احمد غضنفری مقدم
-
انتقال آب در بافتهای گیاهی پدیده ای پیچیده ای است. دیواره سلولی و غشای پلاسمایی نسبت به آب نفوذ پذیر بوده و میزان تبادل آب بین سلول و فضای بین سلولی به میزان اختلاف فشار آب درون سلولی و ارتجاع پذیری غشای سلولی بستگی دارد. حرکت آب در درون بافت های گیاهی شامل انتقال همزمان گرما و جرم است و بنابراین خواص ترموفیزیکی بافت گیاهی در این انتقال نقش مهمی دارند. فشار مویینگی، نفوذپذیری ذاتی، نفوذپذیری نسبی، نفوذ رطوبت موثر و هدایت حرارتی از جمله خواص کلیدی حرارتی و انتقال مورد نیاز برای بررسی جامع مکانیزم انتقال رطوبت در بافت گیاهی هستند. مواد گیاهی را می توان یک محیط متخلخل در غیر ثابت نظر گرفت که حاوی حدود 80 تا 95 درصد آب است. نفوذ مولکولی برای گازها (بخار آب و هوا)، نفوذ مویینگی برای مایع (آب) و مکانیسم های همرفت (جریان دارسی) در مدل خشک کردن در محیط متخلخل استفاده می شود. بدین ترتیب برای بررسی چگونگی حرکت آب در بافتهای گیاهی می توان از مدل های چند فازی استفاده کرد. در مدل های چند فازی مکانیسم انتقال، انتقال آب را به دو صورت مایع و گاز را همزمان تحت تاثیر دما و سایر خصوصیات بافت گیاهی مورد بررسی قرار می دهد. در این مقاله بافت گیاهی به عنوان یک محیط متخلخل در نظر گرفته شده و مکانیزم هایی و عوامل موثر در انتقال رطوبت در این بافت ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند.
کلید واژگان: خشک کردن, مدل سازی, محیط متخلخل, نفوذ پذیریWater transfer in plant tissues is a complex phenomenon. The cell wall and plasma membrane are permeable to water and the amount of water exchange among cells and the intercellular space mainly depends on the amount of intracellular water pressure and the viability of the cell membrane. The movement of water within the plant tissues includes simultaneous heat and mass transfer and therefore the thermophysical properties of the plant tissue plays an important role in this transition. Capillary pressure, intrinsic permeability, relative permeability, effective moisture diffusivity, and thermal conductivity are the key thermal and transport properties needed for comprehensive investigation of moisture transfer mechanism in plant tissue. The plant material can be considered as a porous medium in a non-steady state, which contains about 10 - 80% water. Molecular diffusion for gases (water vapor and air), capillary influence for the liquid (water) and advection mechanisms (Darcy flow) are used in the drying model in porous media. Thus, multiphase models can be used to study the water movement in plant tissues. In multiphase models of transmission mechanism, transfer of water into two types of liquid and gas is investigated simultaneously under the influence of temperature and other properties of plant tissue. In this article, the plant tissue is considered as a porous medium and the factors affecting the moisture transfer in these tissues are discussed.
Keywords: drying, Modeling, permeability, Porous Media -
بیودیزل یک سوخت تجدید پذیر است که می تواند به تنهایی یا با مخلوط شدن با سوخت گازوییل در موتورهای دیزلی استفاده شود. در این تحقیق از از روغن دانه زیتون تلخ به روش ترانس استریفیکاسیون بیودیزل تهیه و پس از خالص سازی بیودیزل به روش آبشویی، خصوصیات فیزیکی و حرارتی آن اندازه گیری شد. سپس این سوخت با نسبت های 10، 20 و 30 درصد با گازوییل مخلوط و در یک موتور دیزل چهار سیلندر استفاده شد. آلاینده های خروجی از اگزوز شامل گازهای CO، CO2، هیدروکربن های سوخته نشده (HC) و اکسید های نیتروژن (NOx) و همچنین دمای گازهای خروجی از اگزوز در سه بار 200، 250 و300 نیوتن در متر و در شش سرعت 1800-1300 دور در دقیقه مورد بررسی قرار گرفت و با آلاینده های سوخت دیزل مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار بیودیزل گازهای CO و HC کاهش یافت ولی CO2 و NOx افزایش یافت. دمای گازهای خروجی نیز با افزایش بیودیزل کاهش یافت. همچنین با افزایش دور موتور گازهای CO، CO2، HC و دمای گازهای خروجی افزایش یافت ولی NOx کاهش یافت. افزایش بار موتور باعث کاهش اکسید نیتروژن شد ولی سایر فاکتورهای اندازه گیری شده افزایش یافتند.
کلید واژگان: آلاینده ها, بیودیزل, ترانس استریفیکاسیون, روغن زیتون تلخBiodiesl is a renewable fuel that can be used alone or combined with diesel fuel in diesel engines. In this research biodiesel was synthesized using Persian lilac oil seeds. Biodiesel was purified by washing it with water and some of its physical properties was measured. Then it was mixed at 10, 20 and 30% proportion with regular diesel fuel and was tested in a four-cylinder diesel engine. The exhaust pollutants including CO, CO2, unburned carbohydrates (HC), NOx and the temperature of the exhaust gases were determined at three engine loadings of 200, 250, and 300 N.m and at six engine speeds ranging from 1300 to 1800 rpm. The measured pollutants were compared with those obtained from a regular diesel fuel. The results indicate that with increase in the percentage of biodiesel the emission of CO and HC and the temperature of the exhaust gases decreased but the CO2 and NOx emissions increased. By increasing the speed of the engine the emission of CO, CO2, HC and the temperature of the exhaust gases increased but the amount of NOx deceased. Increase in the engine loading caused a decrease in NOx emission but other measured pollutant and the temperature of the exhaust gases increased.
Keywords: Exhaust Pollutants, Biodiesel, transestrification, Persian lilac oil -
روش المان گسسته یک روش مناسب برای مطالعه و بررسی لحظه ای جریان مواد گرانولی، تشخیص داده شده است. در این تحقیق حرکت میوه زیتون تلخ در یک مخزن شیب دار با استفاده از دو روش آزمایشگاهی و المان گسسته مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها بر اساس آزمون فاکتوریل با دو عامل ارتفاع و دهانه خروج هر یک در چهار سطح انجام شدند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که سطح دهانه خروجی و ارتفاع محصول و اثر متقابل آن ها بر مقدار دبی جرمی معنی دار بود. بررسی رابطه رگرسیونی نشان داد که دبی جرمی با سطح دهانه خروج به صورت خطی مستقیم رابطه دارد ولی ارتفاع میوه درون مخزن دارای اثر خطی منفی است. اثر متقابل این دو فاکتور هم بر دبی جرمی به صورت خطی مستقیم است (99/0=R2). در مجموع اثر تغییرات سطح خروج موثر تر از اثر تغییرات ارتفاع می باشد. نتایج بررسی شبیه سازی المان گسسته نشان داد در هنگام تخلیه سرعت دانه ها یکنواخت نبوده و تحت تاثیر موقعیت هر دانه نسبت به سایر دانه ها قرار می گیرند. نمودارهای ترسیم شده نشان دادند که با افزایش ارتفاع، در صورتیکه سطح دهانه خروج ثابت باشد، سرعت خروج مواد کاهش پیدا می کند که این نتیجه کاملا متضاد قوانین سیالات نیوتنی است. همچنین با افزایش سطح دهانه خروج، دبی جرمی خروجی و سرعت خروجی افزایش می یابند ولی کاملا از روابط سیالاتی تبعیت نمی کنند. در مجموع نتایج شبیه سازی نشان داده که این شبیه سازی می تواند جزییاتی از جریان مواد گرانولی را به نمایش بگذارد که روش های معمول آزمایشگاهی قادر به ارایه آن ها نیستند.
کلید واژگان: روش المان گسسته, مخزن, میوه زیتون تلخ, شبیه سازی, جریان خروجDiscrete element method has been identified as a suitable method for studying the flow of granular materials. In this research, the motion of Persian lilac fruit was initially investigated experimentally in a slopped hopper and then it was simulated using discrete element method. The experiments were carried out on the basis of factorial design with two factors of height and discharge area, each at four levels. The ANOVA tests indicated that the height of the fruits in the hopper and the surface area of the discharge and their interaction had a significant effect on the outflow of the fruits. The developed regression equation between the mass flow rate and discharge area and the interaction of discharge area and height was linear (R2 = 0.99), however, height of the fruits in the hopper had a negative impact on the discharge rate. The simulation results indicated that and the outlet size, the discharge flow and the output velocity increase, but they did not exactly follow the fluid flow relationships. The effect of fruits friction showed that the discharge rate increased with decreasing internal friction. In general, comparing the simulation results with laboratory tests showed that the discrete element method was well able to simulate the flow of particles within and through the hopper.
Keywords: Discrete element method, hopper, Persian lilac fruit, simulation, output flow -
ساقه نی به دلیل سبک و قوی بودن، از دیرباز در امور صنعتی و ساختمانی مورد استفاده بوده است و اخیرا، با توجه به گرایش به مصالح ساختمانی سبز، این محصول از دیدگاه علمی نیز مورد توجه صاحبان صنایع و پژوهشگران زیست محیطی قرار گرفته است. در این پژوهش به منظور استفاده بهتر و کاربردی تر از نی، خصوصیات مکانیکی و خزشی ساقه نی تحت تاثیر رطوبت و تعداد گره اندازه گیری شد. آزمایش ها بر اساس روش فاکتوریل دو عاملی و هر عامل در سه سطح بر پایه طرح کامل تصادفی انجام شد. بدین منظور ساقه نی در سه دسته دو، چهار و شش گره در سه سطح رطوبتی 30، 40 و 50 درصد دسته بندی و خصوصیات مکانیکی آن ها شامل مدول الاستیک، چغرمگی و نقطه تسلیم با استفاده از دستگاه اینسترون اندازه گیری، تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که مدول الاستیک، نقطه تسلیم و چغرمگی تحت تاثیر رطوبت و تعداد گره در سطح 01/0 قرار داشتند. آزمون خزش ساقه ها با آویزان کردن وزنه 10 کیلوگرمی روی نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد که مقدار خیز و زمان نهایی در سطوح رطوبتی و تعداد گره اثر معنی دار دارند ولی دارای اثر متقابل نیستند. داده های خزشی (کرنش خمشی-زمان) به مدل برگر با تعداد المان مختلف (سه تا شش المانه) تعمیم داده شد و مشخص گردید که مدل پنج المانه به خوبی (R2>0.97) بیانگر رفتار خزشی ساقه نی هست.
