ناصر بهروزی خزاعی

حرارت اهمیک یکی از روش‌های حرارت دهی محصولات غذایی است که به آن حرارت ژول نیز گفته می شود.گرمایش اهمی فرآیندی است که درآن گرما در اثر عبور جریان الکتریکی در ماده غذایی ایجاد می شود. در این فرآیند ماده غذایی نقش یک مقاومت الکتریکی را ایفاء می کند. سامانه آزمایشگاهی آن معمولا شامل الکترودهایی است که با مواد غذایی تماس داشته و به موجب آن الکتریسیته از طریق ماده و با استفاده از تغییر ولتاژ منتقل می گردد.در این تحقیق، یک سامانه گرمایش اهمی تحت خلاء به منظور تغلیظ آب انگور سیاه ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. اثر گرمایش اهمیک-خلاء بر زمان فرآوری، انرژی مصرفی، نرخ گرمایش و محتوای فنولی کل در دو حالت فاقد خلاء (فشار اتسمفر 100 کیلوپاسکال) و تحت خلاء (فشار 50 و 75 کیلو پاسکال) و در سه سطح ولتاژ (100، 200 و 300 ولت) مورد آزمایش قرارگرفت. نتایج نشان داد در حالت فاقد خلاء (فشار اتمسفر100 کیلوپاسکال) با افزایش ولتاژ، زمان لازم برای تغلیظ آب انگور سیاه و همچنین انرژی مصرفی ویژه، کاهش ولی نرخ گرمایش افزایش یافت. ولتاژ تاثیر معنی داری بر کاهش انرژی مصرفی ویژه داشت(p<0.05) . نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که برهم کنش ولتاژ و فشار تاثیر معنی داری بر محتوای فنولی کل دارند(p<0.05). حالت خلاء و افزایش ولتاژ تاثیر معنی داری بر حفظ محتوای فنول کل داشت.

در این پژوهش به منظور مدل سازی و پیش بینی محتوای رطوبتی محصول شوید خروجی از خشک کن جریان هوای گرم تسمه نقاله ای، از سیستم بینایی ماشین استفاده گردید. بدین منظور، بخش های کنترل دمای هوا، سرعت تسمه نقاله، سامانه تصویربرداری و نورپردازی به خشک کن جریان هوای گرم تسمه نقاله ای اضافه گردید. بخش کنترل دمای هوا و سرعت تسمه نقاله شامل رله های SSR و الگوریتم برنامه نویسی شده در محیط نرم افزار MATLAB می باشد. بخش بینایی ماشین شامل سه دوربین که در ابتدا، وسط و انتهای تسمه نقاله قرار گرفته است، می باشد. در این پژوهش، آزمایش ها در دو سطح دمای 50 و 60 درجه سلسیوس و سه سطح سرعت حرکت تسمه نقاله برای هر تیمار انجام شدند. سپس به کمک الگوریتم پردازش تصویرتوسعه داده شده در محیط MATLAB، تغییرات چروکیدگی، رنگ و بافت نمونه ها در طی فرآیند خشک شدن استخراج و مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، محتوای رطوبت نهایی محصول به کمک سه مدل شبکه عصبی مصنوعی مدل سازی شد. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن بود که محتوای رطوبت نهایی و میزان چروکیدگی محصول خشک شده وابسته به دمای خشک کن و سرعت حرکت تسمه نقاله می باشد. دما و سرعت حرکت تسمه نقاله بر مقدار تغییرات رنگ و بافت محصول نیز تاثیر گذار می باشد. با افزایش دما و کاهش سرعت حرکت تسمه نقاله، میزان چروکیدگی و ضریب تغییرات افزایش می یابد. اما مقادیر پارامتر های رنگی a* و b* و همچنین مقادیر آنتروپی و میانگین سطح خاکستری تصاویر گرفته شده، کاهش یافت. شبکه عصبی با ساختار 10-10-1، که ورودی های آن شامل سه ویژگی بافت تصاویر(میانگین سطح خاکستری، ضریب تغییرات و آنتروپی) و محتوای رطوبت اولیه بود، با بیشترین مقدار R و کمترین مقدار RMSE، بهترین مدل جهت پیش بینی محتوای رطوبت نهایی بود.

غذا و تغذیه از جمله نیازهای بنیادی جامعه ی بشری می باشد. کنترل و تضمین کیفیت مواد غذایی همواره یک مسئله مهم برای متخصصان این حوزه است. تعیین کیفیت محصول با توجه به خواص ظاهری و خواص درونی محصول تعیین می شود. ظاهر محصول شامل شکل، اندازه و رنگ می باشد. رنگ به عنوان مهم ترین ویژگی ظاهری در درک کیفیت محصول شناخته شده است؛ چون رنگ سطح محصول پارامتر قابل درک و قابل تشخیص برای مصرف کننده است. هدف از انجام این پژوهش، طراحی یک بسته ی نرم افزاری توسط MATLAB با استفاده از رابط کاربر گرافیکی(GUI) می باشد که قابلیت استخراج مقادیر رنگی را دارا باشد. این نرم افزار مجهز به ابزار استحصال تصویر، مدل های پیش بینی جهت واسنجی و ارزیابی دقیق نرم افزار، اندازه گیری مقادیر رنگی تصویر و تبدیل آن به مقادیر واقعی در فضاهای رنگی RGB و L*a*b* با کارایی آسان می باشد. از سه مدل خطی، درجه دوم و شبکه عصبی مصنوعی جهت کالیبره کردن نرم افزار استفاده شد. مدل شبکه عصبی مصنوعی با 15 لایه ی پنهان با R های نزدیک به 1 بهترین عملکرد را جهت واسنجی نرم افزار از خود نشان داد. نرم افزار FOCAبر روی محصولات مختلف غذایی با شرایط خاصی آزمایش شد. گوشت قرمز و گوشت مرغ در یخچال به مدت پنج روز در دمای 2 درجه سلسیوس نگهداری شدند. بیشترین میزان همبستگی برای گوشت قرمز مربوط به a* مدل شبکه عصبی مصنوعی با مقدار 99/0 و کمترین ضریب همبستگی، 65/0 برای a*مدل خطی بدست آمد. برای گوشت مرغ هم بیشترین مقدار و کمترین مقدار همبستگی به ترتیب برابر 98/0 و 56/0 برای L* و b* مدل شبکه عصبی مصنوعی بیان شد. پخت نان باگت در سه حالت مختلف صورت گرفت. بیشترین همبستگی با میزان 99/0 برای b* مدل شبکه عصبی مصنوعی محاسبه شد و کمترین مقدار مربوط به b* مدل خطی به میزان 65/0 بیان شد.همچنین، مراحل رسیدگی موز نیز بررسی شد. بیشترین همبستگی برای شاخص b*در مدل شبکه عصبی مصنوعی با مقدار 99/0 و کمترین برای شاخص a* مدل خطی به میزان 78/0 بدست آمد. در آزمایش دیگر ورقه های موز توسط آون و مایکروویو خشک گردید. بهترین مقدار ضریب همبستگی در مرحله پیش بینی مربوط به L* مدل شبکه عصبی مصنوعی و پایین ترین عملکرد مربوط به a* مدل خطی بود که به ترتیب برابر 99/0 و 83/0 بودند.

