بررسی و تعیین تأثیر رطوبت و دمای دانه بر خواص مکانیکی فشاری دانة برنج قهوه‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش بخش تحقیقات فنی و مهندسی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی قزوین

2 استاد دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشیار دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

شناخت خواص گسیختگی دانة‌ برنج و اثر رطوبت و دما بر آن‌ در تحلیل و پیش­بینی رفتار شکستگی آنها در هنگام انتقال و فراوری، مهم است.  مقادیر این خواص همچنین برای طراحی دقیق ماشین‌آلات برنج‌کوبی به­منظور کمینه کردن صدمات ضروری است.  در این‌ تحقیق، خواص مکانیکی فشاریدانه‌های دو رقم برنج قهوه‌ای هاشمی و خزر در رطوبت‌ها و دماهای متفاوت مطالعه شد.  آزمایش‌ها در دو حالت بارگذاری فشاری شامل آزمون فشار دانة کامل و آزمون فشار محوری روی
نمونه­های استوانه­ای از دانه در سه سطح رطوبت (2/10، 2/12، و 25/13 درصد بر پایة تر) و چهار سطح دمای دانه (35، 45، 55، و 65 درجة سانتی­گراد) بررسی شد.  در آزمون فشاری دانة کامل، پارامترهای نیروی لازم برای شکست دانه، تغییرشکل در نقطة شکست، انرژی شکست، و مدول الاستیسیته ظاهری اندازه‌گیری شدند.  در آزمون فشار محوری نمونة استوانه‌ای نیز تنش و کرنش گسیختگی، مدول چغرمگی، و مدول الاستیسیته فشاریتعیین شدند.  نتایج نشان می­دهند که رطوبت و دمای دانه اثری معنی‌دار بر مقادیر خواص مکانیکی فشاری برنج قهوه­ای دارند.  مقادیر کلیة خواص مکانیکی، به­جز کرنش گسیختگی فشاری، با کاهش رطوبت و دمای دانه افزایش نشان می­دهد.  نتایج تجزیة واریانس داده‌ها نشان می­دهد که رقم تأثیری معنی‌دار بر کلیة خواص گسیختگی فشاری ندارد.  برای هر دو رقم مورد مطالعه، مقدار متوسط نیروی لازم برای شکست دانه‌های برنج قهوه‌ای در محدودة 01/37 تا 96/89 نیوتن متغیر بود.  در ضمن، در این شرایط تغییرات تنش گسیختگی فشاری دانه‌های این دو رقم در محدودة 43/16 تا 42/42 مگاپاسکال متغیر بود.

کلیدواژه‌ها


Anon. 1998. ASAE Standard: ASAE S368.1. Compression tests of food materials of convex shape. ASAE. St. Joseph. MI 49085-9659. USA.

Arora, V. K., Henderson, S. M. and Burkhardt, T. H. 1973. Rice drying cracking versus thermal and mechanical properties. Trans. ASAE. 16(2): 320-327.

Bargale, P. C. and Irudayaraj, J. M. 1995a. Mechanical strength and rheological behavior of barley kernels. Int. J. Food Sci. Technol. 30, 609-623.

Bargale, P. C., Irudayaraj, J. M. and Marquis, B. 1994. Some mechanical properties and stress relaxation characteristics of lentil. Can. Agric. Eng. 36(4): 247-254.

Bargale, P. C., Irudayaraj, J. M. and Marquis, B. 1995b. Studies on rheological behavior of canola and wheat. J. Agric. Eng. Res. 61, 267-274.

Chen, Y. L. and Kunze, O. R. 1983. Effect of environmental changes on rice yield and particle size of broken kernels. Cereal Chem. 60(3): 238-241.

Cnossen, A. G. and Siebenmorgen, T. J. 2000. The glass transition temperature concept in rice drying and tempering: effect on milling quality. Trans. ASAE. 43(6): 1661-1667.

Cnossen, A. G., Jimenez, M. J. and Siebenmorgen, T. J. 2003. Rice fissuring response to high drying and tempering temperatures. J. Food Eng. 59(1): 61-69.