کلید واژگان: خصوصیات مکانیکی, رفتار خزشی, ساقه نی, مدل برگرIntroductionKnowledge of mechanical and viscoelastic properties of agricultural material will be helpful in the transportation and processing of these materials. Giant reed grass, also known as wild cane, is a tall, perennial, bamboo-like, grass that grows in wet areas. The giant reed grass can flourish in a wide variety of soils, including coarse sands, gravelly soil, heavy clay, and river sediment. This grass attains heights of 7 m and once established the stems can reach a thickness close to 3 cm. The stems of giant reed grass are used for different purposes. Traditionally the stems are used in the villages for fencing, roofing, and producing handcrafts. The modern uses of the giant reed stems include plywood, composites panels and paper production. The giant reed stems are not uniform and are made from many nodes. The number of nodes and the distance between nodes can affect the mechanical properties of the stems. In order to attain a suitable use of the stems in various industries, the physical and mechanical properties of the stems must be determined. Knowledge of mechanical and viscoelastic properties of agricultural material will be helpful in transportation and processing of these materials. The purpose of this research was to determine some relevant mechanical properties of the stems of giant reed grass with different nodes and moisture contents.
Materials and MethodsIn this research, different mechanical and viscoelastic tests were performed on the stems of cane at various levels of moisture and number of nodes. The Burger-Voigt model with different number of elements was also used to model the creep behaviors of the stems. The cane stems were cut and divided to three groups of two, four, and six-node stems. The moisture contents of the stems were adjusted to three levels of 30, 40 and 50% (w.b.). After preparing the stems the mechanical tests were performed using an Instron testing machine with a three-point support. The creep tests were done by hanging a 10 kg weight at the middle of each stem. The experiments were done using factorial tests based on completely randomized design. The Young module, toughness, and the yield points of the stems were measured by the three-point method. These parameters were obtained from the stress-strain curves of the three-point compression bending tests. The results showed that the Young module was affected by both moisture and the number of nodes, but there were no interaction effects. The creeps of the stems under 10 kg loading were modeled using 3 to 5 elements Burger-Voigt models. In these models a combination of springs and dashpots are used to represent the stems. The curve fitting was performed using the MATLAB software and the goodness of fitness was verified using the fitted curves and calculating the coefficient of determinations.
Results and DiscussionThe results by investigating the graphs and the ANOVA tests showed that the Young module was significantly affected by both moisture and the number of nodes. The obtained Young module for cane stem ranged from 572-1268 MPa. Both yield point and toughness were affected by both moisture and the number of nodes and their values were 65-250 N and 0.016-0.132 J.m-3, respectively. The creep test results indicated that the maximum deformation and maximum time for of the interaction of the two factors was insignificant. The maximum deformations ranged from 2.1-42.5 mm, and the maximum time for reaching the final deformation was 12.5-75 minutes for various moistures and the number of nodes combinations and showed that the 5-element Burger was best for explaining the viscoelastic behavior of cane stems (R2>0.97).
ConclusionsIn this research, some mechanical properties of the giant reed grass stems were measured and the creep behavior of the stem was modeled using 3-5 elements Burger-Voigt models. The results indicated a decrease in the Young module of the stems with increase with moisture content and increase in the Young module with increase in the number of nodes. On the other hand, the elongation of the stems increased with both number of the nodes and the level of moisture. The 5-element Burger-Voigt model was best fitted to the creep data.
Keywords: Burger-Voigt model, Cane stem, deformation, Mechanical properties, Viscoelastic behavior -
گلرنگ وحشی مقاوم در برابر آب و هوای خشک است که از دانه آن می توان برای تولید روغن خوراکی یا مصارف صنعتی استفاده کرد. هدف از این پژوهش بررسی عوامل موثر بر استخراج روغن از دانه گلرنگ وحشی با استفاده از حلال است. با استفاده از طرح کاملا تصادفی در قالب آزمایش های فاکتوریل جزیی، اثر پنج عامل شامل دما (50 و70 درجه سانتی گراد) ، زمان (4 و 6 ساعت) ، حجم حلال (200 و 300 میلی-لیتر) ، وزن نمونه (20 و30 گرم) و اندازه ذرات (0/1 و 5/1 میلی متر) در استخراج روغن گلرنگ وحشی با روش سوکسله مورد بررسی قرار گرفت. پس از تعیین عوامل موثر اصلی، با استفاده از روش سطح پاسخ و طرح مرکب مرکزی این عوامل بهینه سازی شدند. آزمایش های انجام شده با استفاده از آزمون فاکتوریل جزیی نشان داد که مدت زمان استخراج (01/0=α) ، اندازه ذرات (01/0=α) و حجم حلال (05/0=α) اثر معنی داری بر بازده استخراج روغن داشتند. نتایج آزمایش های انجام شده برای طرح مرکب مرکزی نشان داد که اندازه ذرات (01/0=α) ، مدت زمان استخراج (01/0=α) ، حجم حلال (05/0=α) و اثر متقابل زمان و حجم حلال (01/0=α) بر بازده استخراج روغن معنی دار بود. از میان 5 عامل اصلی بررسی شده، مدت زمان استخراج و اندازه ذرات در سطح آماری 1% و حجم حلال در سطح آماری 5% بر بازده استخراج روغن تاثیر معنی داری داشتند. مقادیر بهینه عوامل اصلی شامل زمان استخراج، حجم حلال و اندازه ذرات به ترتیب 6 ساعت 40 دقیقه، 334 میلی لیتر و 1/1 میلی متر شد. بیشینه بازدهی استخراج روغن در شرایط بهینه 6/36 % به دست آمد.کلید واژگان: گلرنگ وحشی, استخراج با حلال, طرح فاکتوریل جزیی, بهینه سازیWild safflower is a plant resistant to dry climate and the seeds are used for producing edible or industrial oils. The objective of this research was to investigate the factors affecting solvent oil extraction from wild safflower seeds. The effect of 5 factors including solvent temperature (50 and 70°C), time of extraction (4 and 6 h), volume of solvent (200 and 300 ml), mass of the seeds (20 and 30 g) and size of the ground seeds (1.0 and 1.5 mm) on extracting oil by Soxhlet extractor was investigated using fractional factorial experiments based on completely randomized design (α=0.01 and α=0.05). After determining the significant factors, the value of the factors were optimized using response surface methodology based on the central composite design method. The experiments performed by fractional factorial experiments showed that extraction time (α=0.01), size of seed particles (α=0.01) and solvent volume (α=0.05) had meaningful effects on the oil extraction yield. The experiment performed based on central composite design indicated that particle size (α=0.01), extraction time (α=0.01), volume of solvent (α=0.05), and the interaction of time and solvent volume (α=0.01) had significant impact on the oil extraction yield. From the 5 investigated factors, time of extraction and the size of ground seeds (α=0.01) and the volume of solvent (α=0.05) had significant effects on the oil extraction yield. The optimized values for extraction time, volume of solvent and the size of the ground seeds were 6:40 h, 335 ml and 1.1 mm, respectively. The maximum oil extraction yield at the optimum conditions was 36.6%.Keywords: Wild safflower seed, Solvent extraction, Fractional factorial design, Optimization
-
نشریه پژوهش های علوم و صنایع غذایی ایران، سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 44، خرداد و تیر 1396)، صص 405 -414روغن دانه درخت مورینگا در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی و بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش روغن خام مورینگا با استفاده از آب و اسید فسفریک صمغ گیری و برخی خصوصیات فیزیکوشیمیایی و پایداری اکسایشی آن اندازه گیری و مورد مقایسه قرار گرفتند. آنالیز گاز کروماتوگرافی نشان داد که حدود 71 درصد اسیدهای چرب روغن مورینگا را اسید اولئیک و 24 درصد آن را اسیدهای چرب اشباع پالمیتیک، استئاریک و بهینیک تشکیل می دهند. صمغ گیری باعث کاهش عدد پراکسید از 4 به 35/2 میلی اکی والان/ کیلوگرم روغن؛ کاهش اسیدهای چرب آزاد از 05/2 به 07/0 درصد؛ کاهش عدد صابونی از 11/190 به 55/180 میلی گرم KOH/گرم روغن و کاهش جزئی عدد یدی گردید. همچنین صمغ گیری سبب افزایش ویسکوزیته و چگالی روغن حاصله گردید، اما تاثیری بر ضریب شکست نداشت. به علاوه در اثر صمغ گیری نقطه اشتعال روغن خام مورینگا از 115 به 205 درجه سانتی گراد افزایش یافت، ولی در مجموع عدد پراکسید روغن خام بالاتر از روغن صمغ گیری شده بود. بر اساس نتایج حاصله با افزایش دما از 3 به 120 درجه سانتی گراد عدد پراکسید روغن خام و صمغ گیری شده افزایش یافت. بطوریکه در حرارت های 80 و 120 درجه سانتی-گراد، روغن مورینگا پایداری خود را از دست داده و عدد پراکسید آن به صورت قابل توجهی افزایش یافت. همچنین قرار گرفتن روغن خام و صمغ گیری شده در معرض نور، سبب افزایش کند عدد پراکسید در 4 روز اول و افزایش شدید آن از روز چهارم تا روز دوازدهم گردید. همچنین پایداری اکسایشی که با استفاده از دستگاه رنسیمت در دمای 120 درجه سانتی گراد انجام شد برای روغن خام 3/7 ساعت و برای روغن صمغ گیری شده 9/8 ساعت بود.کلید واژگان: مورینگا, روغن گیری, دیگام کردن, خصوصیات فیزیکوشیمیایی, پایداریIntroductionMoringa is a tree that grows in hot and humid regions and produces oil seeds that contain about 33% edible oil. The tree is native to the south-west regions of Asia and it is cultivated in Hormozgan and in Sistan and Bluchestan provinces of Iran. The oil extracted from these seeds is edible and has some various industrial applications. The extracted oil usually contains considerable amount of dissolved impurities which must be removed prior to industrial usages. Major part of impurities is removed by settling or filtering process. The fine impurities are removed through a degumming process using water, acids or enzymes. The degumming process affects the physco-chemical characteristics of the oil. In this research, various physco-chemical and heating properties of Moringa oil was measured and the stability of the oil under elevated temperatures were investigated