در این پژوهش به منظور خشک کردن محصول به سامانه خشک کن ترکیبی انجمادی- مادون قرمز پیاده سازی و ارزیابی شد. ساختمان دستگاه شامل محفظه خشک کن، سامانه کندانسور، منبع گرمایی مادون قرمز، حسگرهای دما، فشارسنج، پمپ خلا، شیرهای کنترلی و برد کنترل میکروکنترلر می باشد. فرآیند ارزیابی سامانه خشک کن با هدف بررسی اثر خشک کردن بر خواص کیفی و کاهش زمان فرآیند بر روی برش-های محصول به با ضخامت 2/0 ± 3 میلی متر در چهار سطح قدرت تابش مادون قرمز 50، 100 و 150 وات انجام گرفت. دمای نهایی محصول 45، 55 و 65 درجه سلسیوس با تنظیم قدرت تابش منبع مادون قرمز به دست آمد. در این راستا، اثرات توان مادون قرمز و دمای خشک کردن بر پارامترهای زمان خشک کردن، میزان بازجذبی، شاخص رنگ، آسکوربیک اسید، آنتی اکسیدان و فنول کل مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین سینتیک خشک کردن در سامانه خشک کن توسعه داده شده بررسی و مدل سازی شد. با توجه به نتایج به دست آمده کمترین زمان خشک شدن برای محصول به، در تیمار خشک کردن W150- °C65 در مدت زمان 161دقیقه و بیشترین زمان خشک کردن مربوط به تیمار خشک شدن W50- °C45 در مدت زمان 280 دقیقه به دست آمد. برای تعیین بهترین مدل خشک کردن، سه مدل ریاضی لایه نازک بر نتایج تجربی حاصل از آزمایش ها برازش داده شد. نتایج نشان داد که مقادیر R^2 و خطای RMSE مدل پیچ برای محصول خشک شده، در محدوده 9793/0 تا 9962/0 و 0162/0 تا 0369/0 بود که نشان دهنده مناسب بودن مدل در توصیف مشخصات خشک کردن میوه به بود. تاثیر دمای نهایی خشک شدن بر خصوصیات فیزیکی مانند آبرسانی مجدد و رنگ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج ارزیابی رنگ نشان داد که تیمارهای خشک-کردن بر روی نمونه های تازه به تاثیر داشتند و با افزایش توان مادون قرمز و دمای خشک شدن رنگ محصول نهایی تیره تر می شود درنتیجه رنگ نمونه های خشک شده تیمار 50 وات و دمای 45 درجه سلسیوس به رنگ نمونه های تازه نزدیک تر بود. بیشترین نرخ بازجذبی (26/4) برای تیمار W50- °C45 و کمترین نسبت بازجذبی (08/2) در نمونه های تحت خشک شدن W150- °C65 مشاهده شد. تاثیر پارامترهای خشک کردن بر محتوای آسکوربیک اسید، آنتی اکسیدان و فنول کل نشان داد که با افزایش دما و توان مادون قرمز میزان این مقادیر کاهش پیدا کرد.

خشککردن از قدیمی ترین روش ها برای نگهداری مواد غذایی است. خشککردن به روش صنعتی یک فرآیند با مصرف انرژی بالا می باشد. استفاده از انرژی پاک وتجدیدپذیر از جمله انرژی خورشید برای تامین حرارت لازم در فرآیند خشکشدن جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی به شمار میآید. در پژوهش حاضر یک دستگاه خشک کن خورشیدی جریان اجباری با چرخه هوای بازگشتی و چرخ جاذب رطوبت ساخته و ارزیابی شد خشک کن خورشیدی در چهار حالت تابش مستقیم با چرخه هوای بازگشتی بدون جاذب، تابش مستقیم با ترکیب چرخه هوای بازگشتی جاذب رطوبت، خشک کن غیر مستقیم با چرخه هوای بازگشتی و غیر مستقیم با ترکیب چرخه هوای بازگشتی و جاذب رطوبت مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور حفظ عملکرد سیستم در شرایط نامطلوب آب وهوا، یک سیستم هوای گرم در خشک کن خورشیدی تعبیه شد تا در صورت لزوم خشک کن به فرم هیبریدی عمل کند. برای ارزیابی عملکرد خشک کن خورشیدی ساخته شده، از ساختار هوای گرم تحت شرایط دمایی یکسان به عنوان روش شاهد استفاده شد. نتایج به دست آمده در روش خشک کردن با هوای گرم، جاذب رطوبت فاقد تاثیر معنی داری بر متوسط نرخ خشک شدن بود (05/0

روش های پخت نان به طور کلی شامل سنتی و صنعتی است. سه مورد از روش های صنعتی شامل گرمایش اهمی، مادون قرمز و اجاق الکتریکی (آون) می شود. به منظور ارزیابی حالت های مختلف پخت بر ویژگی ها و کیفیت نان پخته شده، یک دستگاه ترکیبی هیبریدی طراحی و ساخته شد. پارامترهای زمان پخت، تغییرات دما، انرژی، تغییرات رنگ، محتوای رطوبت و افت وزن کل، تغییرات حجم، خواص مکانیکی، ارزیابی حسی و ماندگاری برای حالت های متفاوت پخت مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایشات برای یک سطح دمایی ثابت 200 درجه سانتی گراد آون، سه توان 300، 400 و 500 وات مادون قرمز و دو سطح 150 و 300 ولت گرادیان ولتاژ در سه تکرار انجام گرفت. آنالیز واریانس نشان دهنده عدم تاثیر معنی داری گرادیان ولتاژ بر زمان پخت می باشد. با افزایش توان مادون قرمز، زمان پخت کاهش یافته در حالی که دما افزایش می یابد. با افزایش مقدار گرادیان ولتاژ و توان مادون قرمز، انرژی مصرفی به صورت معنی داری افزایش می یابد. گرمایش اهمی تاثیر معنی داری بر رنگ نمونه ها ندارد در حالی که با افزایش توان مادون قرمز و زمان فرآیند پخت، میزان روشنایی (L) رنگ نمونه به صورت معنی داری کاهش می یابد. گرمایش اهمی بر روی خواص مکانیکی نمونه های پخت شده تاثییر معنی داری دارد. نمونه های پخت شده با آون – مادون قرمز به عنوان بهترین حالت پخت توسط داوران انتخاب گردید. با کاهش هرچه بیشتر رطوبت نمونه های پخته شده، ماندگاری آن ها به صورت معنی داری افزایش می یابد.

