بخشی از مقاله
چکیده
تعیین خواص مهندسی شلتوک به منظور بهینه سازی طراحی ماشین آلات فرآوری این دانه جهت کاهش تلفات ضروری می باشد. طی این پژوهش، با انجام آزمون خمش بر روی دانه شلتوک واریته هاشمی، پارامترهای نیروی خمشی بیشینه، چقرمگی، مدول الاستیسیته، انرژی شکست و انرژی ویژه شکست در سه سطح محتوای رطوبتی 7.72 - ، 12 و 18 درصد بر پایه خشک - و سه سطح سرعت 1 - ،0.5و 2 میلی متر بر دقیقه - مورد بررسی قرار گرفت.
بیشترین وکمترین نیروی خمشی به ترتیب در رطوبت های %12 و%7.72 و سرعت 2 میلی متر بر دقیقه برابر 23.02 و 4.52 نیوتن به دست آمد. بیشترین و کمترین میانگین تنش خمشی به ترتیب مربوط به رطوبت های %18 و %7.72 و سرعت 2 میلی متر بر دقیقه برابر 24.94 و 14.90 کیلو پاسکال بود. اثر اصلی محتوای رطوبتی بر روی نیروی خمشی بیشینه، چغرمگی، انرژی شکست و انرژی ویژه شکست در سطح احتمال 1 درصد معنی دار شد در حالی که بر روی مدول الاستیسیته معنی دار نشد.
اثر اصلی سرعت تنها بر روی بیشینه نیروی خمشی و مدول الاستیسیته آن هم در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد در حالی که اثر اصلی سرعت بر چغرمگی، انرژی شکست و انرژی ویژه شکست معنی دار نشد. اثر متقابل رطوبت و سرعت بر هیچ یک از خواص ذکر شده در بالا معنی دار نشد. با توجه به تغییر مدول الاستیسیته با تغییرات نرخ بارگذاری میتوان گفت که شلتوک ویژگی های یک جسم ویسکوالاستیک را دارا می باشد.
مقدمه
برنج یکی از غلات معمولا پر مصرف و یک ماده غذایی اساسی برای بیش ازنیمی از جمعیت جهان است. برنج یک منبع مهم از انرژی، ویتامین ها، عناصر معدنی و اسیدهای آمینه نادر می باشد . تولید جهانی برنج از 520 میلیون تن در سال 1990 به 605 میلیون تن در سال 2004 افزایش یافته است، در حالی که تولید برنج ایران از 1.3 میلیون تن در سال 1980 به 3.4 میلیون تن در سال 2004 افزایش یافته است . - FAO,2005 - برنج از لحاظ تولید دانه و سطح زیر کشت رتبه دوم پس از گندم را بخود اختصاص می دهد. این گیاه به علت پراکندگی زیاد در سطح دنیا و دارا بودن ارقام متعدد و قابلیت سازگاری بالا با دامنه وسیعی از اقلیم ها و شرایط کشت، منحصر بفرد میباشد
دانستن خواص مکانیکی محصولات کشاورزی در روش ذخیره سازی مناسب و طراحی، اندازه گیری، تولید و راه اندازی تجهیزات مختلف مورد استفاده در برداشت و عملیات فرآوری این محصولات از اهمیت خاصی برخوردار است . - Corrêa et al ,2007 - ارقام برنج در استان اصفهان علیرغم برخورداری از کیفیت، عطر، طعم و درجه پخت خوب، از نظر درصد شکستگی دانه از کیفیت پایینی برخوردار هستند که این مسئله به عنوان یک معضل مهم به شمار می رود .
از طرف دیگر آسیاب کردن روند اعمال بار به دانه به منظور حذف لایه ها ی سبوس و جوانه است . - Lu and Siebenmorgen, 1995 - دانههای برنج در طول عملیات آسیاب کردن در معرض نیروهای اصطکاکی، فشاری ، خمشی ، برشی مختلف قرار دارند که شکستگی را به همراه دارد . - Shitanda et al.,2002 - این شکستگی باعث کاهش عملکرد برنج سالم1 و ضرر و زیان های اقتصادی می شود. ارتباط عملکرد برنج سالم با خواص مکانیکی توسط محققان برای نشان دادن حساسیت ارقام برنج با شکستگی در طول فرآوری مورد استفاده قرار می گیرد. .