Material andMethodsThe Moringa seeds were collected from the wild trees that grow in Hormazgan province. The seeds were manually cleaned and ground to mean diameter of less than 1 mm and then were placed in an oven at 65°C for 24 h to reduce their moisture. Samples of 50 g ground seeds were placed insoxhelt and n-hexane was used as the solvent. The oil extraction experiments were conducted at 60°C for 7 h retention time. The raw obtained oil was divided into two parts and one part was degummed. The degumming of the oil was performed by adding distilled water to it and raising the temperature to 80°C. Then, phosphoric acid was added to the mixture and stirred for 20 min at the same temperature and the mixture was centrifuged and the oil was separated from water and wax. Some characteristics of the raw and the degummed oils including: fatty acids, ion value, peroxide value, chemical, color, saponification value, ignition and clouding points, density and viscosity were measured and compared. The stabilities of the viscosity of the two oils were investigated under different temperatures ranging from 3 to 120°C. The oxidative stability of oils was determined against temperature, light and air exposure. In these experiments temperature ranged from 20 to 120°C, light and air exposure time were 10 days, each. High temperature stability of the oils was also verified using a Rancimat instrument.Results And DiscussionThe results of fatty acids analysis indicated that the Moringa oil is generally unsaturated oil containing a total of 76% pulmonic and oleic acids. The major saturated oil content of Moringa oil was plasmatic acids which accounted for 14.3% of the total fatty acids. High amount of unsaturated acids indicates that this oil is good for cooking purposes. The degumming process caused a significant decrease in peroxide value, saponification number and total fatty acids but the viscosity and the pH of the oil increased which all indicates that the degummed oil should be more stable than the raw oil. All heating properties of the degummed oil such as melting, combustion, pour, and cloudy points of the degummed oil increased which indicates that the degummed oil is more suitable for heating foods. In investigating the stability of the oil, the viscosity of the Moringa oil was decreased as the temperature of the oil was increased however, the viscosity increased with the holding time. The increase of the viscosity was more significant at higher temperatures due to the oxidation and degradation of the oil. Generally, increase in the viscosity of the degummed oil occurred at with lower rates. The peroxide value of the raw and the degummed oil was increased as the temperature of them was increased. The increase had higher rates when temperature of the oil exceeded 60C. The peroxide value was also increased with the holding time. The change was not significant for the first four days but it rapidly increased after that. The peroxide value of the oil that kept away from the sunlight remained unchanged for the 10 days test period. The value of peroxide was also affected by aerating the oil. Degradation was initiated immediately as aeration was started but a steep increase was noticed after the second day. The highest peak was reached on the sixth days and after that the oil was completely degraded. A Racncimat test on the raw and degummed oil indicated that with increase in the oil temperature the stability of the oil decreased and when temperature was at 110°C the stability of the raw and the degummed oils were 19 and 31 hours. In general, all the tests indicted that the degummed Moringa oil had higher stability than the raw oil.Keywords: Moringa, oil extraction, degumming, physio-chemical characteristics, stability -
روغن های گیاهی از منابع تجدید پذیر انرژی هستند که اخیرا استفاده از آن ها به عنوان جایگزین سوخت گازوئیل مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق روغن قطران از دانه و هسته زیتون تلخ به روش تجزیه حرارتی تولید گردید. آزمایش ها در دماهای 300، 350، 400، و 450 سلسیوس و با دو نرخ گرمایش 15 و 40 درجه سلسیوس در دقیقه انجام گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد روغن قطران برای دانه و هسته در دمای 450 درجه سلسیوس و نرخ گرمایش 40 درجه سلسیوس در دقیقه رخ داد که در این شرایط مقدار روغن گرفته شده از دانه 30% و از هسته 35% بود. بررسی پایداری امولسیون روغن قطران در سوخت گازوئیل با پنج تیمار صفر تا 4 درصد سورفاکتانت نشان داد که با افزایش مقدار سورفاکتانت، درصد پایداری نمونه ها افزایش، ولی با افزایش مقدار روغن، پایداری کاهش یافت. بیشترین پایداری برای امولسیون 5 درصد روغن به همراه 4 درصد سورفاکتانت بهدست آمد که پس از گذشت یک هفته پایداری خود را به طور کامل حفظ کرد.کلید واژگان: امولسیون, تجزیه حرارتی, زیتون تلخ, پایداری, گازوئیل, روغن قطران
-
در این پژوهش، برگ و چوب پسته به منظور تولید سوخت های زیستی جامد و گاز مورد تجزیه حرارتی آرام قرار گرفت. فرآیند تجزیه حرارتی در سطوح دمایی 350 تا 500درجه سلسیوس با فواصل دمایی 50 درجه و با زمان ماند 30 دقیقه انجام شد. براساس محاسبات انجام شده میزان ارزش حرارتی بالا و پایین برای برگ به ترتیب 17/23 و 16/03 مگاژول بر کیلوگرم و برای چوب به ترتیب 18/91 و 17/59 مگاژول بر کیلوگرم به دست آمد. نتایج آزمایش های تجزیه حرارتی نشان داد که تجزیه پودر چوب ظرف مدت 5 تا 10 دقیقه انجام گرفت و از آن 26% زغال به دست آمد. در حالی که زمان تجزیه حرارتی پودر برگ بین 10 تا 15 دقیقه و مقدار زغال به دست آمده از آن 36% بود. همچنین تجزیه حرارتی چوب به طور قابل ملاحظه ای سریع تر از برگ صورت پذیرفت. سینتیک تجزیه حرارتی با استفاده از رابطه واکنش درجه اول مورد مدل سازی قرار گرفت که داده های تولید زغال و گاز متصاعد شده به خوبی در مدل های استفاده شده، برازش شدند. میزان انرژی فعال سازی و ضریب ثابت نمایی به ترتیب برای چوب kJ mol-1 10/70 و s-0/1047و برای برگ kJ mol-1 21/72 و s-1 0/312 به دست آمد.کلید واژگان: برگ, تجزیه حرارتی, چوب پسته, سینتیکIntroductionThe lignocelluloses materials have high potential for producing various types of biofuels. These materials include various parts of plants, especially leaves and stems that are left without a specific usage after annual pruning. These residues can be used through slow or fast pyrolysis process for production of liquid and gaseous biofuels. The slow pyrolysis is taking place at temperatures below 500°C while fast pyrolysis process takes place at a temperature above 700°C. Various studies on production of biofuels from plant residues have shown that the temperature, heating rate and the resident time of pyrolysis process are the main factors that affect the final product quality. At present time, in Iran, there are more than 360 thousands hectares of pistachio growing fields which annually produce over 215 thousands metric tons residues which are mainly leaves and stems. The main objective of this study was to measure the heating properties of the powders prepared from the leaves and the stem of pistachio trees. These properties include higher heating value (HHV), lower heating value (LHV) and thermal gravimetric analysis (TGA) of the powders. Then the powders were separately pyrolysed and the kinetic of the pyrolysis process for producing charcoal from them was investigated.Materials And MethodsIn this research, leaves and stems of pistachio trees were initially analyzed to determine their chemical constituents including moisture content, volatile compounds, carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N), sulfur (S) and oxygen (O) content. Using these constituents the height heating value and low heating value for the leaves and the stems were determined. The thermal gravimetric analysis (TGA) of the powders was made to select a proper heating temperature for pyrolysis of the powders. In each experiment about 10 g of powder powders were pyrolyzed to produce char. Based on TGA results, the pyrolysis experiments were performed at 350, 400, 450 and 500°C with 30 minutes residence time. The instantaneous amount (in decimal) of the produced gas (M) and char (Ms) as a function of time (t) was modeled using the following equations: For each experiment B is a constant value and is represented by: Where Ea is the activation energy, R is universal gas constant, T is the temperature of the experiment and A is the pre-exponential constant. By having M or Ms at different times (t), the parameters of A, B and Ea were estimated using the curve fitting tool box of the MATLAB® software.