یکی از مهم ترین عملیات های کشاورزی از بین بردن علف های هرز است که به صورت مکانیکی و یا با استفاده از علف کش ها انجام می شود. انجام دقیق این عملیات مستلزم پایش علف های هرز و تفکیک آنها از گیاه اصلی می باشد. از جمله روش های نوین در این زمینه، استفاده از فناوری بینایی ماشین با استفاده از تکنیک های متداول پردازش تصویر است. هر اندازه که رنگ و شکل علف-هرز شبیه گیاه اصلی باشد، فرآیند کار با چالش بیشتری همراه خواهد بود. هدف از این تحقیق طراحی یک الگوریتم مبتنی بر فناوری بینایی ماشین برای تشخیص علف های هرز در مزرعه نخود است. مراحل مختلف مربوط به پیاده سازی این الگوریتم از شش بخش اصلی شامل استحصال تصاویر، پیش پردازش، قطعه بندی تصاویر، استخراج ویژگی، کاهش ابعاد ویژگی با الگوریتم PCA و طبقه بندی به کمک شبکه عصبی مصنوعی می باشد. برای طراحی، پیاده سازی و ارزیابی الگوریتم از نرم افزار متلب استفاده شد. ابتدا تصاویر RGB از بوته نخود و علف های هرز در دو مرحله رشد گیاه و در دو شرایط نوری متفاوت از مزارع کشت نخود تهیه شد. به علت شدت نور متفاوت در تصاویر گرفته شده نیاز به انتقال تصاویر به یک فضای رنگی مناسب بود به همین دلیل انواع فضاهای رنگی مورد بررسی قرار گرفت. از فضای L*a*b* کانال a* به عنوان بهترین کانال برای جداسازی بوته های گیاه از پس زمینه شناخته شد. با اعمال حد آستانه مناسب، گیاهان از پس زمینه با دقت 36/97 جدا شدند. سه گروه ویژگی شامل ویژگی رنگی، بافتی و HOG از تصاویر استخراج شد. برای کاهش ابعاد ویژگی های استخراج شده از الگوریتم PCA استفاده شد. برای آموزش و ارزیابی شبکه عصبی از شبکه ELM استفاده شد. برای جداسازی بوته ها از هم دیگر آنها را در دو گروه (هفت کلاسه، دو کلاسه) ارزیابی شد. بهترین دقت الگوریتم به تفیکیک تصاویرگرفته شده، مربوط به الگوریتم جداسازی تصاویری که در هفته پنجم و در حالت سایه گرفته شده بود، دقت الگوریتم در حالت ذکر شده برای ویژگی های بافتی، HOG، رنگ و مجموع ویژگی ها برای هفت کلاسه به ترتیب برابر با 14/89، 71/87، 57/84 و 02/92 محاسبه و برای دو کلاسه نیز به ترتیب برابر با 00/96، 50/90، 00/90 و 97 محاسبه شد. دقت کلی الگوریتم برای مجموع کل تصاویر گرفته شده در چهار حالت مختلف تصویربردای برای ویژگی های رنگ، HOG، بافت و مجموع هر سه ویژگی برای هفت گروه گیاهی به ترتیب 36/90، 93/90، 57/91 و 36/96 محاسبه و برای دو گروه گیاهی نیز به ترتیب برابر با 50/91، 88/92، 75/93 و 13/98 محاسبه شد.

توسعه روش های نوین برای استخراج اسانس از گیاهان دارویی روز به روز در حال گسترش است است. هدف از این پژوهش، پیاده سازی و ارزیابی سامانه استخراج اسانس به کمک انرژی مایکروویو می باشد. سامانه توسعه داده شده دارای بخش های مانند آون مایکروویو، کندانسور، بالن تقطیر و سامانه جمع آوری اسانس می باشد. برای طراحی آزمایش های لازم برای ارزیابی سامانه اسانس گیری توسعه داده شده از روش سطح پاسخ با طرح مرکب مرکزی (CCD) استفاده شد. 13 آزمایش با سه سطح توان (300، 600 و 900 وات) و سه سطح زمان (5 دقیقه، 20 دقیقه و 35 دقیقه) برای اندازه گیری بازده اسانس استخراجی در نظر گرفته شد. بازده اسانس استخراجی به کمک روش سطح پاسخ مدل سازی و بهینه سازی شد. همچنین کیفیت و درصد ترکیبات استخراجی در هر تیمار آزمایشی به کمک کروماتوگرافی طیف سنج جرمی (GC-MS) تعیین گردید. بازده و کیفیت اسانس استخراجی توسط کلونجر هم به عنوان یک تیمار شاهد در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل درجه دو توانی قادر است بازده اسانس را با R2، R2Adj, R2Pre بترتیب با مقادیر 9590/0، 9459/0 و8864/0 پیش بینی کند. همچنین نتایج بهینه سازی نشان داد که توان 866 وات و زمان 34 دقیقه بعنوان شرایط بهینه کاری سامانه اسانس گیری بدست آمد که با این شرایط کاری بازده اسانس استخراجی به 37/0 رسید. همچنین تجزیه و تحلیل اسانس های استخراج شده توسطGC-MS نشان داد در تیمارهای مختلف تعداد و درصد ترکیبات غالب بدست آمده متفاوت هستند. در تیمار 900 وات، ترکیبات غالب اسانس عبارتند بودند از کاریوفیلن، بورنئول، وربنون و کاریوفیلن اکساید در حالیکه که در تیمارهای 300 و 600 وات به همراه کلونجر ترکیبات غالب عبارت بودند از آلفاپینن، کامفن، کامفور.

در این پژوهش با توجه به اهمیت گیاهان دارویی در صنایع غذایی و دارویی و نقش غیرقابل انکار فرآیند خشک کردن در فرآوری آن ها، یک سامانه خشک کن خورشیدی-خلائی برای خشک کردن گیاهان دارویی پیاده سازی و ارزیابی شد. ساختمان دستگاه شامل یک محفظه خشک کن، محفظه آب سرد، پمپ خلاء، سنسورهای دما، گیج فشار، بورد کنترلی آردوینو، پمپ آب، کندانسور و شیرهای کنترلی می باشد. به منظور ارزیابی خشک کن، آزمایش ها بر روی محصول نعناع و اسطوخدوس انجام گرفت. آزمایش ها برای نعناع در 4 سطح فشار خلائی 60،40،30، 80 کیلوپاسکال و برای اسطوخدوس در یک سطح فشار 30 کیلو پاسکال در خشک کن ساخته شده انجام گرفت. همچنین دو تیمار شاهد خشک کردن در مقابل خورشید و سایه درنظر گرفته شد. سینتیک خشک کردن در خشک کن توسعه داده شده مدل سازی شد. نتایج بررسی سینیتیک خشک کردن نشان داد؛ کمترین زمان خشک شدن برای نعناع مربوط به تیمار خشک کن با فشار80 کیلوپاسکال در 110 دقیقه و بیشترین زمان مربوط به تیمار سایه در 1080 دقیقه به دست آمد. برای اسطوخدوس زمان خشک شدن در خشک کن و سایه به ترتیب 188 و1620 دقیقه بدست آمد. نتایج مدل سازی نشان داد که مدل لگاریتمی برای محصول نعناع و مدل اصلاح یافته هندرسون و پابیس برای اسطوخدوس با مقادیر "R" ^"2" بیشتر از 96/0 و مقدار خطای RMSE کمتر از 05/0 به عنوان مدل های با بهترین عملکرد انتخاب شدند. از اسپکترومتر جرمی(GC-MS) و رنگ سنج جهت ارزیابی کیفیت اسانس و رنگ محصول نعناع و اسطوخودوس خشک شده در تیمار های مختلف استفاده شد. ترکیب اصلی به دست آمده برای نعناع، کارون بود که بیشترین مقدار آن مربوط به تیمار 30 کیلوپاسکال و کمترین مقدار آن مربوط به تیمار سایه بود و مقادیر آن ها به ترتیب 096/52 و706/24 درصد به دست آمد. نتایج به دست آمده برای اسطوخدوس نشان داد که ترکیب های اوکالیپتول و بورنئول بیشترین مقادیر را داشتند. بیشترین مقدار اوکالیپتول برای تیمار خورشید(908/30) و بیشترین مقدار بورنئول مربوط به تیمار سایه (698/24) به دست آمد. بررسی تغییرات رنگ محصول خشک شده نشان داد که مقدار خلاء بر روی تغییرات رنگ اثرگذار است و بهترین کیفیت نعناع از لحاظ رنگ مربوط به تیمار خلاء با فشار 80 کیلوپاسکال و برای اسطوخدوس برای تیمار خشک شده در خشک-کن خورشید- خلائی می باشد.

