± 17 درصد (% d. b.) به آن پرداخته شده است. نتایج نشان داد در پایین ترین سطح دمایی، فرکانس 25 کیلوهرتز و توان 6/14 کیلووات بر مترمکعب موثرترین ترکیب از نظر زمان خشک کردن در میان تیمارهای آزمایش بوده است. این ترکیب در مقایسه با حالت بدون فراصوت، زمان نهایی خشک شدن را 43 درصد کاهش داد و فراصوت به جهت دلیل ایجاد پدیده اسفنجی کردن در محصول، موجب کاهش نیروی شکستمقاومت فشاری نهایی و چقرمگی گردید. نتایج نشان داد که انرژی چقرمگی در مقایسه با نیروی شکستمقاومت فشاری نهایی شاخص مناسب تری برای مشخص کردن مقاومت شکست دانه می باشد.

در این مطالعه بهینه سازی شرایط تخمیر جهت تولید پولولان از ضایعات انار توسط Aureobasidium pullulans (با شماره دستیابی KY767023 ) مورد بررسی قرار گرفت. روش بهینه یابی سطح پاسخ [a1] به منظور بررسی اثرات سه عامل pH اولیه، درصد تلقیح و نسبت رطوبت اولیه به سوبسترا بر میزان تولید پولولان در محیط سوبسترای جامد (SSF) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج این آزمایشات نشان داد که حداکثر تولید پولولان در شرایط بهینه (pH اولیه: 75/7، درصد تلقیح: %5 حجمی/حجمی و نسبت رطوبت اولیه به سوبسترا: 5/2) g/kg 35/0 ± 5/50 است. بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی پولولان به دست آمده در شرایط بهینه نیز مورد مطالعه قرار گرفت. فعالیت امولسیفایری پولولان استخراجی 63 درصد و پایداری امولسیون محلول پولولان به ترتیب در دمای °C 4 و °C 25 پس از 30 روز نگهداری، 5/60 و 5/58 درصد گزارش شد. نتایج حاصل از اندازه گیری ویسکوزیته در غلظت های مختلف نشان داد که محلول پولولان در غلظت های پایین (5/0-1/0 درصد حجمی/ وزنی) دارای رفتار جریان نزدیک به نیوتنی بوده و با افزایش غلظت محلول، از نیوتنی به رقیق شونده با برش تغییر رفتار می دهد. بررسی طیف سنجی FT-IR پولولان بدست آمده از ضایعات انار حضور پیوند های (6→1) α را در واحدهای مالتوتریوز تایید می کند.

تولید بیو پلیمر توسط انواع میکروارگانیسم ها به منظور کاربردهای مهم صنعتی در سال های اخیر مورد توجه بوده است. باکتری Lactobacillus kefiranofaciens تولید کننده ی اگزو پلی ساکارید موجود در دانک های کفیر با نام کفیران می باشد. هدف از این مطالعه بهینه یابی شرایط محیطی تولید پلی ساکارید کفیران در یک محیط سنتزی بر پایه ی آب پنیر با استفاده از روش سطح پاسخ است. در این راستا اعمال ترکیبات مختلف pH (3/6-7/4) ، دما (37 -23 درجه ی سلسیوس) و سرعت همزدن (170-70 دور در دقیقه) بر روی تولید کفیران مورد مطالعه قرار گرفت. طبق آزمون های صورت گرفته شرایط بهینه ی تولید کفیران pH برابر با 7/5، دمای 31 درجه ی سلسیوس و سرعت همزدن 127 دور در دقیقه تعیین گردید که منجر به تولید 14/1 گرم در لیتر کفیران پس از 5 روز گرمخانه گذاری شد. همچنین وزن مولکولی کفیران تولید شده در کشت خالص این باکتری بوسیله کروماتوگرافی فیلتراسیونی ژلی میزان 106× 1/1 دالتون اندازه گیری شد.

در این تحقیق سیستم کنترل الکترونیکی شرایط محیطی (دما و رطوبت) سالن پرورش مرغ گوشتی طراحی و ساخته شد. برای تعیین بهترین مکان قرارگیری حسگرها، 60 نقطه با مختصات متفاوت شامل پنج نقطه طولی در فواصل 1، 5/8، 16، 5/23 و 31 متر از ابتدای سالن، سه نقطه با فاصله 6/1، 2/3 و 8/4 متر در جهت عرض سالن از دیوار شرقی و چهار ارتفاع مختلف 05/0، 25/0، 45/0 و 75/0 متر از کف سالن انتخاب گردید. مقایسه میانگین ها بر اساس آزمون چند دامنه دانکن نشان داد که قرارگیری حسگرهای اندازه گیری دما و رطوبت در نقطه ای با مختصات طولی 5/23 متر، ارتفاع 75/0 متر و عرض 6/1 متر باعث نزدیکی میانگین مقادیر اندازه گیری شده دما به مقدار مطلوب (28 درجه سانتی گراد) و رطوبت (63 درصد) در سالن پرورش به مقدار مطلوب گردید. همچنین قرارگیری حسگر دما و رطوبت در نقطه ای با مختصات طولی 1 متر، ارتفاع 05/0 متر و عرض 2/3 متر باعث کمترین مصرف انرژی برق (2/397 وات ساعت) گردید.

