بخشی از مقاله
چکیده
میزان ضایعات و انرژی مصرفی در تبدیل شلتوک به برنج سفید، از جمله پارامترهای مهم در انتخاب یک سیستم مناسب تبدیل محسوب میشود. در این تحقیق انرژی مصرفی در سیستمهای تبدیل سایشی و تیغهای استان اصفهان مورد مقایسه قرار گرفت. به این منظور انرژی مصرفی تبدیل شلتوک در سه سیستم معمول تبدیل برنج شامل سیستم اصطکاکی - غلتک لاستیکی- سفیدکن تیغهای - و دو سیستم از نوع سایشی - سایشی وارداتی چینی و ساخت داخل - اندازهگیری و مقایسه گردید. نتایج حاصل از محاسبه انرژی مصرفی در فرایند تبدیل شلتوک به برنج سفید نشان داد که مقدار مصرف انرژی الکتریکی بین 107/3 تا 206/6 مگاژول بر تن و میزان انرژی مصرفی در خشک کردن شلتوک بین 373 تا 1941/5 مگاژول بر تن متغیر است. به طور کلی مصرف انرژی در سیستمهای سایشی بیشتر از نوع تیغهای است.
مقدمه
برنج یکی از مهمترین محصولات غلهای جهان است، به طوری که تولید این محصول در سال 2012 میلادی در حدود720 میلیون تن بوده است و تقریباً یک چهارم تولید محصول غله جهان میباشد - فاو، . - 2012 برنج بعد از گندم پر مصرفترین محصول کشاورزی در ایران است. مقدار تولید شلتوک کشور سالانه حدود 2/75 میلیون تن میباشد که با ضریب تبدیل 64 درصد، حدود 1/76 میلیون تن برنج تولید میشود - بینام، . - 1390 بر خلاف سایر غلات، شکل ظاهری و درصد شکستگی برنج، از عوامل تعیین کننده کیفیت محصول است.
مطالعات نشان میدهد که در بازارهای جهانی درصورت وجود خرده برنج در محصول عرضه شده، قیمت آن با توجه به شرایط تا یک دهم قیمت برنج مرغوب، کاهش می یابد. شکسته شدن برنج تابع عوامل زیادی نظیر رقم، مدیریت زراعی، رطوبت هنگام برداشت و تبدیل، روش خشک کردن و وسایل به کار گرفته شده در سیستم تبدیل است - حیدری سلطانآبادی، . - 1384 در طی عملیات تبدیل، شلتوک به برنج سفید تبدیل میگردد.
این عملیات شامل خشک کردن، تمیز کردن یا بوجاری، پوستکنی1، سفیدکردن2، براق کردن3 و درجه بندی است. عمده ضایعات برنج - برنج شکسته شده - در مرحله تبدیل و به خصوص در سفیدکنها بوجود میآید. از طرفی عوامل تضعیف کننده استحکام برنج مانند وجود ترکهای ایجاد شده در مراحل برداشت و خشک کردن نیز خود را در این مرحله نشان میدهد. سیستمهای تبدیل شلتوک از لحاظ بهکارگیری تجهیزات تبدیل، به سایشی و اصطکاکی - تیغهای - تقسیم میشوند. در سیستم سایشی از سفیدکنهای سایشی4 و در سیستمهای اصطکاکی از سفیدکنهای تیغهای5 استفاده میشود.
تعیین انرژی مصرفی در واحدهای تولیدی و اندازهگیری محصول تولید شده به ازای انرژی مصرفی، یکی از روشهای ارزیابی عملکرد فرایند تولید است. سیستمهای تبدیل برنج را نیز میتوان از طریق اندازهگیری انرژی مصرفی به ازای وزن برنج تبدیلی، مقایسه و ارزیابی کرد. در واحدهای شالیکوبی، به جز انرژی انسانی - کارگری - که سهم ناچیزی در انرژی کل مصرفی دارد بقیه انرژی به صورت انرژی الکتریکی و انرژی گرمایی به مصرف میرسد. در این زمینه تحقیقات چندی برای اندازهگیری این انرژیها صورت پذیرفته است.
حیدریسلطان آبادی و همکاران - 1389 - میزان برق مصرفی در سیستمهای تبدیل تیغهای و سایشی را به ترتیب 18 و 36 کیلووات ساعت بر تن گزارش کرد. در تحقیق دیگری در بنگلادش، انرژی الکتریسیته مصرفی در سیستمهای تبدیل تیغهای و سایشی به ترتیب 19 و 29/3 کیلووات ساعت بر تن اندازهگیری شد - آهیدوزمان و صدر الاسلام، . - 2009 گویال و همکاران - Goyal et al., 2008 - میزان انرژی تبدیل برنج را بین 14/42 تا 36/3 کیلووات ساعت بر تن اعلام کردند.