در این پژوهش به بررسی گرمایش اهمی و مایکروویو جریان پیوسته و گرمایش رایج بر غیر فعال سازی بار میکروبی (Botrytis cinerea) و پارامترهای کیفی آب انگور (فنول کل، فعالیت آنتی اکسیدانی، مواد جامد محلول و pH ) پرداخته شد. آزمایشات در روش گرمایش مایکروویو در سه سطح دمایی65، 75 و85 درجه سلسیوس ودر روش گرمایش اهمی در دو گرادیان ولتاژ 15 و 30 ولت بر سانتی متر در سطوح دمایی 65، 75 و 85 درجه سلسیوس انجام گرفت. نتایج به دست آمده با روش حرارت دهی رایج (به عنوان روش فراوری کنترل) مقایسه شد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که تیمار حرارت دهی فاقد تاثیر معنی داری بر تغییرات pH نمونه ها می باشد (05/0 P). محتوای مواد جامد محلول آب انگور فراروری شده با روش گرمایش اهمی از نمونه های کنترل کمتر می باشد. اختلاف معنی داری میان مقادیر محتوای مواد جامد محلول در تیمار حرارت دهی مایکروویو با کنترل مشاهده نشد. روش حرارت دهی فاقد تاثیر معنی داری بر روی فعالیت آنتی اکسیدانی نمونه های فراوری شده نسبت به نمونه های تازه می باشد (05/0 < P). مطابق با نتایج، بعد از تیمار گرمایش رایج، روش گرمایش اهمی در گرادیان ولتاژ 30 ولت بر سانتی متر دارای بیشترین تاثیر بر غیر فعال سازی بار میکروبی کل می باشد. مقدار بار میکروبی در گرمایش رایج به علت طولانی بودن فرآیند حرارت دهی برابر با صفر به دست آمد. در تیمار حرارت دهی گرمایش اهمی با افزایش دما و گرادیان ولتاژ بار میکروبی کل از Log CFU/g 33/2 (برای دمای 75درجه سلسیوس و گرادیان ولتاژ 15 ولت بر سانتی متر) به Log CFU/g 13/0 (برای گرادیان ولتاژ 30 ولت بر سانتی متر و دمای 85 درجه سلسیوس) کاهش یافت. در روش تیمار مایکروویو با افزایش دما بار میکروبی کل از Log CFU/g 74/1 (دمای 75 درجه سلسیوس) به Log CFU/g 03/1 (برای دمای 85 درجه سلسیوس) کاهش پیدا کرد.

در این پژوهش هدف توسعه، ارزیابی وکنترل بر خط یک خشک کن مایکروویو-جریان هوای گرم برای خشک کردن موز می باشد. این خشک کن دارای بخش های اندازه گیری جرم، تصویربرداری و مدارکنترل توان مایکروویو می باشد. برای کنترل توان مایکروویو توسط یک سامانه شامل برد آردینو، رله SSR و برنامه کنترل در محیط Matlab انجام گرفت. در این پژوهش دو سری آزمایش انجام گرفت، سری اول با پنج سطح چگالی توان ثابت 4، 5، 6، 7، 8 وات بر گرم و دو سطح چگالی توان متغیر 8 و 6 وات بر گرم برای بررسی سینتیک تغییرات محتوای رطوبتی و توان ورودی به مایکروویو انجام گرفت. سری دوم با همان سطوح چگالی توان سری اول برای ارزیابی برخط مدل ها و کنترل خشک کن انجام شد. برای مدل سازی تغییرات محتوای رطوبتی از 7 مدل ریاضی و 5 مدل پیشنهادی به کمک شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شد. همچنین برای مدل سازی توان ورودی به مایکروویو از شبکه عصبی استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده، از بین مدل های ریاضی، مدل لگاریتمی می تواند سینتیک خشک شدن برگه های موز را نسبت به مدل های دیگر بهتر پیش بینی کند. همچنین نتایج نشان داد از بین مدل های پیشنهادی به کمک شبکه عصبی، مدل با ورودی های زمان، حالت چگالی توان و چگالی توان اولیه دارای نتایج بهتری نسبت به بقیه مدل ها برای پیش بینی تغییرات محتوای رطوبتی و توان ورودی به مایکروویو بود. نتایج ارزیابی برخط مدل های پیشنهادی نشان داد که مدل توان بخوبی قادر به پیش بینی توان وروردی به مایکروویو در تیمارهای با حالت چگالی ثابت است ولی بخوبی قادر به پیش بینی توان برای تیمارهای با چگالی توان متغیر نیست. همچنین مدل پیشنهادی برای پیش بینی تغییرات محتوای رطوبتی در تیمارهای با چگالی توان متغیر به دلیل دقت نامناسب پیش بینی توان، دارای خطای بالایی بود. ارزیابی کیفی محصول نهایی نشان داد که تیمارهای با چگالی توان ثابت 8، 7 و 6 دارای میزان سوختگی بالایی در مقایسه با بقیه تیمارها بودند.