خشک کردن می تواند طول عمر بذر را افزایش دهد. فرآیند خشک کردن یک گام مهم در تولید بذر است و یکی از علل شایع آسیب بذر و از دست رفتن قوه ی نامیه می باشد. موضوع این مطالعه، تعیین عوامل موثر خشک شدن بذر ذرت بر کیفیت بذر (درصد قوه نامیه) می باشد. بذرها در سه دمای (33، 38 و oC43) و سه سطح جریان هوای ورودی به خشک کن (045/0، 09/0 و m3/s135/0) خشک شدند. بعد از اینکه بذرها کاملا خشک شدند، آزمون جوانه زنی بذرها بلافاصله بعد از خشک شدن و 6 ماه بعد از آن، انجام گرفت. نتایج نشان داد که آسیب دیدن جنین داخل بذر، بلافاصله بعد از عملیات خشک کردن، مشخص نمی شود. در هر دو مرحله ی آزمون، تاثیر دمای خشک کن بر میزان جوانه زنی در سطح 1% معنی دار بود ولی تاثیر جریان هوای خشک کن، در سطح 5% معنی دار نبود. بهترین شرایط جوانه زنی در دمای oC38و جریان هوای m3/s09/0 با مدت زمان 141دقیقه و کمترین مقدار انرژی مصرفی اتفاق افتاد.

آفت زنجره خرما یکی از مهم ترین و مخرب ترین آفات درختان خرما در شهرستان بم بوده که طی چند سال اخیر اقتصاد کشاورزان منطقه را مورد تهدید قرار داده است. با بررسی روش های مبارزه مرسوم معلوم شد که روش های سمپاشی زمینی و سمپاشی هوایی کارایی مناسب را ندارند بدین سبب راه حل مناسب برای مبارزه این است که عمل سمپاشی از بالای درخت و به وسیله کنترل از راه دور انجام شود تا سم روی سطح برگ پاشیده شده و فعالیت زنجره را متوقف نماید. اقدام به ساخت آزمایشگاهی سمپاشی با حجم کم وبدون نیاز به تراکتور با قابلیت کنترل از راه دور شد. سپس به ارزیابی عملکرد سمپاش با دو نوع نازل میکروجت مینی اسپرینکلر و ایریتکت در سه سطح فشار 2، 3 و 4 بار و در سه فاصله 100، 240 و 380 سانتی متر از مرکز در سه تکرار با پاشش بر روی کاغذهای حساس به آب گردید. اطلاعات به دست آمده از کاغذهای حساس به آب توسط نرم افزار پردازش تصویرImage 1.38X با استفاده از نرم افزارMinitab و SAS در قالب طرح فاکتوریل کامل تصادفی تجزیه وتحلیل گردید. نتایج نشان داد بکارگیری سمپاش با نازل میکروجت مینی اسپرینکلر در تاج درخت و در فشار 3 بار به دلیل یکنواختی الگوی پاشش و تولید قطرات مناسب و تقریبا یکنواخت برای مبارزه با حشرات در فواصل مختلف شعاع مناسب می باشد.

در این مطالعه تولید برگ آلوئه ورا گلخانه ای در استان خراسان رضوی از نظر الگوی مصرف انرژی و تبعات زیست محیطی ناشی از مصرف نهاده های کشاورزی مورد ارزیابی و تحلیل قرار گرفت. بر اساس نتایج، کل انرژی مصرفی در تولید برگ آلوئه ورا برابر 19/102825 مگاژول بر تن تعیین شد. نتایج تحلیل انرژی نشان داد تامین گرمایش و سازه گلخانه بیش از 90 درصد انرژی مصرفی را به خود اختصاص داده اند. بر اساس نتایج ارزیابی چرخه زندگی، مقدار کل آلاینده های زیست محیطی برای تولید گلخانه ای یک تن برگ آلوئه ورا برابر با (pPt ton-1) 26/2331 تعیین شد که سهم فرآیندهای تولید نهاده در خارج از گلخانه و مصرف نهاده در داخل گلخانه به ترتیب (pPt ton-1) 63/1744 و (pPt ton-1) 63/586 محاسبه شد. نتایج نشان داد گروه های اثر مسمومیت انسان ها و مسمومیت آب های آزاد به ترتیب با شاخص آلایندگی (pPt ton-1) 57/795 و (pPt ton-1) 538/608، بیشترین سهم را بر میزان آسیب زیست محیطی کل داشته اند.

در سال های اخیر روند رو به رشد مصرف انرژی، پدیده بحران انرژی را در جهان به وجود آورده است. در کشور ما نیز، با توجه به نیاز روزافزون به منابع انرژی و کم شدن منابع انرژی فسیلی، ضرورت سالم نگه داشتن محیط زیست، کاهش آلودگی هوا، محدودیت های برق رسانی و تامین سوخت برای نقاط و روستاهای دورافتاده، استفاده از انرژی های نو می تواند جایگاه ویژه ای داشته باشد. با توجه به مقادیر چشمگیر تولید سالیانه منابع زیست توده در ایران اهمیت استفاده از این منابع جهت تولید بیوگاز آشکارتر می شود. تولید بیوگاز با استفاده از فناوری هضم بی هوازی و کاربرد آن در نیروگاه های ترکیبی گرما و حرارت در ایران می تواند ضمن تامین قسمتی از انرژی مورد نیاز کشور، حرکت در راستای توسعه پایدار را نیز محقق سازد. در این مطالعه از دیدگاه اقتصادی محاسبات لازم برای یک نیروگاه بیوگاز تولید همزمان برق و حرارت به صورت مطالعه موردی انجام گردیده است. نتایج مطالعه نشان می دهد که در طول عمر پروژه (20 سال)، نرخ بازده داخلی طرح برابر 19%، ارزش فعلی خالص برابر 180،587،908 تومان و همچنین نسبت منافع به هزینه برابر 032/1 می باشد؛ بنابراین ارزیابی مالی طرح تولید انرژی در این سامانه حاکی از اقتصادی بودن آن جهت اجرا می باشد.