Results and Discussion The results of chemical analysis indicated that the leaves powders contained 1.5% N, 42.1% C, 5.5% H, 0.4% S and 48.3% O while the stem samples contained 0.5% N, 46.5% C, 6.1% H, 0.2% S and 44.6% O. Higher amount of carbon and hydrogen in the stem leaves indicates that the stem should have higher energy content. In fact, the calculated high and low heating values for leaves were 17.23 and 16.03 MJ.kg-1, and for the stems were 18.91 and 17.59 MJ.kg-1, respectively which comply with the predicted results from chemical analysis of the powders. The TGA test results indicated that the initial weight loss took place up to 270°C for the stems powder and up to 220°C for leaves powders. This weight loss was due to loss of moisture and volatile compounds. The actual degradation temperature for the stem powders ranged from 300 to 500°C while for the leaves was from 350 to 600°C. The results of pyrolysis experiments indicated that the pyrolysis of stems took place faster than leaves. The pyrolysis time was 10 to 15 min for leaves and 5 to 10 min for stems. The resulting char for pyrolysis of stem was 30% and for stems were 40% of the original materials. The kinetic of pyrolysis was modeled using one-step global model for production of char and gas. The experimental data were fitted to the used model with high degrees of accuracy (R2>0.99). The model parameters, namely activation energy and frequency factors were 10.70 kJ.mol-1, and 0.047 s-1 for stems and 21.72 kJ.mol-1 and 0.312 s-1, respectively.
Conclusions In general, both HHV and LHV of the stems were higher than those of leaves due to higher carbon content of the stems. The TG curves indicated the pyrolysis time of stems was shorter than that of leaves. The leaves yielded 40% char while the stem yielded 30%.Keywords: Leaves, Pyrolysis, Pistachio stems, Kinetics -
کاهش تدریجی منابع سوخت های فسیلی و افزایش قیمت آن ها باعث شده تا پژوهشگران به دنبال منابع انرژی تجدید پذیر برای جبران قسمتی از این سوخت ها باشند. اخیرا سوخت بیودیزل به دلیل آلودگی کمتر و تجدید پذیر بودن به عنوان یک جایگزین مناسب سوخت دیزل مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش از روغن زیتون تلخ به روش ترانس استریفیکاسیون بیودیزل تولید و خصوصیات فیزیکی و حرارتی آن با سوخت معمولی دیزل مقایسه گردید. سپس بیودیزل تولید شده به مقدار حجمی %10، %20، %30 با گازوئیل مخلوط تاثیر استفاده هر یک از این این مخلوط ها، بیودیزل خالص و دیزل معمولی بر مصرف سوخت و گشتاور یک موتور تراکتور مسی فرگوسن 240 مورد اندازه گیری و مقایسه قرار گرفتند. در انجام آزمایش ها، موتور با استفاده از یک دینامومتر تحت بارهای 200، 250 و 300 نیوتن در متر قرار داده شد و سرعت دورانی موتور نیز از 1300 تا 1800 دور در دقیقه با فواصل 100 دور در دقیقه تغییر داده شد. نتایج این بررسی نشان داد که با افزایش درصد حجمی بیودیزل در سوخت دیزل مقدار فشار موثر متوسط ترمزی (bmep)کاهش و مصرف سوخت ویژه ترمزی (bsfc) افزایش یافت. وقتی که بیودیزل خالص مورد استفاده قرار گرفت در مقایسه به دیزل خالص، مقدار مصرف سوخت ویژه ترمزی به مقدار9/68 درصد افزایش و فشار موثر متوسط ترمزی به مقدار4/13 درصد کاهش یافت. در مجموع مخلوط های 10% و 20% به ترتیب با 9/4 و 8/6 درصد افزایش در مصرف سوخت ویژه ترمزی و 6/3 و 3/4 درصد کاهش در فشار موثر متوسط ترمزی عملکرد بهتری نسبت به سایر مخلوط سوخت ها نشان دادند.کلید واژگان: بیودیزل, موتور, مصرف سوخت, توان موثر متوسط ترمزیThe gradual depletion of fossil fuels and the increase on their cost have made the researchers to look for renewable sources of energy. Biodiesel fuel has attracted many researchers due to its low environmental pollution and being a renewable fuel. In this research, biodiesel was prepared by transesrtification of Persian lilac seed oil. The prepared fuel was mixed with regular petro diesel in 0, 10, 20, 30 and 100% proportions (biodiesel/diesel). The moisture was tested using a diesel engine operating at 1300 to 1800 rpm with a variable load of 200, 250 and 300 Nm. The test results indicated that with increase in proportion of biodiesel/diesel the break specific fuel consumption (bsfc) increased and the break mean effective pressure (bmep) decreased. When pure biodiesel was used as fuel, in comparison with pure diesel fuel, bsfc increased up to 68.9% and bmep decreased up to 13.4%. The best performance for the blended fuel was achieved when using B10 or B20. With theseblends, the increase in bsfcwas 4.9 and 6.8%, respectively and thedecrease in bmep was3.6 and 4.3%, respectively.
-
در این پژوهش میوه زیتون تلخ به دو صورت پوست گیری شده و پوست گیری نشده تهیه و خصوصیات سیالی آنها شامل میانگین قطر هندسی، ضریب کرویت، چگالی ظاهری، زاویه اصطکاک ایستایی، زاویه اصطکاک داخلی اندازه گیری شد. چگونگی حرکت و مقدار جریان خروجی آنها درون مخزن مکعب مستطیلی نیز بررسی و مدل سازی شد. در این بررسی، حداقل قطر خروج از مخزن برای میوه پوست گیری شده و پوست گیری نشده به ترتیب 4/4 و 3/ 6 سانتی متر به دست آمد. مقایسه مقدار جریان خروجی از دهانه ای با قطر 5/5 سانتی متر نشان می دهد که سرعت جریان خروجی میوه پوست گیری شده و پوست گیری نشده به ترتیب برابر با 586 و 554 سانتی متر مکعب در ثانیه است. در مخزن سه منطقه افزایش سرعت، کاهش سرعت و افزایش مجدد سرعت از یکدیگر قابل تمایز بود. برای بیان موقعیت افقی دانه به صورت تابعی از زمان یک تابع نمایی و برای بیان موقعیت عمودی و سرعت لحظه ای به صورت تابعی از زمان دو رابطه درجه سه پیشنهاد شد که با ضریب تبیین بالا از داده های آزمایشگاهی عبور کردند. سرعت جریان در دهانه خروجی به صورت تابعی از قطر دهانه با استفاده از دو مدل بورلو و گرگوری بررسی شد. مقایسه این دو نشان می دهد که مدل بورلو با 997/ 0=R2 بهتر از مدل گرگوری در داده های آزمایشگاهی برازش شده است.
کلید واژگان: جریان خروج دانه, زیتون تلخ, مخزن, مدل سازیIn this research, unpeeled and peeled fruit from the Persian lilac were prepared and the flow properties, mean geometric diameter, sphericity coefficient, bulk density, coefficient of static friction and coefficient of internal static friction were determined. The flow patterns and discharge flow rates from a cubic hopper was investigated. The results indicate that the minimum discharge diameter for peeled fruit was 4.6 cm and for unpeeled was 6.3 cm. A comparison of discharge through a 5.5 cm diameter discharge outlet showed that the flow for the peeled and unpeeled fruits were 586 and 554 cm3/s, respectively. Three flow patterns were distinguished within the hopper: the increasing zone, the decreasing zone and the re-increasing zone. Exponential and two third-degree polynomial models were chosen and presented to predict the instantaneous horizontal and vertical positions and speed of the fruits within the hopper. The discharge rate was modeled using the Beverloo and Gregory models. Both models were well-fitted to the experimental data; however the Beverloo model resulted in a higher accuracy (R2 = 0.97).Keywords: Discharge Flow, Hopper, Modeling, Persian Lilac, Seeds -
شوید، یکی از مهم ترین گیاهان دارویی در جهان است که امروزه به خاطر داشتن خواص دارویی در بیشتر نقاط ایران از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در این تحقیق از یک خشک کن خورشیدی با صفحه جاذب پره دار سوراخ دار برای خشک کردن سبزی شوید استفاده گردید. این خشک کن شامل؛ جمع کننده، محفظه ی محصول، مکنده و سامانه ی اندازه گیری و کنترل است. برای تنظیم دمای هوای خشک کننده، از یک سامانه ی کنترل کننده ی دما استفاده شد. جمع کننده ی خشک کن دارای صفحه جاذب پره دار سوراخ دار می باشد که عملکرد حرارتی آن در دبی های مختلف هوای عبوری با یک جمع کننده ی صفحه تخت مقایسه شد. تاثیر دمای هوای خشک کننده در سه سطح (45، 55 و 65 درجه سلسیوس)، اندازه ی محصول در سه سطح به طول های (3، 5 و 7 سانتی متر) و دو حالت مختلف خشک کردن (مختلط و غیر مستقیم) بر عملکرد خشک کن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از صفحه جاذب پره دار سوراخ دار نسبت به صفحه تخت 11درصد افزایش بازده حرارتی را در برداشت و بیشترین بازده حرارتی در بالاترین دبی هوای عبوری به دست آمد. با افزایش دما و کاهش اندازه قطعات محصول کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی ایجاد شد. با افزایش دما سهم انرژی خورشیدی نیز کاهش یافت. در نهایت بیشترین بازده خشک کن درحالت مختلط و با اندازه قطعات 3 سانتی متر در دمای 65 درجه ی سلسیوس برابر با 70% مشاهده گردید.