این تحقیق بهمنظور مدل سازی و بهینه سازی کلسیم و فسفر مورد نیاز جوجه های گوشتی در دوره آغازین انجام گردید. برای این هدف، ابتدا یک پیش آزمایش و سپس دو آزمایش انجام شد. در پیش آزمایش، از شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون خط شکسته و رگرسیون چندجمله ای درجه دو برای بررسی پاسخ جوجه های گوشتی به 7 سطح فسفر از 15/0 تا 45/0 درصد جیره استفاده گردید. آنالیز آماری نشان داد که شبکه عصبی با دقت بیشتری فسفر مورد نیاز جوجه ها را در مقایسه با سایر مدلها پیش بینی کرد. همچنین، نتایج بهینه سازی به وسیله شبکه عصبی نشان داد که فسفر مورد نیاز جوجه ها برای بهینه افزایش وزن روزانه، خاکستر درشت نی و خاکستر انگشت پا به ترتیب 413/0، 430/0 و 373/0 درصد جیره بود. در آزمایش اول، از 840 قطعه جوجه نر برای بررسی اثرات دو منبع کلسیم (سنگ آهک و صدف معدنی) و هر کدام در 7 سطح (40/0، 55/0، 70/0، 85/0، 1، 15/1 و 30/1 درصد جیره) بر عملکرد و معدنی شدن استخوان استفاده گردید. نتایج نشان داد که منبع کلسیم و اثر متقابل منبع × سطح کلسیم اثر معنی داری بر روی مصرف خوراک و خاکستر درشت نی و انگشت پا نداشت (05/0 < P). بااین حال، افزایش وزن و ضریب تبدیل خوراک به طور معنی داری به وسیله اثر متقابل منبع× سطح کلسیم تحت تاثیر قرار گرفت (05/0 < P). همچنین، سطوح بالای کلسیم (85/0 درصد <) از منبع صدف معدنی منجر به عملکرد ضعیف تر برای همه شاخص ها در مقایسه با سنگ آهک گردید. آنالیز خط شکسته نشان داد که کلسیم مورد نیاز جوجه ها برای افزایش وزن و خاکستر درشت نی با منبع سنگ آهک به ترتیب 554/0 و 658/0 درصد جیره و با منبع صدف معدنی به ترتیب 580/0 و 643/0 درصد جیره بود. در آزمایش دوم از روش سطح پاسخ برای ارزیابی و بهینه سازی کلسیم و فسفر مورد نیاز جوجه های گوشتی استفاده شد. تعداد 750 قطعه جوجه به وسیله طرح مرکب مرکزی در 9 تیمار، 5 تکرار (تیمار مرکزی 10 تکرار) تقسیم شدند. سطوح کلسیم جیرهها 43/0، 56/0، 86/0، 17/1 و30/1 درصد و سطوح فسفر جیرهها 25/0، 29/0، 40/0، 50/0 و 54/0 درصد بودند. نتایج نشان داد که مدلهای ارائه شده برای افزایش وزن بدن (93/0 =R2 )، ضریب تبدیل خوراک (77/0 =R2)، و خاکسترهای درشت نی (86/0 =R2)، انگشت پا (85/0 =R2) و ران (84/0 =R2) معنی دار بودند (05/0 < P). بهینه سازی چندهدفه نیز نشان داد که کلسیم و فسفر مورد نیاز جوجه ها در دوره آغازین برای مجموع بهینه عملکرد و معدنی شدن استخوان به ترتیب 698/0 و 453/0 درصد جیره بود و میتوان آنها را بهترتیب تا 601/0 و 406/0 درصد جیره با بهبود عملکرد و بدون اثر منفی بر معدنی شدن استخوان ها کاهش داد.

گوشت مرغ به عنوان یک منبع مهم پروتئین حیوانی در تغذیه انسان محسوب می شود. این ماده غذایی در سبد غذایی خانوارها بسیار با اهمیت است. سرانه مصرف گوشت مرغ در ایران 11/25 و در جهان حدود 30 کیلوگرم برای هر نفر در طول یک سال است. برای تولید گوشت مرغ و عرضه آن به مصرف کننده نیاز به پرورش جوجه مرغ در مرغداری ها است. در مرغداری های پرورش جوجه گوشتی، پرورش جوجه نر به پرورش جوجه ماده ترجیح داده می شود؛ زیرا جوجه های نر نسبت به جوجه های ماده نرخ رشد سریع تر و افزایش وزن بیشتری دارند. بر این اساس، هدف از این پژوهش ارائه الگوریتمی نوین مبتنی بر فناوری بینایی ماشین و روش های داده کاوی به منظور طبقه بندی جوجه های یک روزه به دو کلاس نر و ماده است. مراحل مختلف مربوط به پیاده سازی این الگوریتم از شش بخش اصلی شامل استحصال تصاویر، پیش پردازش تصاویر، قطعه بندی تصاویر، استخراج ویژگی های شکلی، کاهش ویژگی ها با الگوریتم ژنتیک و طبقه بندی با روش تحلیل تفکیک خطی است. ابتدا تصاویر مناسب از بال جوجه ها استحصال شد. بال جوجه ها شامل دو قسمت اصلی، یعنی پرهای اصلی و پرهای پوششی است. پرهای پوششی به کمک عملیات پیش پردازش از تصاویر حذف شدند. برای قطعه بندی تصاویر از روش آستانه گذاری دستی استفاده گردید. در گام بعدی، امضاء شکل پرها به دست آمد. از این امضاء به دست آمده، تبدیل فوریه گرفته شد و ضرایب آن استخراج گردید. بیست و پنج ضریب اول تبدیل فوریه به عنوان بردار ویژگی مناسب انتخاب شد. برای استخراج ویژگی های بهینه از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. پس از پیاده سازی این الگوریتم، سه ویژگی برتر انتخاب گردید. از طبقه بند تحلیل تفکیک خطی برای طبقه بندی جوجه ها به دو کلاس نر و ماده استفاده گردید. مقدار صحت کل طبقه بندی برابر 38/97 درصد به دست آمد. همچنین میانگین مقادیر حساسیت، اختصاصی بودن و دقت برای کلاس نر به ترتیب برابر 11/99، 47/95 و 75/95 درصد و برای کلاس ماده برابر 47/95، 11/99 و 11/99 درصد بود.

حدود 30% از انرژی ورودی به یک موتور احتراق داخلی از طریق گاز خروجی موتور به هدر می رود. بنابراین، این انرژی می تواند به عنوان یک گزینه مناسب برای جایگزینی انرژی الکتریکی موردنیاز یک خشک کن برخط مورد استفاده قرار گیرد. مبدل های حرارتی قادر هستند که انرژی خروجی از موتور را به انرژی موردنیاز خشک کن برخط تبدیل نمایند. در این مطالعه به منظور بهینه نمودن عملکرد مبدل حرارتی از روش دینامیک سیالات محاسباتی، قانون اول ترمودینامیک و روش سطح پاسخ به صورت هم زمان استفاده شد. طول مبدل، تعداد بافل، سرعت جریان سیال و تعداد لوله ها به عنوان متغیر مستقل و عملکرد مبدل به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شد. طرح باکس بنکن با 24 آزمایش مورد استفاده قرار گرفت. خروجی طرح باکس بنکن برای تولید هندسه های سه بعدی، شبکه بندی، اعمال شرایط مرزی و مدل آشفتگیk-ε realizable ، با حل کننده تفکیکی ناپایا در محیط نرم افزارANSYS Fluent V.15.0 مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیکی به منظور ارزیابی مبدل از لحاظ ترمودینامیکی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از آنالیز واریانس بیانگر آن بود که مولفه های خطی فاصله بین بافل ها، تعداد لوله، برهم کنش تعداد لوله × تعداد بافل و توان دوم سرعت سیال ورودی بیش ترین تاثیر را بر راندمان مبدل دارا بوده اند. راندمان مبدل با افزایش هم زمان تعداد بافل و سرعت هوای ورودی (تا سرعت هوای 2 متر بر ثانیه و تعداد 10 عدد بافل) افزایش و پس از آن با افزایش بیشتر این پارامترها، راندمان مبدل کاهش پیدا می کند. شرایط بهینه برای رسیدن به حداکثر راندمان حرارتی مبدل در دو حالت (الف) تمامی متغیرها در محدوده های انتخابی و (ب) سرعت سیال ورودی حداکثر، طول مبدل حداقل و دیگر پارامترها در محدوده انتخابی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که راندمان انرژی برای حالت های مورد ارزیابی به ترتیب برابر با 07/85 % )با مطلوبیت 00/1 ( و 15/82 % )با مطلوبیت 896/0) می باشد