ارتباط عملکرد برنج سالم با خواص فیزیکی و مکانیکی انتخاب شده دانه برنج مورد مطالعه قرار گرفته است . - Lu and Siebenmorgen, 1995 - ژانگ و همکاران - 2005 - خواص مکانیکی دانه های برنج سالم و ترک دار - زخم زده شده - و پیامدهای آن بر شکستگی برنج را گزارش کردند. نتایج آنها نشان داد که ترک دار کردن2 باعث می شود دانه برنج قبل از شکست نیروی کمتری را تحمل کند و انرژی تغییر شکل کمتری را جذب نماید.
آشتیانی عراقی و همکاران - 1386 - به منظور تعیین خواص مکانیکی شلتوک ، دو رقم رایج برنج منطقه اصفهان به نام های سرخه و ساز و انرژی شکست ، انرژی ویژه شکست، بیشینه تنش خمشی ، چقرمگی و ضریب کشسانی ظاهری استخراج شد .
نتایج تجزیه آماری مربوط به آزمون خمش ، حاکی از مع در سطح احتمال %1 بود ولی اثر رقم بر ضریب کشسانی ظاهری معنی دار نشد . آنها با تعیین شاخص کیفی عملکرد برنج سالم و بررسی رابطه بین بیشینه نیروی فشاری و خمشی با این شاخص ، به ای عملکرد برنج سالم می باشد.
ژانگ و همکاران - - 2005 با انجام آزمون خمش سه نقطه ای ، خواص مکانیکی برنج قهوه ای را پس از فرآیند خشک کردن اندازه گیری کردند. نتایج تحقیق آنها نشان داد که با افزایش مدت زمان خشک کردن، ضریب کشسانی ، مقاومت خمشی و انرژی شکست در دانه های برنج سالم افزایش ولی در دانه های ترک دار ، این خواص کاهش می یابد.
به منظور حل معضل شکستگی ، ضروری است که مراحل برداشت و پس از برداشت ارقام برنج در منطقه اصفهان به صورت علمی و دقیق مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا یکی از مهم ترین اقدامات ، شناخت و تعیین خواص مکانیکی ارقام برنج در منطقه همراه با تأثیر میزان رطوبت و سرعت بر آنها میباشد. بنابراین هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی تأثیر رطوبت و سرعت بر خواص مکانیکی شلتوک واریته هاشمی تحت آزمون خمش سه نقطه ای می باشد.
مواد و روش ها
در این تحقیق از شلتوک های واریته هاشمی موجود در آزمایشگاه خواص دانشگاه صنعتی اصفهان استفاده شد. شلتوک ها به صورت دستی پاک شدند - دانه های شکسته و مواد اضافی از توده جدا شدند - . برای بدست آوردن رطوبت اولیه سه نمونه از شلتوک ها به وسیله ترازوی دیجیتال به دقت 0.01 گرم توزین شد و به مدت 16 ساعت در آون 130 درجه سانتی گراد قرار گرفت
رطوبت اولیه دانه ها 7.72 درصد بر پایه خشک به دست آمد . سپس نمونه های 150 گرمی از شلتوک ها به طور تصادفی انتخاب شدند . نمونه ها به سطوح رطوبتی 12 و 18 درصد بر پایه خشک رسانده شدند. این میزان رطوبت از عملیات آسیاب در منطقه که در این محدوده بود - عابدی، - 1997، انتخاب شدند. نمونه های برنج در نهایت در دو کیسه ی پلاستیکی مهر و موم شدند و سپس به مدت یک هفته در یخچال قرار گرفتند تا به رطوبت تعادلی برسند. عمل هم زدن کیسه ها هر روز برای یکنواخت کردن رطوبت انجام می شد. قبل از انجام آزمایش ها نمونه ها از یخچال خارج و به مدت 2 ساعت در دمای محیط قرار می گرفتند
برای انجام آزمون های خمش از دستگاه جامع کشش و فشار سنتام سری STM-20 ساخت شرکت طراحی مهندسی سنتام 3 واقع در آزمایشگاه خواص دانشگاه صنعتی اصفهان استفاده شد - شکل . - 1 برای انجام آزمون خمش ، قطعه ای به عنوان - دو - تکیه گاه دانه و نیز عامل بارگذاری - قطعه بالایی - ساخته شد