کلید واژگان: جمع کننده پره دار سوراخ دار, خشک کن خورشیدی, شویدDill is one of the most important plants in the world because of its medicinal properties and it is widely used as a vegetable in the most parts of Iran. In the present study a new solar dryer with finny, perforated absorber plate collector was utilized to dry fresh dill. The dryer was comprised of a solar collector, a product container, a fan and a drying air temperature controller. The temperature controller was used as a control system to regulate the drying air temperature. Thermal performance of the dryer with finny, perforated solar collector was compared with that of a simple flat plate solar collector at different airflow rates. The effect of drying air temperature at three levels (45, 55 and 65 °C), the product size at three lengths (3, 5 and 7 cm) and two different modes of drying (mixed and indirect) on the dryer performance was investigated. The results showed that the finny, perforated absorber plate solar collector could improve the thermal efficiency about 11% in comparison with the flat plate collector and the highest thermal efficiency was achieved at the maximum airflow rate. Meanwhile, increasing the air temperature and decreasing the product size caused a significant reduction in energy consumption. Solar fraction reduced by increasing the air temperature. Finally a maximum dryer efficiency of 70% was observed at air temperature of 65 oC, product size of 3 cm with mixed mode drying.Keywords: Dill, Finny perforated Collector, Solar Dryer -
در این پژوهش، امکان استفاده از الیاف خرما به عنوان بستر کشت و جایگزینی برای کوکوپیت مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا قابلیت جذب، نگهداشت و نرخ از دست دادن تمامی رطوبت در الیاف خرما، کوکوپیت، پیت ماس، پرلیت و خاک مقایسه شد و سپس با استفاده از طرح آماری بلوک های کامل تصادفی در دو بازه 3 و 5 روز، قابلیت نگهداری رطوبت در گروه ترکیبی الیاف خرما- پیت ماس- پرلیت با گروه ترکیبی کوکوپیت- پیت ماس- پرلیت در 11 تیمار و در سه تکرار بررسی گردید. برای یافتن بهترین تیمار در هر گروه، از روش پاسخ سطح و تابع مطلوبیت استفاده و در نهایت تیمارهای بهینه شده از لحاظ قابلیت حفظ رطوبت با تیمارهای به کار رفته در دیگر پژوهش ها با استفاده از یک طرح آماری مقایسه شدند. نتایج نشان داد که پتانسیل جذب و نرخ از دست دادن رطوبت به ترتیب در کوکوپیت، پیت ماس، الیاف خرما، پرلیت و خاک کاهش می یابد. بیشترین میزان نگهداری رطوبت در گروه الیاف خرما- پیت ماس- پرلیت با ترکیب 65-20-15 درصد در مدت 3 روز و 75-10-15 درصد در مدت 5 روز و در گروه کوکوپیت- پیت ماس- پرلیت با ترکیب 75-20-5 درصد تا مدت 5 روز اتفاق افتاد.
کلید واژگان: الیاف خرما, کوکوپیت, پرلیت, پیت ماس, روش پاسخ سطحIn this study, possibility of substituting date palm fibers, as a growth medium, for coco peat was investigated. First, moisture absorption, retention and loosing rate in date palm fibers, coco peat, peat moss, perlite and soil were examined by completely randomized blocks design in two time periods (3 and 5 days), with two groups of materials (date palm fibers- peat moss- perlite and coco peat-peat moss-perlite) in 11 treatments and 3 replications. To find the best treatment in each group, the response surface methodology and desirability function were used, and finally the optimized treatments for capability of holding moisture in the medium were statistically compared to other treatments. Results indicated that potential of absorption and loosing rate of moisture in coco peat, peat moss, date palm fibers, perlite and soil was decreased, respectively. Maximum amount of water holding capacity occurred in date palm fibers’ group by combination of 65-20-15% in 3 days and 75-10-15% in 5 days and in coco peat group with combination of 75-20-5% in 5 days.Keywords: Date palm fibers, Coco peat, Perlite, Peat moss, Response Surface Methodology -
در دو دهه اخیر استفاده از بیوپلاستیک ها در صنایع مختلف به عنوان جایگزین پلاستیک های معمولی مورد توجه قرار گرفته است. از نظر کاربری، خصوصیات مکانیکی و تجزیه پذیری بیوپلاستیک ها از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این پژوهش، سلولز کاه گندم به نسبت های با گلیسرول مختلف مخلوط و پس قرار دادن در یک قالب با الیاف خرما تحکیم داده شدند. با قرار دادن هر قالب در دستگاه پرس هیدرولیکی و حرارت دهی همزمان، صفحات بیوپلاستیک مورد نظر تهیه شدند. آزمایش ها بر اساس طرح فاکتویل 3×3 انجام و تاثیر درصد وزنی سلولز در سه سطح 50%، 60% و 70% و تحکیم دهی با الیاف در سه وضعیت الیاف شبکه ای، رشته ای و بدون الیاف بر استحکام کششی و خمشی، مدول الاستیک کششی و خمشی و کرنش کششی بیوپلاستیک ها مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه واریانس داده ها نشان داد که وضعیت تحکیم درصد وزنی سلولز، و اثر متقابل این دو عامل بر تمام خصوصیات مکانیکی ذکر شده معنی دار بود (05/0 = α). بیشترین استحکام کششی و خمشی مربوط به اضافه کردن 50% وزنی سلولز و در حالت تحکیم دهی شبکه ای و به ترتیب MPa 02/1992 و MPa 71/28 به دست آمد. همچنین بیشترین مدول کششی و خمشی در حالت اضافه کردن 70% وزنی سلولز و تحکیم یافته رشته ای (در حالت کششی MPa 4/40 و در حالت خمشی MPa 3/2 مشاهده شد. بررسی روند تجزیه پذیری بیوپلاستیک ها با قرار دادن نمونه هایی از آن ها در شکمبه ی یک گوسفند فیسوله گذاری نشان داد که با افزایش درصد وزنی سلولز، میزان تجزیه پذیری نمونه ها کاهش می یابد. پس از گذشت 48 ساعت بیشترین میزان تجزیه پذیری مربوط به نمونه های50% وزنی سلولز بود که به طور میانگین به مقدار 74% تجزیه شدند. روند تجزیه پذیری با استفاده از رابطه ریاضی مدل سازی شد که این مدل به خوبی در داده های آزمایشگاهی برازش شد (R2=0.97).
کلید واژگان: الیاف خرما, بیوپلاستیک, تحکیم دهی, خصوصیات مکانیکی, کاه گندمDuring the past two decades، the use of bioplastics as an alternative to regular plastics has received much attention in many different industries. The mechanical and degradable properties of bioplastic are important for their utilization. In this research cellulose of wheat straw and glycerol were mixed by different weight ratios and then reinforced by using date palm fibers. To prepare the bioplastic plates، the materials were poured in molds and pressed by means of a hydraulic press and simultaneously heating of the molds. The experiments were performed based on a 3×3 factorial design with three levels: 50%، 60% and 70% of wheat cellulose and three types of reinforcement methods، namely: no-reinforcement، network reinforcement and parallel string reinforcement. The effect of the two factors on tensile strength، tensile strain، bending strength، modulus of elasticity and modulus of bending were investigated. The results indicated that the two factors and their interactions had significant effects on the mentioned properties of bioplastics (at α=0. 05 level). The comparison of the means of the tests showed that the network reinforcement type with 50% cellulose had the highest tensile and bending strengths with 1992. 02 and 28. 71 MPa، respectively. The maximum modulus of elasticity and modulus bending were 40. 4 and 2. 3 MPa، respectively for parallel string arrangement and 70% of cellulose. The degradability tests of bioplastic using a fistulated sheep indicated that with increasing the percentage of cellulose، the degradability rate deceased. The maximum degradability rate، after 48 h holding in the sheep rumen، was 74% that belonged to bioplastics with 50% cellulose. The degradability data were well fitted to a mathematical model (R2=0. 97).
Keywords: palm fiber, Bioplastic, Reinforcement, Mechanical properties, Wheat straw -
بقایای گلاب گیری که مواد جانبی کارخانه های گلاب گیری، روغن کشی و اسانس گیری از گل می باشند، اغلب استفاده خاص صنعتی نداشته و به عنوان پسماند گیاهی به خاک افزوده می شوند. در این پژوهش که در تابستان 1389 انجام شد، اثر افزودن بقایای گلاب گیری گل محمدی همان سال در نسبت ها و اندازه های مختلف به خاک بر روی مقاومت مکانیکی خاک، روند کاهش رطوبت، قابلیت نگهداری آب، روند رشد ساقه و ریشه گیاه جو مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در یک طرح فاکتوریل 3×3 با سه تکرار انجام شدند. در این طرح درصد وزنی بقایای خشک در سه سطح 4%، 8% و 12% و اندازه ذرات بقایا در سه سطح با مش های 6، 16 و 20 استفاده گردید. نتایج نشان داد که با افزایش درصد وزنی بقایا، رطوبت بیش تری در خاک حفظ شده و روند کاهش رطوبت از روز دوم به بعد به صورت خطی است. اندازه ذرات در مش های آزمایش شده تاثیر چندانی بر مقدار حفظ رطوبت نداشت. مقاومت مکانیکی خاک در ده روز اول در تمام تیمارهای تقریبا ثابت بود؛ ولی بعد از آن با افزایش درصد بقایا و اندازه ذارت مقاومت کاهش یافت. طول ساقه ها و ریشه ها با تغییر درصد بقایا و اندازه ذرات روند مشخصی را نشان ندادند؛ اما رشد ریشه بیشتر تحت تاثیر اندازه ذرات قرار گرفت. در این پژوهش روند تغییرات رطوبت خاک به صورت تابعی خطی از زمان، درصد وزنی بقایا و اندازه ذرات مدل سازی گردید. مدل به دست آمده انطباق بسیار بالایی با داده های آزمایشگاهی داشت (0/98=R2).