در این مطالعه از روش سطح پاسخ برای بهینه سازی و مدل سازی آنالیز اکسرژی و انرژی فرآیند خشک کردن لایه های نازک قارچ در خشک کن ترکیبی مادون قرمز- هوای گرم استفاده شده است. پارامترهای زمان خشک کردن، انرژی مصرفی ویژه، انرژی اتلافی، راندمان اکسرژی، اکسرژی اتلافی، پتانسیل بهبود اکسرژی به عنوان متغییرهای وابسته مورد ارزیابی قرار-گرفته شد. آزمایشات بر اساس طرح مرکب مرکزی در سطوح دمایی 70، 80 و ºC90، سرعت هوای m/s 1 و توان مادون قرمز 700، 800 و W 900 و چرخه هوای بازگشتی 10 الی90% برای برش های نازک قارچ در 3 تکرار انجام گرفت. آنالیز واریانس نشان دهنده عدم تاثیر معنی دار چرخه هوای بازگشتی بر زمان خشک کردن می باشد (p>0.05). حداقل انرژی مصرفی ویژه برابر با MJ/kg water 31/21 تحت شرایط °C 70، W 800 و50% چرخه هوای بازگشتی و بیشترین مقدار آن برابر با MJ/kg water 31/48 تحت شرایط کاری °C80، W700 و 10% چرخه هوای بازگشتی به دست آمد. با افزایش توان مادون قرمز و چرخه هوای بازگشتی ، انرژی اتلافی کاهش پیدا می کند. مولفه های خطی چرخه هوای بازگشتی، مولفه توان دوم چرخه هوا و مولفه برهم کنش دما- هوای بازگشتی در سطح آماری 5 درصد و توان مادون قرمز در سطح آماری 10 درصد دارای تاثیر معنی-داری بر تغییرات راندمان اکسرژی می باشند. پتانسیل بهبود اکسرژی با افزایش درصد چرخه هوای بازگشتی و کاهش توان مادون قرمز کاهش یافته است. در فرآیند بهینه سازی، کمترین زمان خشک شدن و انرژی مصرفی ویژه و اکسرژی اتلافی و بیشترین مقدار راندمان اکسرژی و کمترین مقدار پتانسیل بهبود در محدوده متغیرهای مورد بررسی به عنوان تابع هدف انتخاب شد. شرایط بهینه بر اساس توابع هدف عبارت اند از: دمای هوای ºC90، توان مادون قرمز W45/839 و 90% چرخه هوای بازگشتی در سرعت هوای m/s 1. مقادیر پیش بینی شده برای شرایط بهینه خشک کردن عبارت است از: s 2424 برای زمان خشک شدن، MJ/kg water 30/26 برای انرژی مصرفی ویژه، MJ/kg water 85/24 برای انرژی اتلافی 72/59% برای راندمان اکسرژی، MJ/kg water 80/2 برای اکسرژی اتلافی و 99/0% برای پتانسیل بهبود. اعتبار سنجی آزمایشگاهی نشان داد که مقادیر پیش بینی و تجربی از تناسب بالایی برخوردار می باشند.

در این پژوهش یک خشک کن مایکروویو با قابلیت کنترل توان به صورت برخط به کمک بینایی ماشین توسعه داده شد. ورقه های سیب زمینی در سه سطح چگالی توان 2، 4 و W/g6 و در دو حالت با قید دما و بدون قید دما، در توان ثابت و متغیر برای هر حالت، و در سه تکرار خشک شد. همچنین برای ثبت دمای سطح محصول در طول فرآیند، از یک سنسور مادون قرمز استفاده شد. با استفاده از بینایی ماشین و توسعه یک الگوریتم پردازش تصویر، تغییرات چروکیدگی محصول حین خشک شدن و در طول فرآیند اندازه گیری شد. سپس با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی مدل چروکیدگی- رطوبت ساخته شد. بهترین ساختار این مدل، ساختار 1-3-1 بود که قادر به پیش بینی میزان رطوبت محصول با مقادیر R برابر با 957/0 و RMSE برابر با 101/0 می باشد. ارزیابی این مدل در حالت برخط نشان دهنده قابلیت اعتماد و تکرارپذیری آن برای پیش بینی محتوای رطوبت محصول بود. کنترل توان بر اساس اندازه گیری برخط چروکیدگی محصول و پیش بینی محتوای رطوبتی آن به کمک مدل چروکیدگی بود و به روش مدولاسیون پهنای پالس انجام شد. تاثیر سطوح چگالی توان، حالت توان (توان ثابت یا متغیر) و حالت دما (با قید دما و بدون قید دما) بر زمان فرآیند، ویژگی های ظاهری محصول شامل L*a*b*، چروکیدگی سطحی و دمای محصول بررسی شد. با افزایش سطح چگالی توان، زمان فرآیند و تغییرات رنگ کاهش یافت و افزایش چروکیدگی محصول و دمای فرآیند سریع تر بود. همچنین نتایج نشان داد که پیش-بینی رطوبت به کمک بینایی ماشین روشی امید بخش در کنترل فرآیند خشک کردن است؛ اما در مراحل پایانی فرآیند چروکیدگی ویژگی مناسبی برای این کار نمی باشد. به علاوه کنترل دمای محصول و توان مایکروویو در خشک کردن به روش مایکروویو جهت حفظ کیفیت نهایی محصول و صرفه جویی در انرژی مصرفی ضروری است.

به منظور ارزیابی شرایط مختلف خشک کردن بر میزان انرژی مصرفی، یک خشک کن ترکیبی هوای گرم – مادون قرمز پیوسته با ساختار بستر همسو طراحی و ساخته شد. پارامترهای انرژی مصرفی ویژه، راندمان انرژی، انرژی اتلافی ویژه، راندمان اکسرژی، اکسرژی اتلافی، پتانسیل بهبود اکسرژی و زمان خشک کردن برای شرایط مختلف خشک کردن مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایشات برای سطوح دمای 40، 50 و ºC 60، سرعت هوای 5/0، 1 و m/s 5/1 و توان مادون قرمز 500، 600 و W 700 برای دو حالت فاقد چرخه و 100% چرخه هوای بازگشتی برای گیاه مرزه در سه تکرار انجام گرفت. آنالیز واریانس نشان دهنده عدم تاثیر معنی دار چرخه هوای بازگشتی بر زمان خشک کردن می باشد (P>0.05). به کارگیری 100% چرخه هوای بازگشتی در مقایسه با حالت بدون هوای بازگشتی موجب صرفه جویی 41 الی 100% در انرژی مصرفی ویژه شد. استفاده از سطوح بالای توان مادون قرمز و دمای هوا و سطوح پایین سرعت هوا همراه با چرخه هوای بازگشتی سبب افزایش راندمان انرژی شده است (P<0.05). حداکثر مقدار بازده انرژی برای حالت بدون چرخه و با 100% چرخه هوای بازگشتی به ترتیب 90/20% و 21/30% به دست آمد. انرژی اتلافی ویژه به شدت تحت تاثیر سرعت هوا و چرخه هوای سرعت هوا می باشد (P<0.05). انرژی اتلافی برای حالت فاقد چرخه و 100% هوای بازگشتی به ترتیب از 54/8 الی MJ/kg water 24/37 و 21/5 الی MJ/kg water 04/20 متغیر بوده است. دما و سرعت هوا بیشترین تاثیر را بر راندمان اکسرژی داشته، به طوری که حداکثر مقدار آن برابر با 21/10% برای شرایط ºC 60، m/s 5/0 و W 700 با 100% چرخه هوای بازگشتی محاسبه شد. افزایش سرعت هوای ورودی و کاهش توان مادون قرمز منجر به افزایش پتانسیل بهبود اکسرژی شد.

