بخشی از مقاله
بررسي و مقايسه ي برخي ويژگي هاي بيوفيزيکي پياز زعفران باپوشش و بدون پوشش
چکيده
زعفران به عنوان گران ترين محصول کشاورزي و دارويي جهان است و عمدتا براي مصارف ادويه اي آن در سطح جهان مورد کشت و کار قرار مي گيرد و تکثير اين گياه بوسيله پيازهاي توپر صورت مي گيرد. اندازه گيري ويژگي هاي فيزيکي پياز زعفران جهت طراحي و بهينه سازي تجهيزات پس از برداشت ، انبارداري ، حمل و نقل ، درجه بندي و بسته بندي در راستاي کاهش ضايعات و افزايش کيفيت توليد، ضروري به نظر مي رسد. در اين تحقيق خصوصيات بيوفيزيکي مشتمل بر خواص هندسي (ابعاد، ميانگين حسابي ، ميانگين هندسي ، سطح ، کرويت )، خواص ثقلي (حجم ، دانسيته حقيقي ، دانسيته توده ، تخلخل )، خواص اصطکاکي (ضريب اصطکاک استاتيکي ، زاويه هاي ريپوز پر کردن و تخليه ) و خواص آئروديناميکي (سرعت حد) براي نمونه هاي پياز زعفران با پوشش و بدون پوشش در سه اندازه (بزرگ ، متوسط و کوچک )مورد بررسي قرار گرفت . نتايج تحقيق نشان مي دهد، ميانگين مقادير محاسبه شده براي خواص هندسي پياز زعفران باپوشش بيشتر از پياز زعفران بدون پوشش مي باشد. ميانگين مقادير حجم پياز زعفران باپوشش بيشتر بوده است در صورتي که پياز زعفران بدون پوشش بيشترين ميانگين دانسيته حقيقي ، دانسيته توده و درصد تخلخل را دارا مي باشد. مشخص گرديد که پوشش روي پياز موجب افزايش ضريب اصطکاکي استاتيکي در سطوح مختلف مي شود و بيشترين ضريب اصطکاکي استاتيکي مربوط به سطح چوب و کمترين مربوط به سطح پلاستيک مي باشد. زواياي ريپوز تخليه و پر کردن براي پياز زعفران با پوشش به ترتيب ٣٦.٢٥ و ٥٢.٨٩ درجه و براي پياز زعفران بدون پوشش به ترتيب ٢٣.٩٨ و ٢٦.٩٠ درجه به دست آمدند. ميانگين سرعت حد پياز زعفران با پوشش و پياز زعفران بدون پوشش به ترتيب برابر ٨.٨٩ و ١١.٦٢ متر بر ثانيه بوده است .
واژه هاي کليدي : پياز زعفران ، خواص هندسي ، خواص ثقلي ، خواص اصطکاکي ، خواص آئروديناميکي .
١- مقدمه
زعفران گياهي علفي ، پايا و ااز تيره زنبقيان (Iridaceae)بوده ، نام علمي آن (.Croocus sativus L) مي باشد. زعفران از طريق پياز تکثير مي يابد. پيازهاي زعففرران ساقه زير زميني محسوب شده و در اصطلاح گياهشناسي به بنه مرسوم است . پيازهاي زعفران ، کروي ، سخت ،گوشتدار، با ته تتخت و نوک برآمده و به رنگ سفيد مي باشند(١). اندام ذخيره ااي زعفران (بنه يا پداژه که دربين کشاورزان پياز ناميده مي شود) دداراي پوشش فيبري است که بر اساس نوع بافت در کروکوس ههاا متفاوت است (٢). پيازهاي زعفران توسط چندين لايه غلاف نازکک با الياف طولي موازي و به رنگ قهوه اي پوشيده شده است . اين الياف طولي از قاعده پياز روئيده و در بالاي پياز به صورت قطعات باريکي درآمده که جوانه هاي رأسي را حمايت مي کنند. پس از حذف کليه قطعات پوششي ، در سطح خارجي پيازها، دواير افققي متعددي مشاهده مي شوند و برخي از قطعات پوششي از اين دواير مي رويند(شکل ١)(١و٦).
شکل ١ - پياز ززعفران در تابستان .
الف ) بدون پوشش ش ب) همراه با پوشش
١- جوانه انتهايي بزرگ ٢- جوانه اننتتهايي کوچک ٣- جوانه جانبي ٤- دواير جانبي ٥- محل ريشه هاي قبلي ٦- پوولک يا پياز قبلي تحليل رفته ٧- پوشش محافظ جوانه ها ٨- پپووشش هاي قهوه اي رنگ .