Rose water residues are by-products of rose water industries. These residues do not have any industrial usage and they are returned to soil as crop fertilizer. In this research, the effects of adding rose water distillation residues to soil in different particle sizes and weight proportion were investigated and changes in mechanical strength, and water holding capacity of soil and the growth of barley were determined. The experiments were performed using a 3 × 3 factorial design in which the weight proportions of the residues were in three levels of 4%, 8% and 12%. The second factor was the size of the residues in three sieves meshes of 6, 16 and 20. The results indicated that with increase in the weight level of residue more moisture was retained by the soil, and the size of the soil particles had lower effect on water holding capacity of the soils. The mechanical strength of the soil decreased with increase in both weight proportion and the particle size of the residues. The length of the stems and roots did not show any definite trend with the variations in factors. In this research, the change in moisture content of the soil was expressed as a linear function of time and residues weight proportionas well as the particle size. The resulting model was well fitted to the experimental data (R2>0.98). -
استفاده از الیاف گیاهی در تولید محصولات مختلف توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. الیاف گیاهی نسبت به الیاف صنعتی ارزان بوده، بهتر در طبیعت تجزیه شده و آلایندگی کمتری در محیط زیست ایجاد می کنند. الیاف خرما یکی از الیاف های گیاهی بوده و از کاربردهای عمده سنتی آن تهیه طناب می باشد. طناب ها اصولا تحت تاثیر تنش های کششی قرار می گیرند. از طرفی سطح طناب های تهیه شده از الیاف گیاهی زبر بوده و در نتیجه کار کردن با آن ها مشکل است. با کاستن لیگنین و پوشاندن سطح الیاف با مواد پلیمری می توان اصطکاک این الیاف را کاهش داد. در این پژوهش ابتدا از الیاف خام و رزین شده خرما طناب تهیه شده و سپس خصوصیات مکانیکی آن ها را شامل استحکام کششی، مدول الاستیسیته و کرنش اندازه گیری شدند. توزیع تنش و کرنش در این الیاف با استفاده از معادلات مکانیک جامدات در نرم افزار ANSYS مدلسازی شد. در آزمایش کشش، حداکثر نیرویی که طناب تهیه شده از 10 لیف خام تحمل نمود 172 نیوتن بود که با افزودن رزین به 400 نیوتن افزایش پیدا کرد. مدول الاستیک برای این طناب ها به ترتیب 600 و 250 مگاپاسکال بود که نشان داد با افزودن رزین الیاف حالت ارتجاعی بیشتری پیدا می کنند. تنش و کرنش های به دست آمده توسط نرم افزار برای طناب های مختلف با نتایج آزمون کشش مطابقت داشتند. در بررسی توزیع تنش و کرنش توسط مدل نشان داده شد که نقطه گسیختگی طناب ها در نقطه ای نزدیک فک ثابت با فاصله ای حدود 30% طول طناب رخ می دهد و آزمایش های عملی با دستگاه کشش نیز این نتیجه را تایید کرد.
کلید واژگان: اجزاء محدود, _ مدل سازی, خصوصیات مکانیکی, الیاف خرما, طنابThe use of plant fibers in producing different industrial products has attracted the attention of many researchers. Plant fibers, in comparison with industrial ones, are degraded faster in nature and are more environments friendly. One of the major conventional uses of plant fibers is the production of traditional ropes which are subjected to tensile forces. However, the traditional ropes bear rough surfaces, working with which becomes a difficult task. By reducing the lignin content of the fibers and their coverage them with polymeric materials, their surface roughness will be moderated. In this research, mechanical properties of the ropes, prepared from either raw or polymeric treated fibers, including tensile strength, modulus of elasticity and strain under tensile loads were assessed. The distributions of stress and strain within the ropes were modeled in ANSYS using solid mechanical equations. The maximum tensile force supported by the ropes prepared from 10 single raw fibers was 172N which was increased to 400N by reducing their lignin content and while having them covered with PVA resin. Moduli of elasticity for these ropes were found out as 600 and 250 MPa, respectively. The distribution models for stress and strain within the ropes revealed that the rupture point occurred at a point with a distance of about 25% of the length of the rope, away from the fixed end of the rope. The practical tensile test indicated a verification of these findings too. -
کربن فعال نوعی زغال است که از تجزیه حرارتی مواد آلی به دست می آید. کربن فعال دارای تخلخل بسیار زیادی است و از آن به عنوان فیلتر سیالات استفاده می شود. اخیرا از مواد کشاورزی مختلفی برای تهیه کربن فعال استفاده شده است. چوب نخل خرما با چگالی پایین و تخلخل بالا، پتانسیل خوبی برای تهیه این ماده دارد. در این پژوهش، با تجزیه حرارتی این چوب در دمای 450 درجه سلسیوس و به مدت 60 دقیقه، کربن فعال تهیه شد. نتایج نشان می دهد که از هر 100 گرم چوب، حدود 30 گرم کربن فعال با چگالی 12/0 گرم بر سانتی مترمکعب با عدد یدی 585 میلی گرم بر گرم به دست می آید. فرایند کاهش جرم چوب در حین تجزیه حرارتی با یک مدل تحلیلی بررسی شد و با استفاده از آن ضریب انتشار مواد فرار چوب 8-10 ×29/4 مترمربع بر ثانیه تخمین زده شد. پیشرفت تجزیه حرارتی نیز با استفاده از روش اجزای محدود مدل سازی و این مدل به خوبی (98/0=R2) در داده های آزمایشگاهی برازش شد. مدل اجزای محدود برای فرایند تجزیه حرارتی به دلیل در اختیار گذاشتن جزئیات بیشتری از روند تغییرات جرم بر مدل تحلیلی برتری داشت.
کلید واژگان: تجزیه حرارتی, چوب نخل خرما, کاهش جرم, کربن فعال, مدل سازیActive carbon is char derived from pyrolysis of organic materials. It has a high porosity level and is used to filter fluids. Many types of agricultural materials are used to produce active carbon. The trunk of the date palm, with its low density and high porosity, has great potential for producing active carbon. In this research, the bark was pyrolyzed at 450°C for 60 min to produce active carbon. The results indicated that 100 g of wood produced 30 g of active carbon. The density of the active carbon was 0.12 g/cm2 and its iodine number was 585 mg/g. The pyrolysis of the wood was studied using an analytical model and the coefficient of diffusion for volatile compounds leaving the wood was estimated to be 4.2 ×10-8 m2/s. The progress of the pyrolysis was modeled using the finite element method and showed the model was well fitted to the experimental data (R2 = 0.98). The finite element model was superior to the analytical model because it presented more details of the weight changes in the wood during pyrolysis.Keywords: Active carbon, Date palm trunk, Mass transfer, Modeling, Pyrolysis -
به تازگی استفاده از زیست پلاستیک ها یا پلاستیک های با منشا گیاهی، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. این نوع پلاستیک ها می توانند جای گزین مناسبی برای پلاستیک های متداول در تولید انواع محصولات پلاستیکی باشند. در این پژوهش، آرد گندم و سلولوز تهیه شده از کاه در نسبت های مختلف با گلیسرول مخلوط و با استفاده از پرس هیدرولیکی و قالب، نمونه های زیست پلاستیک تهیه شد. سپس، اثر درصد وزنی آرد در 3 سطح 70 %، 60 % و 50 % و درصد وزنی سلولوز در 3 سطح 75 %، 70 % و 65 % بر خواص مکانیکی این زیست پلاستیک ها بررسی شد. نتایج آزمایش های مکانیکی نشان داد، با کاهش درصد وزنی آرد و سلولوز مدول کششی و استحکام کششی زیست پلاستیک های تهیه شده کاهش می یابد. حداکثر مدول کششی برای نمونه های تهیه شده از آرد و سلولوز به ترتیب 5/ 12 و 8/6 MPs و حداکثر استحکام کششی به ترتیب 878 و 202 MPs به دست آمد. بررسی تخریب گرمایی زیست پلاستیک های تهیه شده با استفاده از آزمون گرمایی نشان داد، پلاستیک های ساخته شده از آرد، مقاومت گرمایی بیشتری نسبت به پلاستیک های ساخته شده از سلولوز کاه دارند. انرژی فعال سازی با استفاده از معادله آرنیوس برای زیست پلاستیک های تهیه شده از آرد و سلولوز کاه گندم به ترتیب 0/ 133 و 63/8 kJ/mol محاسبه شد.
کلید واژگان: آرد گندم, سلولوز کاه, زیست پلاستیک, خواص مکانیکی, تخریب گرماییDuring the past two decades the use of bioplastics, as a suitable alternative to petroleum-based plastics, has attracted researcher's attention to a great extent. In this study, the whole wheat flour and straw cellulose at different proportions were mixed with glycerol and bioplastics sheets were obtained by a press type molding machine. The mechanical properties of samples were examined on compositions prepared by whole wheat weight in three proportions of 70, 60 and 50% and the cellulose in three proportions 75, 70 and 65%. The tensile tests on the samples indicated that with lowering proportions of both flour and cellulose, the modulus of elasticity and tensile strength of the bioplastics dropped as well. The maximum modulus of elasticity achieved for the flour and cellulose compositions were 12.5,and 8.6 MPa, and the maximum tensile strengths were 878 and 202 kPa, respectively.The TGA tests indicated that the bioplastics prepared from whole wheat flour showed higher temperatures of thermal degradation. The activation energies calculated for the flour and cellulose bioplastics, as estimated by Arrhenius type equation, were 133.0 and 63.8 kJ/mol, respectively.