در این پژوهش قارچ خوراکی دکمه ای به صورت کامل، با استفاده از خشک کن ترکیبی مایکروویو- جریان هوای گرم در دو حالت چگالی توان ثابت و متغیر با سطوح چگالی توان( 5/1، 2 و 5/2) در سه سطح دمای 23 (محیط)، 50 و 70 درجه سلسیوس برای جریان هوای ورودی خشک شد. سپس سینتیک خشک شدن، انرژی مصرفی مخصوص و کیفیت نهایی محصول خشک شده (رنگ، چروکیدگی و ظرفیت باز جذبی) مورد ارزیابی قرار گرفت. آهنگ تبخیر محصول با تغییر حالت چگالی توان از ثابت به متغیر، افزایش سطوح چگالی توان و دمای هوای ورودی افزایش می یابد. محتوای رطوبتی محصول به کمک شبکه عصبی پیش بینی شد و شبکه عصبی با ساختار 1-3-3-3 بهترین عملکرد را در پیش بینی محتوای رطوبتی داشت. مقدار انرژی مصرفی مخصوص محصول در حالت چگالی توان ثابت بیش ترین مقدار بود. افزایش دما و افزایش سطوح چگالی توان باعث افزایش مقدار انرژی مصرفی مخصوص می-شود. نتایج ارزیابی پارامترهای رنگی نشان داد که محصول خشک شده در حالت چگالی توان ثابت کیفیت ظاهری (رنگ) بهتری نسبت به حالت متغیر داشت و افزایش سطوح چگالی توان و کاهش دما باعث افزایش تغییرات پارامترهای رنگی در محصول می شود. همچنین محصول خشک شده با چگالی توان ثابت به دلیل جلوگیری از افزایش مقدار چگالی توان که باعث جلوگیری از افزایش دما در طول فرایند خشک شدن می شود دارای چروکیدگی کم تر و ظرفیت باز جذبی بیش تر نسبت به حالت متغیر است. همچنین افزایش سطوح چگالی توان و دمای هوای ورودی باعث کاهش چروکیدگی و افزایش ظرفیت باز جذبی محصول می شود.

محدود بودن منابع انرژی تجدید ناپذیر، افزایش روز افزون جمعیت و گسترش صنایع از یک سو و آلودگی های زیست محیطی از سوی دیگر باعث شده که همه کشور ها توجه ویژه ای به انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی های خورشیدی، بادی و بیوگاز داشته باشند. استفاده از بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی نه تنها به دلایل اقتصادی بلکه به دلیل توسعه اقتصادی و زیست محیطی نیز جذاب است و از طرفی آن را عامل تسریع در رسیدن به توسعه پایدار می دانند. در این مطالعه به منظور طراحی همزن مکانیکی برای راکتور بیوگاز و شبیه سازی الگوی جریان از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شد. زمان اختلاط، الگوی جریان و عدد توان یک راکتور به طراحی همزن و نوع پروانه ی آن بستگی دارد. به عبارت دیگر، کارایی پروانه غالباً از طریق این پارامتر ها ارزیابی می گردد. که در این مطالعه از بررسی الگوی جریان استفاده شده است. برای بررسی طراحی بهینه نوع پروانه، سه نوع همزن توربینی شش تیغه ای با زاویه 45 درجه، همزن توربینی شش تیغه ای با زاویه 30 درجه و همزن توربینی چهار تیغه ای 45 درجه طراحی و ارزیابی شد. شبیه سازی با رویکرد مدل قاب مرجع چرخان (MRF )، مدل آشفتگی استاندارد k-ε به صورت پایا، سه بعدی و توسط نرم افزارFluent 15.0 انجام گرفت. معادلات حاکم به روش حجم محدود برای تمام دامنه محاسباتی سیستم حل گردید و برای شبیه سازی رفتار همزن در راکتور نیز از مدل قاب چرخان استفاده شد. هدف اصلی این تحقیق طراحی بهینه همزن مکانیکی برای اخـتلاط مناسب و کاهش فضا های مرده در راکتور مورد نظر می باشد. نتایج شبیه سازی نشان داد همزن توربینی شش تیغه ای با زاویه 45 درجه با جریان پایین رونده سبب افزایش اختلاط در کف راکتور و شدت اختلاط مناسب مواد داخل راکتور می شود. همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد که این نوع همزن اختلاط مناسبی در مرکز راکتور و دیواره های جانبی آن ایجاد می کند و در نتیجه باعث کاهش فضای مرده و بهبود انتقال جرم و حرارت داخل راکتور خواهد شد. سپس راکتور با فضولات گاوی بارگیری شد و میزان تولید بیوگاز برای حالت های بدون همزن و هم زدن در سرعت های 40، 80 و 120 دور در دقیقه ثبت گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که تولید بیوگاز در سرعت هم زدن 80 دور بر دقیقه بیشترین عملکرد را دارد.