استان اصفهان با داشتن سطح زیر کشت 6400 هکتاری برنج و عملکردی برابر 5/2 تن در هکتار، از جمله استانهای تولید کننده برنج محسوب میشود - بینام،. - 1391 سطح زیر کشت برنج دراین استان به علت محدودیتهای آب و خشکسالیهای مکرر، در طول دهه اخیر به یک سوم سالهای قبل رسیده است. صنایع تبدیل برنج در این استان بر حسب ضرورت و با پیشرفتهای صنعتی توسعه یافته است. اکثر کارگاههای برنجکوبی استان در حاشیه رودخانه زاینده رود و در شهرستانهای لنجان، نجف آباد و اصفهان قرار دارند که علت آن کاشت برنج در این مناطق است.
در ابتدای ورود صنعت تبدیل برنج در استان بیشتر واحدهای شالیکوبی تنها به سفیدکنهای تیغهای مجهز بودند که عملیات پوستکنی و سفید کردن برنج در دو یا سه دستگاه انجام میشد. از خصوصیات این سیستم راندمان تبدیل پایین و درصد شکستگی بالای برنج است. در دو دهه اخیر اکثر واحدهای برنجکوبی به پوستکنهای غلتک لاستیکی تجهیز گردید که موجب افزایش راندمان تبدیل برنج شد. همچنین با توجه به نقش زیاد رطوبت شلتوک در زمان تبدیل، برخی از برنجکوبیها اقدام به نصب خشککنهای بستر ثابت افقی برنج کردند کهاین عمل با توجه به کنترل فرایند خشک کردن شلتوک، درصد برنج سالم را افزایش داده است.
در ادامه توسعه صنایع تبدیل برنج ، در 10 سال گذشته تعداد معدودی از واحدهای شالیکوبی استان سیستمهای تبدیل قدیمی را با ادوات جدید تعویض نموده اند. این ادوات شامل سفیدکنهای سایشی، پادیه، سنگ گیر، پولیشر و الکهای درجه بند است. سیستمهای سایشی راندمان تبدیل را افزایش و درصد شکستگی برنج را در فرایند تبدیل کاهش داده است - حیدریسلطان آبادی و همکاران، . - 1389 با این وجود به علت برخی از محدودیتها تجهیز تمامیواحدهای برنجکوبی میسر نگردیده است. از جمله این دلایل میتوان به هزینه اولیه بالای تجهیزات، کاهش شدید سطح زیر کشت برنج در استان، زیاد بودن حداقل برنج ورودی به دستگاههای جدید نسبت به سیستمهای قدیمی و افزایش انرژی مصرفی سیستمهای جدید اشاره کرد. هدف از تحقیق حاضر، اندازهگیری و مقایسه انرژی مصرفی سه سیستم متداول تبدیل برنج در استان اصفهان میباشد.
مواد و روشها
در این تحقیق، انژری مصرفی سه سیستم معمول تبدیل برنج در کارگاههای شالیکوبی استان اصفهان، شامل یک سیستم از نوع اصطکاکی و دو سیستم از نوع سایشی، اندازهگیری و مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. سیستمهای اصطکاکی از یک یا دو دستگاه پوستکن غلتک لاستیکی و دو یا سه دستگاه سفیدکن تیغهای به صورت سری تشکیل شده بود - شکل . - 1 در سیستم سایشی وارداتی از دو سفیدکن سایشی ساخت کشور چین که به صورت سری بودند استفاده میشد - شکل . - 2 در سیستم سایشی داخلی، علاوه بر دو دستگاه سفیدکن سایشی ساخت کشور ایران، یک دستگاه پولیشر نیز در انتهای خط تبدیل قرار داشت - شکل . - 3 جدول 1 دستگاههای مورد استفاده و تعداد آنها را نشان میدهد.
به منظور تعیین مقدار کل انرژی مصرفی در هر سیستم، انرژی ناشی از سوخت - نفت یا گاز طبیعی - و برق مصرفی در یک دور فعالیت فصلی کارگاه مطابق با قبض برق یا گاز صادره محاسبه شد. به این ترتیب که مقدار شلتوک تبدیل شده در دوره کاری مورد نظر از دفتر اطلاعات کارگاه شالیکوبی ثبت شد و مقدار سوخت مصرفی - بر حسب لیتر یا متر مکعب - و برق مصرفی - بر حسب کیلووات ساعت - در همان دوره زمانی از قبضهای صادره از شرکت برق و گاز اخذ گردید. با تبدیل مقدار انرژی سوخت و برق مصرفی بر حسب مگاژول، انرژی مصرفی ویژه - مگاژول بر تن شلتوک تبدیلی - در هر سیستم تبدیل، محاسبه شد.