Keywords: whole wheat flour, straw cellulose, bioplastic, mechanical properties, thermal degradation -
استفاده از الیاف گیاهی برای تقویت محصولات بیوکامپوزیتی اخیرا مورد توجه محققین قرار گرفته است. لیگنین موجود در این الیاف باعث کاهش خصوصیات مکانیکی بیوکامپوزیت ها شده و لازم است الیاف تحت تیمار شیمیایی قرار گرفته تا لیگنین آن ها کاهش یابد. در این پژوهش با استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) و تابع مطلوب به بهینه سازی متغیرهای موثر در فرآیند کاهش لیگنین الیاف خرما پرداخته شد تا الیافی با حداقل لیگنین و حداکثر استحکام کششی بدست آید. متغیرهای مستقل در نظر گرفته شده در این پژوهش عبارت بودند از: 1) درصد وزنی آب اکسیژنه، 2) در صد وزنی هیدرواکسید سدیم، 3) دمای محلول قلیایی و 4) مدت قرار دادن الیاف در محلول. آزمایش ها براساس طرح مرکب مرکزی چرخشی انجام و از دو چند جمله ای درجه دوم برای بیان تابع وابستگی بین متغیرهای مستقل و متغیرهای وابسته (لیگنین و استحکام کششی) استفاده شد. مقادیر پیش بینی شده توسط دو مدل بدست آمده با نتایج آزمایشگاهی مطابقت خیلی بالایی داشتند (98/0 = R2). مقادیر بهینه متغیرهای مستقل که با استفاده از روش تابع مطلوب بدست آمدند عبارت بودند از: آب اکسیژنه (wt) 5/4%، هیدروکسیدسدیم (wt) 7/5%، دما C°9/41 و مدت آزمایش 8/16 ساعت. آزمایش های انجام شده با مقادیر بهینه شده میانگین لیگنین و استحکام کششی الیاف را به ترتیب 23/10% و MPa 08/220 نشان دادند
کلید واژگان: الیاف خرما, لیگنین, بهینه سازی, پاسخ سطح, استحکام کششیDuring the past decade, the use of plant fibers for reinforcing biocomposite material has attracted many researchers. The lignin content of the fibers reduces the mechanical properties of the resulting biocomposites, thus the lignin content is reduced by chemical treatments. In this research, the effective factors in the process of lignin reduction, including hydrogen peroxide and sodium hydroxide content, and temperature of the medium and the retention time, were optimized to prepare fiber with lowest amount of lignin and with highest tensile strength. The experiments were performed based on "central composite rotatable design" using four independent factors, each at five levels. A second degree polynomial was used to define a function relating the dependent and independent variables. The experimental data and the predicted data by the models were highly correlated (R2 <0. 98). The optimization results indicated that the optimized level for hydrogen peroxide and sodium hydroxide were 4. 5% and 5. 7%، wt. The optimum medium temperature and retention time were 41. 9ºC and 16. 8 h, respectively. At the optimized values of the independent variables, the lignin content and the tensile strength of the fibers were 10. 23% ww and 220. 08 MPa, respectively.
-
هر ساله مقدار زیادی از ضایعات حاصل از گلاب گیری گل محمدی در صنایع گلاب گیری کشور بر جای مانده و استفاده صنعتی خاصی ندارند. در این پژوهش فرایند تولید بیوگاز از این ضایعات مورد بررسی قرار گرفته است. در آزمایش های انجام شده ضایعات با کود گاوی به نسبت های 95: 5، 90: 10، 85: 15 و 80: 20 درصد مخلوط گشتند. سپس هر مخلوط را در یک رآکتور ریخته و پس از اضافه نمودن آب و ماده غنی از باکتری آن ها را در دو دمای C°35 و C°45 به مدت 30 روز نگهداری نموده تا مورد هضم باکتری های مولد متان قرار گیرند. فرایند تولید تجمعی بیوگاز در قالب یک طرح کامل فاکتوریل با سه تکرار انجام و به کمک سه مدل گومپرتز، لاجستیک و ریچاردز با استفاده از نرم افزار MATLAB مدل سازی شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که بیشترین تولید تجمعی بیوگاز به مقدار ((m3.kgVS-1 4268/0، بیشترین درصد متان به میزان 72% و بیشترین درصد کاهش ماده آلی فرار به میزان 81% مربوط به تیمار C°45 با نسبت ترکیبی 80% با گاس و %20 کود بود. در مجموع، تیمارهای دارای درصدهای کود بیشتر (15% و 20%)، به طوری معنی داری زودتر به نقطه بیشینه تولید روزانه خود رسیدند. کیفیت برازش مدل ها در داده های آزمایشگاهی با مقایسه دو شاخص R2 و RMSE و بررسی منحنی های برازش شده صورت گرفت. نتایج نشان دادند که دو مدل گومپرتز و لاجستیک برای توجیه فرایند تولید بیوگاز از این ضایعات مناسب تر هستند.
کلید واژگان: مدل سازی, ضایعات گل محمدی, دما, کود گاوی, بیوگازTo study the potential of production of biogas, utilizing the wastes of rose distillation process, the wastes were mixed with cow manure at manure proportions of 5, 10, 15 and 20% and in temperatures at two levels of 35 and 45 °C. The treatments were carried out using a 2×4 factorial design (?=0.05). The volumes of produced gas and generated methane were recorded daily and modeled as functions of time, using three mathematical models; namely: Gompertz, Logistic and Richards. The experimental results indicated that the treatment with 20% cow manure and at 45?C yielded the maximum cumulative gas production equal to 0.4268 m3/ (kg VS), while containing 72% methane. The mass reduction of available volatile compounds in this treatment was 81%. In general, the treatments mixed with higher proportions of cow manure reached their maximum level of daily gas productions in shorter periods of time. The results of mathematical modeling of the process indicated that Gompertz and Logistic models better fitted the experimental data with an R2 of over 94%. -
الیاف لیگنوسلولزی در طبیعت و فعالیت های کشاورزی به مقدار زیاد تولید گشته و در تولید پارچه، کاغذ و صنایع روستایی نقش عمده ای دارند. در صنایعی که از این الیاف استفاده می نمایند، آن ها را تیمار شیمیایی نموده تا لیگنین و همی سلولز الیاف که عامل اصلی هیدروفیلیکی هستند کاهش داده شوند. در این تحقیق الیاف خرما تحت دو تیمار شیمیایی: 1) هیدروکسید سدیم و 2) هیدروکسید سدیم و آب اکسیژنه قرار داده شدند و پس از خالص سازی برخی از خصوصیات فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی با الیاف خام مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در هر دو تیمار به علت جدا شدن لیگنین و همی-سلولز، الیاف خالص تر شده و رنگ روشنتری به خود گرفتند. اصطکاک الیاف تیمار شده به ترتیب حدود 29% و 60% نسبت به الیاف خام کاهش یافت. میانگین قطر الیاف تیمار شده در مقایسه با الیاف خام، حدود 22% کاهش یافت. استحکام کششی الیاف تیمار اول حدود MPa1/75 و استحکام کششی الیاف تیمار دوم حدود MPa2/91 بود. نتایج آنالیز مواد با دستگاه طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه نشان دادند که لیگنین به طور قابل ملاحظه ای در الیاف تیمار شده کاهش یافته است. نتایج آنالیز حرارتی بر روی الیاف نشان داد که الیاف خالص سازی شده، دمای شروع و پایان تخریب پذیری بالاتری نسبت به الیاف خام دارند.
کلید واژگان: الیاف خرما, خالص سازی, تیمار شیمیایی, لیگنینThe lignocelluloses fibers are produced in nature and by various agricultural activities. These materials are used in textile, paper and agricultural industries. The lignin content of these fibers causes browning and brittleness in the products made from them. In industries, the fibers are treated by various chemical treatments to reduce their lignin and hemicellulose content, as these are the main hydrophobic factors. In this research, the date palm fibers were treated using 1) sodium hydroxide and 2) sodium hydroxide and hydrogen peroxide. The physical, mechanical and chemical properties of the treated fibers were compared with untreated fibers. The results indicated that the color of the treated fibers were lighter than the untreated fibers. The static friction of the two groups of treated fibers reduced by 29 and 60%, respectively. The diameters of the treated fibers were also reduced by about 22%. The mean ultimate tensile strengths of the treated fibers were 75.1 and 91.2 MPa. The chemical and FTIR analysis of the fibers indicated a significant reduction in the hemicellulose and lignin content of the treated fibers. The TGA test on the fibers showed the treated fibers had higher temperatures both for starting and end of degradation. -
در فرایند تهیه خوراک دام یا روغن از هسته خرما ابتدا آن را می خیسانند تا هسته نرم شود و انرژی کمتری صرف آسیاب کردن آن گردد. در این پژوهش به بررسی اثر دمای آب در چهار سطح 25، 35، 55، و 65 درجه سلسیوس در میزان جذب آب و قطر ذرات آسیاب شده هسته خرما پرداخته شده است. بررسی روند جذب آب توسط هسته خرما نشان می دهد که با افزایش دمای آب، سرعت و میزان جذب آب و همچنین میزان رطوبت نهایی هسته خرما افزایش می یابد. حداکثر میزان جذب آب در دماهای ذکر شده به ترتیب 59، 62، 71، و 73 درصد بر پایه وزن خشک بود. بررسی فرایند جذب آب توسط سه مدل تحلیلی، پیج و نمایی نشان داد که هر سه مدل به خوبی در داده های آزمایشگاهی برازش شده ولی مدل پیج با ضریب تبیین بیشتر (99/0=R2) بهتر داده ها را توجیه کرد. بررسی تاثیر دما و مدت آب دادن بر روی هسته های خرما نشان داد که با افزایش دما و مدت خیساندن، اندازه ذرات آسیاب شده با نرخ بیشتری کاهش یافت. مناسب ترین دمای آب 35 درجه سلسیوس بود که با خیساندن هسته ها در این دما به مدت 72 ساعت و آسیاب کردن آنها به مدت 30 ثانیه، قطر متوسط ذرات به کمتر از 2/1 میلی متر کاهش یافت در حالی که این کاهش اندازه برای دمای 25 درجه سلسیوس پس از گذشت حدود 175 ساعت به دست آمد. مدل لگاریتمی ارائه شده برای بیان قطر ذرات آسیاب شده به صورت تابعی از زمان خیساندن به خوبی با داده های آزمایشگاهی مطابقت کرد (98/0> R2).