Cnossen, A. G., Siebenmorgen, T. J., Yang, W. and Bautista, R. C. 2001. An application of glass transition temperature to explain rice kernel fissure occurrence during the drying process. Drying Technol. 19(8): 1661-1682.

Gustafson, R. J., Thompson, D. R. and Sokhansanj, S. 1979. Temperature and stress analysis of corn kernel - Finite element analysis. Trans. ASAE. 22, 995-960.

Haghighi, K. and Segerlind, L. J. 1988. Failure of biomaterials subjected to temperature and moisture gradients using the finite element method: II- stress analysis of an isotropic sphere during drying. Trans. ASAE. 31(3): 938-946.

Hammerle, J. R. and Mohsenin, N. N. 1970. Tensile relaxation modulus of corn horny endosperm as a function of time, temperature and moisture content. Trans. ASAE. 13(3): 372-375.

Husain, A. K., Agarwal, K., Ojha, T. P. and Bohle, N. G. 1971. Viscoelastic behavior of rough rice. Trans. ASAE. 14(2): 313-318.

Jia, C. C., Yang, W., Siebenmorgen, T. J. and Cnossen, A. G. 2002. Development of computer simulation software for single grain kernel drying, tempering, and stress analysis. Trans. ASAE. 45(5): 1485-1492.

Kamst, G. F., Bonazzi, C., Vasseur, J. and Bimbenent, J. J. 2002. Effect of deformation rate and moisture content of the mechanical properties of rice grains. Trans. ASAE. 45(1): 145-151.

Kunze, O. R. 1979. Fissuring of the rice grain after heated air drying. Trans. ASAE. 22(5):
1197-1207.

Kunze, O. R. and Choudhury, M. S. U. 1972. Moisture adsorption related to the tensile strength of rice. Cereal Chem. 49(6): 684-696.

Lan, Y. and Kunze, O. R. 1996. Fissure resistance of rice varieties. Appl. Eng. Agric. 12(3):
365-368.

Lee, K. W. and Kunze, O. R. 1972. Temperature and moisture effects on mechanical properties of rice. Paper No. 72-338. ASAE. St. Joseph. MI. 49085-9659. USA.

Liu, M., Haghighi, K. and Stroshine, R. L. 1989. Viscoelastic characterization of the soybean seedcoat. Trans. ASAE. 32(3): 946-952.

Liu, M., Haghighi, K., Stroshine, R. L. and Ting, E. C. 1990. Mechanical properties of the soybean cotyledon and failure strength of soybean kernels. Trans. ASAE. 33(2): 559-566.

Mohsenin, N. N. 1986. Physical properties of plant and animal materials. Gordon and Breach Science Pub. New York.

Nalladurai, K., Alagusundaram, K. and Gayathri, P. 2003. Effects of variety and moisture content on the engineering properties of paddy and rice. AMA. 34(2): 47-52.

Prasad, S. and Gupta, C. P. 1973. Behavior of paddy grains under quasi-static compressive loading. Trans. ASAE. 16(2): 328-330.

Sarker, N. N., Kunze, O. R. and Strouboulis, T. 1996. Transient moisture gradients rough rice mapped with finite element model and related to fissure after heated air drying. Trans. ASAE. 39(2): 625-631.

 

Sitkei, G. 1986. Mechanics of agricultural materials. Elsevier Science Pub. Amsterdam.

Stroshine, R. and Hamann, D. 1994. Physical properties of agricultural materials and food products. Course Manual. Purdue University Press. West Lafayette. Indiana.

Tavakoli, T. (Translator). 2003. Mechanics of agricultural materials. Zanjan University Pub. Zanjan. Iran. (in Farsi)

Waananen, K. M. and Okos, M. R. 1988. Failure properties of yellow-dent corn kernels. Trans. ASAE. 31(6): 1816-1827.

Wouters, A. and de Baerdemaeker, J. 1988. Effect of moisture content on mechanical properties of rice kernels under quasi-static compressive loading. J. Food Eng. 7, 83-111.

Yazdi Samadi, B., Rezaei, A. and Valyzadeh, M. 1996. Statistical designs in agricultural research. Tehran University Pub. Tehran. Iran. (in Farsi)