خشک کردن یکی از مهم ترین مراحل در فرآیند پس از برداشت محصول برنج می باشد. به منظور کاهش تنش های داخلی ایجاد شده در درون دانه ی شلتوک در حین خشک کردن، می بایست این فرآیند دارای مرحله ی استراحت دهی باشد. در مطالعه ی حاضر به بررسی تاثیر پارامترهای دمای هوای خشک کردن و زمان استراحت دهی بر کیفیت شلتوک نیم جوش رقم فجر پرداخته شد و همچنین مدل سازی تغییرات نسبت رطوبت و بهینه سازی خشک کردن به وسیله ی شبکه ی عصبی مصنوعی صورت گرفت. برای نیم جوش کردن نمونه ها، شلتوک به مدت سه ساعت در آب C °65 غوطه ور شد و پس از آن بخاردهی به مدت چهار دقیقه در فشار اتمسفر صورت گرفت و سپس شلتوک در چهار سطح زمان استراحت دهی (0، 30، 60، 120 دقیقه) و چهار سطح دمای هوا (60 و 70 و 80 و 90 درجه سلسیوس) در مرحله ی اول، خشک گردید. در مرحله ی دوم خشک کردن (بعد از استراحت دهی) C °15 از دمای مرحله ی اول کاسته شد (45، 55، 65 و 75 درجه سلسیوس) و شلتوک تا رطوبت نهایی (170/0±03/14) % خشک گردید. برای انجام آزمایش ها از یک دستگاه خشک کن آزمایشگاهی مجهز به سامانه ی تصویربرداری استفاده شد و تصاویر RGB و وزن محصول در حین خشک کردن ثبت گردید. پس از خشک کردن، خواص فیزیکی (راندمان برنج سالم، درجه سفیدی جرمی و درصد ترک)، خواص مکانیکی (نیروی شکست) و خواص کیفی (خواص پخت (میزان جذب آب و نسبت افزایش طول)) اندازه گیری شد. تمامی مراحل پردازش تصویر در نرم افزار متلب اجرا گردید. پس از انجام عملیات پیش پردازش بر روی تصاویر، جداسازی شلتوک از پس زمینه توسط ماسک ایجاد شده صورت گرفت. به دلیل استاندارد نبودن شاخص رنگی RGB، از شاخص رنگی L*a*b* استفاده شد. به منظور پیش بینی نسبت رطوبت از شبکه ی عصبی مصنوعی پس انتشار پیش خور با الگوریتم یادگیری لیونبرگ - مارکوارت و تابع انتقال تانژانت سیگموئید استفاده شد. ساختاری که دارای بیشترین ضریب همبستگی و کمترین خطای آزمون بود، به عنوان بهترین ساختار انتخاب شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که در سطح احتمال یک درصد، اثرات اصلی و متقابل دمای هوای خشک کردن و زمان استراحت دهی بر راندمان برنج سالم، درجه سفیدی جرمی، درصد ترک، میزان جذب آب، نسبت افزایش طول و نیروی شکست معنی دار می باشد. نتایج نشان داد که شبکه ی عصبی با ساختار 1-12-12-3 می تواند میزان نسبت رطوبت را بر اساس ورودی های زمان و دمای خشک کردن و

هدف این تحقیق درجهبندیمیوه گردو براساس ابعاد و چگالی میباشد. ماشین درجهبندی برای درجهبندی گردو براساس چگالی و ابعاد طراحی و ساخته شد. ماشین شامل دو قسمتغلتکهای واگرا و سیستم بادی است. غلتکهای واگرا گردو را براساس ابعاد به سه درجه با قطر هندسی کمتر از 29 میلیمتر، 29 تا 35 میلی متر و بزرگتر از 35 میلیمتردرجهبندی میکند.سیستم بادی گردوهای درجهبندی شده توسط غلتکهای واگرا را، براساس چگالی به دو دسته توخالی وتوپردرجهبندی میکنند. سیستم بادی شامل فن، لولههای انتقال و سه راهیهای ورود و خروج گردو است. برای ارزیابی قسمت اول ماشین، سرعت و زاویه غلتکها نسبت به افق به ترتیب هر کدام در سه سطح 150، 300 و 450 دوردردقیقه و 3، 5 و 7 درجه با استفاده از روش پاسخ سطح استفاده شد. بهترین سرعت و زاویه غلتکها برای حداکثر عملکرد به ترتیب 150 دوردردقیقه و 5 درجه میباشد.برای ارزیابی سیستم بادی سرعت باد در سه سطح 13، 14 و 15 متربرثانیه برای گردوهای درجه یک، 14، 15 و 16 متربرثانیه برای گردوهای درجه دو و 15، 16 و 17 متربرثانیه برای گردوهای درجه سه مورد بررسی قرار گرفت سرعت باد بیشتر از سرعت حد گردو توخالی و کمتر از سرعت حد گردوی توپر تاثیری روی درجهبندی چگالی گردو ندارد.بهترین عملکرد سیستم در سرعت باد 14، 15 و 16 متربرثانیه به ترتیب برای گردوهای درجه یک، درجه دو و درجه سه می باشند.برای بهینه سازی ماشین و تحلیل نیروهای وارد به گردو از دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شد. از نرم افزارهایSolidWorks، ICEM-CFD، Fluent و CFD-Post برای مدلسازی استفاده شد. هدف از مدل سازی طراحی طول لوله میباشد. برای اعتبار سنجی مدل، نیروی دراگ بدست آمده در حالت پیشبینی شده با نیروی وزن و سرعت در خروجی در حالت واقعی و پیشبینی شده مورد بررسی قرار گرفت. حداکثر ظرفیت ماشین 70 کیلوگرم در ساعت است.

درجه بندی محصولات کشاورزی سبب افزایش بازارپسندی محصولات می گردد. جهت انجام این مکانیسم رویکردهای مختلفی وجود دارد. روش های مکانیکی، به دلیل آسیب هایی که به محصول وارد می کنند، امروزه کمتر مورد توجه قرار می گیرند. ولی روشهای غیر مخرب به دلیل دخالت کمتر انسان، کاهش صدمات مکانیکی و راحت بودن مورد توجه می باشند که سامانه های درجه بندی بر مبنای بینایی ماشین یکی از این روش هاست. تاکنون تحقیقات مختلفی در مورد درجه بندی میوه های مختلف براساس اندازه، رنگ و شکل انجام شده است. این پژوهش به منظور درجه بندی میوه توت فرنگی براساس اندازه و رنگ و همچنین شناسایی بیماری سطح میوه به وسیله بینایی ماشین انجام گرفت . بدین منظور دو منبع نور فلورسنت و LEDاز لحاظ میزان ویکنواختی نور تابشی مقایسه و منبع نورLED برای نورپردازی مصنوعی داخل جعبه انتخاب شد. میوه ها به صورت تکی در داخل جعبه تصویر برداری قرار داده شدند و پس از عکس برداری ، برای اندازه گیری میزان مواد جامد محلول بوسیله دستگاه رفرکتومتر و همچنین آلوده نمودن به وسیله قارچ به آزمایشگاه منتقل شدند. پس از آلوده نمودن میوه ها ، عمل عکس برداری دوباره انجام گرفت. الگوریتم تشخیص بیماری با استخراج مساحت قسمت بیمار ، میوه های دارای آلودگی را معین می نمود. با استخراج ویژگیهای رنگی و اندازه به وسیله نرم افزار MATLAB، درجه بندی بر اساس رنگ و اندازه انجام شد. برای درجه بندی بر اساس اندازه ، پارامترهای مساحت، محیط، قطر بزرگ، قطر کوچک، کشیدگی و توپری استخراج و با آنالیز حساسیت، پارامترهای مساحت، قطر اصلی، قطر فرعی و محیط به عنوان پارامترهای موثر در ورودی شبکه عصبی سه لایه تعیین گردید. همچنین برای درجه بندی براساس میزان رسیدگی، پارامترهای رنگی فضاهای رنگیL*a*b و HSV به صورت میانگین استخراج و پس از تجزیه و تحلیل همبستگی پارامترها با میزان مواد جامد محلول، پارامترهایa* وS به عنوان پارامترهای موثر برای ورودی شبکه عصبی سه لایه انتخاب شد. تعداد نرون های لایه میانی با استفاده از روش سعی و خطا به دست آمد. نتایج حاصل از این تحقیق بیانگر دقت مناسب الگوریتم های تشخیص بیماری و درجه بندی توت فرنگی بر اساس شکل و اندازه بود. صحت نهایی الگوریتم تشخیص بیماری 46/97 درصد بود. همچنین شبکه عصبی با ساختار 3-10-4 توانایی جداسازی میوه ها بر اساس اندازه با صحت نهایی 64/93 د