کلید واژگان: آسیاب کردن, جذب آب, مدلسازی, هسته خرماPart of the process of feed preparation or oil extraction for date pits is to soak the pits inwater. Soaking softens the pits and reduces the required milling energy. In this research, the effects of water temperature at 25°, 35°, 55° and 65°C on water absorption and grinding of the date pits was investigated. The water absorption curves indicated that the rate of absorption and the final moisture content of the pits increased as the water temperature increased. The final moisture content of the pits for these temperatures were 59%, 62%, 71% and 73% w.b., respectively. Modeling water absorption using analytical, Page and exponential models indicated that the three models showed good fit with the experimental data (R2>0.95). The best results were obtained using the Page model with R2 = 0.99. The results of grinding the pits indicted that the average diameter of the ground particles decreased as soaking time and temperature of the water increased. A logarithmic model was defined to express the diameter of the particles as a function of grinding time. The presented model fit well with the experimental data (R2>0.98).Keywords: Date pit, Grinding, Modeling, Water absorption -
During the past two decades the use of lignocellouse fibers in reinforcingcomposites has attracted much research activities. In the present work,date palm fiber was used for production of composites compatible withliving environment. The fibers were pre-treated chemically to remove impurities. Inorder to verify and compare the effectiveness of the pretreatment methods, lignin,ash, moisture adsorption, diameter and tensile strength of the raw and treated fiberswere considered in all determinations. Some chemical contents of the treated fiberswere also estimated by FTIR method. The heating characteristics of the fibers wereevaluated using simultaneous thermal analysis (SAT) technique. The treated fiberswere mixed with HDPE by mass proportions of 10, 20 and 30% of the fibers in twotypes of fine and coarse sizes. Composite flower pots were prepared from the formulationsby extrusion process. The mechanical properties of the composites includingtensile strength, modulus of elasticity, strain, and impact strength were measuredby standard ASTM methods. Statistical analysis of the data revealed that the treatedfibers had smaller diameters containing lower levels of lignin and ash though havingsignificantly higher tensile strength, heat resistance and moisture adsorption. Theresults also indicated that by increase in fibre size the tensile strength, modulus ofelasticity and moisture adsorption of the composites are increased and their strainand impact resistance are decreased. The composites prepared using fine fibersshowed higher tensile strength, modulus of elasticity and impact strength but theirmoisture adsorption and elongation were significantly lower.
-
دانه پسته پس از انبارداری در حین حمل و نقل تحت تاثیر نیروهای مختلفی قرار می گیرد و صدمات مکانیکی مختلفی از جمله شکستگی، ترک خوردگی، و خراشیدگی در مغز آنها به وجود می آید. خصوصیات مکانیکی مغز پسته در شدت صدمات وارده به آن موثرند و این خصوصیات خود تابع شرایط نگهداری پسته در انبار خواهد بود. در این پژوهش، اثر چهار دمای 25، 5، 5- و 15- درجه سانتی گراد بر خصوصیات مکانیکی مغز پسته بررسی شد. در آزمایش های انجام شده برای هر دما، دانه های پسته در کیسه های پلاستیکی به مدت سه ماه در انبار نگهداری شد و سپس تحت آزمون های ماندگاری، ضربه، فشار، و خردشدگی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل نتایج نشان دادند که دماهای زیر صفر درجه سانتی گراد باعث حفظ پوسته سطحی مغز پسته می شوند و از صدمات ماندگاری آن می-کاهند، ولی این دماها باعث ترد شدن مغز گشته و شکنندگی آن را افزایش می دهند. در آزمایش های فشار، مدول الاستیسیته برای تیمارهای ذکر شده به ترتیب 17/64، 11/63، 70/37 و 56/26 مگا پاسکال به دست آمد و توان لازم برای ایجاد تسلیم بیولوژیکی با افزایش دمای نگهداری افزایش یافت. آزمون خردشدگی تفاوت چندانی بین توزیع پراکندگی ذرات خرد شده روی الک های مختلف نشان نداد.
کلید واژگان: آزمایش های مکانیکی, خصوصیات مکانیکی, دمای نگهداری, مغز پستهAfter harvesting, pistachio nuts are generally kept in storage before being exported. During handling, the nuts are exposed to external forces that cause mechanical damage to them. The increase of the mechanical damage is a function of storage conditions, especially temperature. This research investigated the effect of storage temperature (25, 5, -5, -15°C), on the mechanical properties of pistachio kernels. The kernels werekept at the four storage temperatures for three months. Durability, impact, compression and comminution tests were then performed on the kernels. The statistical analysis of the data indicated that the negative temperatures had lower durability damage, but caused the kernels to become brittle, which increased impact damage. In the compression test, the modulus of elasticity of the kernels at 25, 5, -5, -15°C were64.17, 63.11, 37.70 and 26.56 MPa, respectively. This also indicated that the power required to cause biological yield in the kernels increased as storage temperature increased. The comminution test showed little difference in the distribution of broken kernels on different sieves.Keywords: Mechanical Properties, Mechanical Tests, Pistachio Kernels, Storage Temperature -
خرما یکی از محصولات عمده کشاورزی ایران با مقادیر بالای کربوهیدرات است. در این پژوهش از ضایعات خرما به عنوان ماده اولیه برای تولید بیواتانول استفاده گردید. برای درک و آگاهی بهتر از چگونگی پیشرفت فرآیند تخمیر خرما مقدار کاهش قند، تولید بیواتانول و دی اکسید کربن در طی فرآیند مورد اندازه گیری قرار گرفته و سپس به وسیله روابط متداول ریاضی شبیه سازی گردید. برای انجام فرآیند تخمیر به شیره خرما با بریکس 75 آب اضافه گردید تا بریکس آن به 20 رسید. به شربت به دست آمده مخمر S.Cereviea و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد مخمر اضافه گردید. تخمیر در دمای°C 1±30 صورت پذیرفت. بررسی روند تغییرات قند، بیواتانول، دی اکسید کربن در حین فرآیند تخمیر نشان داد که میزان تغییرات آنها در 5 روز اول با سرعت زیادی صورت گرفت و سپس به طور چشمگیری کاهش یافت و تا حدود 15 روز بعد از آن فرآیند تخمیر ادامه یافت و سپس متوقف شد. در پایان فرآیند میزان قند محلول از بریکس 20 به حدود 8 کاهش یافت. در مجموع میزان تولید بیواتانول از هر کیلوگرم شربت با بریکس 20 حدود 72 گرم بود. مجموع میزان گاز دی اکسید کربن 70 میلی لیتر بر لیتر رسید. مقایسه مدل های استفاده شده نشان داد که تمامی مدلها به خوبی با داده های آزمایشگاهی انطباق داشتند. ولی بهترین مدل برای شبیه سازی کاهش قند مدل لگاریتمی کاهشی (R2= 0.99) و برای تولید بیواتانول و دی اکسید کربن مدل گمپرتز با R2 بزرگتر از 98/0 بود.
کلید واژگان: مدل سازی, کاهش قند, تخمیر, دی اکسید کربن, بیواتانول, خرماDate fruit, containing a substantial amount of carbohydrates is considered as an important agricultural product in Iran. In this research, the objective was the use date fruit wastes to produce bioethanol. For better understanding of the fermentation process the changes in sugar content, as well as the amount of produced bioethanol and carbon dioxide were periodically measured and modeled while using different mathematical models. To conduct the experiments, water was added to date syrup with 75°Bx to be diluted to 20°Bx. For proper initiation of fermentation, S.Cereviea inoculums along with different nutritional compounds were added to the syrup. The fermentation was done at 30±1°C. Results indicated that the rate of changes had an increasing trend during the first 5 days of the process, while decreasing sharply for the next following 15 days. At the end of the process, the brix of the syrup dropped to near 8.0°Bx. The bioethanol resulted from fermentation of the syrup was 72 g per liter. The produced carbon dioxide was figured out as 70 mL/L. A comparison of the applied models indicated that all the investigated models fitted well to the experimental data, but the decaying exponential model with an R2 =0.99 was the most fitted for sugar reduction modeling while the Gompertz model (R2 > 0.98) was found out as the most suitable the best for bioethanol and carbon dioxide production. -
در تهیه بیوکمپوزیت ها از الیاف لیگنوسلولزی و ترموپلاستیک ها الیاف را تحت تیمار شیمیایی قرار داده تا خصوصیات آنها بهبود یابد. در این تحقیق الیاف خرما جهت کاهش لیگنین تحت چهار تیمار شیمیایی قرار گرفته و سپس درصد لیگنین خاکستر، ضریب اصطکاک، قطر و استحکام کششی الیاف خام و تیمار شده مورد اندازگیری و مقایسه قرار گرفت. از مدل وایبول برای بررسی توزیع استحکام کششی الیاف خرما و مقایسه آن با الیاف مصنوعی استفاده گردید. نتایج نشان دادند که تیمارهای شیمیایی باعث کاهش لیگنین الیاف بین 20 تا 50 درصد، کاهش خاکستر بین 37 تا 75 درصد و کاهش قطر بین 37 تا 62 درصد گردید. همچنین استحکام کششی الیاف در تیمار های مختلف از 15 تا 60 درصد افزایش داشته است. نتایج توزیع وایبول نشان دادند که توزیع استحکام کششی الیاف خالص سازی شده نسبت به الیاف اولیه همگن تر و یکنواخت تر بود.
During the past two decades the use of lignocelluloses fiber for biocomposite production has been the focus of many investigations. In order to reduce the lignin and hemicelluloses of the crude fibers, the fibers are often treated with different chemicals. The chemical treatments should enhance the physical and mechanical properties of the fibers and increase the adhesive force between the matrix and the biofibers. In this research, NaOH, KOH, and HCl were used in different concentrations for purifying date tree fibers. The percentage of pure fiber, ash content, coefficient of friction, diameter, and the tensile strength of the fiber prepared by different treatments were determined and statistically compared. The Weibull distribution model was used to investigate the variation in tensile strength of the fibers. The results indicated that the purification methods decreased the lignin content between 20 to 50, the ash content from 37 to 75% and the diameter of the fibers between 37 to 62%. The tensile strength of the fibers increased between 15 to 60%. The Weibull analysis of the data indicated that the distribution of tensile strength in purified fibers was more uniform than the untreated fibers.
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.