فقدان اطلاعات علمي در خصصوص ويژگي هاي فيزيکي پياز زعفران ، کارايي توليد کاهش ياافته و ضايعات توليد افزايش يافته است . لذا دسترسي به اطلاعات علمي در رابطه با ويژگي هاي فيزيکي پياز زعفران جهت طراححي بهينة تجهيزات پس از برداشت ، انبارداري ، حمل و نقل ، درجه بندي و بسته بندي در راستاي کاهش ضايعات و افزايش کيفيت ت توليد، ضروري به نظر مي رسد. به عنوان مثال از نتايج حاصل از بررسي خواص هندسي در جهت طراحي انواع سيلوها استفاده مي ي شود(١٦). اهميت ميزان تخلخل در بحث ذخيره سازي ، بسته بنديي و تعيين پايداري توده محصول در برابر جريان هوا نمود پيدا مي ي کند(١٦). زاويه ريپوز و خواص اصطکاکي در طراحي سيلوها، مخازن نگهداري و نوار نقاله ها ضروري مي باشند(٥). سرعت حد نقش مهمي در طراحي انواع سيستم هاي تميز کننده مواد خارجي از محصول و نقل و انتقال بادي و آبي ايفا مي کند(٤). از آنجايي که تعيين خواص فيزيکي محصولات کشاورزي و غلات در طراحي تجهيزات برداشت ، حمل و فرآوري و محاسبه ظرفيت سيلوهاي ذخيره سازي و ساير ملزومات آن ضروري مي باشد(٤، ٥). لذا مطالعات گسترده اي در مورد خصوصيات فيزيکي بسياري از محصولات کشاورزي انجام شده است به عنوان مثال ، در تحقيقي رضوي و همکاران (١٣٨٨) خواص مهندسي دانه بارهنگ ، به دليل توليد موسيلاژ توسط دانه ، فقط در يک سطح رطوبتي تعيين گرديد(٥). طباطبايي فر(٢٠٠٣)خواص فيزيکي پنج رقم گندم ايراني را در دامنه صفر تا ٢٢درصد بررسي کرد. او نشان داد با افزايش ميزان رطوبت دانسيته ظاهري و دانسيته واقعي کاهش و تخلخل توده و زاويه ريپوز افزايش مي يابد. ضريب اصطکاک استاتيکي با افزايش محتواي رطوبت در تمام سطوح مورد بررسي افزايش يافت (١٨).
خصوصيات فيزيکي بذر ماش در رطوبت هاي مختلف توسط يالکم و ازارسلام (٢٠٠٤)مورد بررسي قرار گرفت . نتايج آزمايش هاي آن ها نشان داد که سرعت حد به طور خطي با افزايش رطوبت افزايش مي يابد(٢٠). در پژوهشي توسط رضوي و همکاران (٢٠٠٧)تعدادي از ويژگ هاي فيزيک دانه پسته ي ي
وحشي (بنه )توسط روش هاي تجربي تعيين و نتايج آن با اطلاعات حاصله از روش پردازش تصوير مقايسه شد(١٥). در تحقيقي ديگر، ميلاني و همکاران (٢٠٠٧)اثر رطوبت بر خواص فيزيکي دانه کدو در سطح رطوبت ٤٢.٧٨-٥.١٨ درصد بررسي کردند. نتايج نشان داد با افزايش رطوبت ، ميانگين تمام خواص هندسي افزايش مي يابد(١٣). کيبرا و همکاران (٢٠١٠)برخي خواص فيزيکي و مکانيکي برنج شامل ابعاد ، کرويت ، ميانگين قطر هندسي ، ميانگين قطر حسابي و سطح دانسيته واقعي ، دانسيته توده و تخلخل را بررسي نمودند(١١). محققان ديگر نيز خواص مهندسي انواع محصولات کشاورزي نظير گندم (رضوي و همکاران ، ١٣٨٥)، دانه زيره (سينگ و گوسوامي ، ١٩٩٦)، هسته و مغز بادام و زردآلو(آيدين ، ٢٠٠٢)، نخود(معصومي و تابيل ، ٢٠٠٣)، دانه هندوانه (رضوي و ميلاني ، ٢٠٠٦)، دانه رازيانه (احمدي ، ٢٠٠٩)، دانه کرچک (غريب زاهدي و همکاران ، ٢٠١١)، دانه جو(آقاجاني و همکاران ، ٢٠١٢) را اندازه گيري کردند(٣)، (١٧)، (١٠)، (١٢)، (١٦)، (٨)، (١٩)، (٧). اگر چه بررسي منابع نشان مي دهد که تحقيقات بسياري درباره خواص فيزيکي محصولات کشاورزي و غذايي به انجام رسيده است ، اما تاکنون تحقيقي در مورد خصوصيات فيزيکي پياز زعفران انجام نشده است . هدف از اين پژوهش ، تعيين خصوصيات فيزيکي پيازهاي زعفران جهت طراحي تجهيزات پس از برداشت ، انتقال ، درجه بندي و تميز کردن پيازها و انبارداري مي باشد.
٢- مواد و روش ها
٢-١-آماده سازي نمونه ها
نمونه هاي آزمايشي در تيرماه به روش سنتي از مزرعه تحقيقاتي مرکز تحقيقات کشاورزي و منابع طبيعي خراسان رضوي برداشت شده و پس از اخذ نمونه هاي تصادفي ، در داخل کيسه هاي پلاستيکي به طور دستي به آزمايشگاه بخش تحقيقات فني و مهندسي کشاورزي انتقال داده شد. پولک انتهايي ، خاک و ناخالصي ها ديگر از پيازهاي زعفران که سالم بودند به صورت دستي جدا گرديد. پيازهاي زعفران به صورت با پوشش (باالياف )و بدون پوشش (بدون الياف ) آماده شدند. در اين تحقيق به منظور تعيين اثر اندازه بر روي خواص فيزيکي پياز زعفران ، نمونه ها بر اساس جرم به سه گروه بزرگ ، متوسط و کوچک (به ترتيب بيشتر از ١٠ گرم ،٦ تا ١٠ گرم ، ١ تا ٦ گرم ) براي هريک از تيمارها با پوشش و بدون پوشش دسته بندي شدند، آزمايشات بر روي پيازهاي زعفران با پوشش و بدون پوشش با آزمون فاکتوريل در قالب طرح کاملا تصادفي در ٥ تکرار جهت اندازه گيري دانسيته توده ، زاويه ريپوز تخليه و پر کردن انجام شد و براي ساير فاکتورها در ٣٠ تکرار در هر سه سطح اندازه بررسي گرديد.
