مطالعه تجربی و شبیه‌سازی سینتیک خشک شدن یونجه ساقه‌کوبی شده به روش دینامیک سیالات محاسباتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مریم دانا
• پرویز احمدی مقدم

گروه مکانیک بیوسیستم، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.2021.67096.0

چکیده

در این پژوهش تأثیر شدت ساقه‌کوبی بر فرآیند خشک شدن یونجه و همچنین ماکزیمم نیروی مورد نیاز برای جدا کردن برگ از ساقه مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش‌ها به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی صورت گرفت. متغیرهای مستقل، شدت ساقه‌کوبی در 3 شدت (کم، متوسط و شدید)، زمان در 7 سطح برای آزمایش اول و 4 سطح برای آزمایش دوم و همچنین متغیرهای وابسته دو آزمایش به‌ترتیب نسبت رطوبت محصول و ماکزیمم مقدار نیروی مورد نیاز جدا کردن برگ از ساقه بودند. از دستگاه بافت‌سنج با سرعت پروب 10 میلی‌متر بر دقیقه برای اندازه‌گیری نیروی جدایش برگ از ساقه در رطوبت‌های مختلف استفاده گردید. همچنین برای شبیه‌سازی نرخ از دست‌دادن رطوبت ساقه از روش دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی در تخمین زمان خشک شدن یونجه، همبستگی بالایی (اختلاف زیر 10%) را با نتایج داده‌های تجربی نشان داد. همچنین نتایج به‌دست آمده نشان داد که با کاهش رطوبت محصول و افزایش شدت ساقه‌کوبی، میزان نیروی جدایش برگ از ساقه به‌طور معنی‌داری (0.99) کاهش یافت. در پایان نتایج، با در نظر گرفتن کیفیت محصول نهایی و تلفات کم‌تر برگ و همچنین در نظر گرفتن زمان مناسب خشک شدن علوفه، ساقه‌کوبی با شدت متوسط (8 ضربه) به‌عنوان بهترین حالت انتخاب گردید.

کلیدواژه‌ها

• خشک شدن
• عملیات ساقه‌کوبی
• نیروی جدایش برگ
• یونجه

20.1001.1.22286829.1401.12.3.4.8

موضوعات

• مدل‌سازی

Open Access

©2021 The author(s). This article is licensed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

1. Aboltins, A., and P. Kic. 2018. Influence of air velocity on drying dynamics of alfalfa. 17^th International Scientific Conference Engineering for Rural Development 1: 1470-1475.
2. Anderson, J. D. 2009. Basic Philosophy of CFD in Computational Fluid Dynamics. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg.
3. Bartzanas, T., D. D. Bochtis, C. G. Sorensen, A. A. Sapounas, and O. Green. 2010. A numerical modeling approach for biomass field drying. Biosystems Engineering 106: 458-469. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2010.05.010
4. Che, G., H. J. Wen, L. Wan, Y. R. Qing, and X. Wang. 2015. Kinematic Simulation and Experimental Study on Rotating Air Flow for Drying Alfalfa. Drying Technology 33: 1720-1727. https://doi.org/10.1080/07373937.2015.1026980
5. Datta, A. K. 2007a. Porous media approaches to studying simultaneous heat and mass transfer in food processes. I: Problem formulations. Journal of Food Engineering 80: 80-95. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.05.013
6. Datta, A. K. 2007b. Porous media approaches to studying simultaneous heat and mass transfer in food processes. II: Property data and representative results. Journal of Food Engineering 80: 96-110. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.05.012
7. Engels, F. M., and H. G. Jung. 1998. Alfalfa stem tissues: Cell-wall development and lignification. Annals of Botany 82: 561-568. https://doi.org/10.1006/anbo.1998.0705
8. Erriguible, A., P. Bernada, F. Couture, and M. Roques. 2006. Simulation of convective drying of a porous medium with boundary conditions provided by CFD. Chemical Engineering Research and Design 84: 113-23. https://doi.org/10.1205/cherd.05047
9. Farhang, A., A. Hosinpour, H. Darvishi, M. H. Khoshtaghaza, and T. Tavakolli Hashtjin. 2010. Accelerated drying of alfalfa (Medicago sativa) by microwave dryer. Global Veterinaria 5: 158-163.
10. Fasina, O., and S. Sokhansanj. 1995. Modelling the bulk cooling of alfalfa pellets. Drying Technology 13: 1881-1904. https://doi.org/10.1080/07373939508917055
11. Giuberti, G., G. Rocchetti, S. Sigolo, P. Fortunati, L. Lucini, and A. Gallo. 2018. Exploitation of alfalfa seed (Medicago sativa) flour into gluten-free rice cookies: Nutritional, antioxidant and quality characteristics. Food Chemistry 239: 679-687. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.07.004
12. Hassanpour, A., A. Modarres Motlagh, M. Esmaiili, and A. Rahmani Didar. 2011. Changes in the mechanical properties of white seedless grapes during different maturity stages. Journal of Food Research 21 (3): 343-355. (In Persian).
13. Hopkins, D. L., E. S. Toohey, M. J. Kerr, and R. Van de Ven. 2011. Comparison of two instruments (G2 Tenderometer and a Lloyd Texture analyser for measuring the shear force of cooked meat. Animal Production Science 511: 71-76. https://doi.org/10.1071/AN10136
14. Ivanov, Y. A., V. Pakhomov, S. Braginets, O. N. Bakhchevnikov, and A. Rukhlyada. 2018. Experimental study on microwave-vacuum drying of alfalfa. Journal of Engineering and Applied Sciences 13 (19): 8019-8024.
15. Jamaleddine, T., and M. Ray. 2010. Application of computational fluid dynamics for simulation of drying processes: A review. Drying Technology 28: 120-54. https://doi.org/10.1080/07373930903517458
16. Kung, L., L. D. Satter, B. A. Jones, K. W. Genin, A. L. Sudoma, G. L. Enders, and H. S. Kim. 1987. Microbial Inoculation of Low Moisture Alfalfa Silage. Journal of Dairy Science 70: 2069-2077. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(87)80255-2
17. Naimi, S., G. Shahgholi, A. Rezvanivand Fanaie, and V. Rostampour. 2019. Numerical Study of Wheat Conveying in Separator Cyclone Using Computational Fluid Dynamics. Journal of Agricultural Machinery 11 (2): 231-246. (In Persian). http://doi.org/10.22067/jam.v11i2.79613
18. Nazari G. M., A. Jafari, S. S. Mohtasebi, A. Tabatabaeefar, A. Sharifi, M. J. O’Dogherty, S. Rafiee, and G. Richard. 2008. Effects of moisture content and level in the crop on the engineering properties of alfalfa stems. Biosystems Engineering 101: 199-208. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2008.07.006
19. Nazari M., A. Tabatabaeefar, A. Jafari, A. Sharifi, S. Rafiee, and S. S. Mohtasebi. 2009. Influence of moisture content, rate of loading and height regions on tensile strength of alfalfa stems. International Agrophysics 23: 27-30.
20. Patil, R. T., S. Sokhansanj, E. A. Arinze, and G. J. Schoenau. 1993. Methods of expediting drying rates of chopped alfalfa. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers 36: 1799-1803.
21. Rezvanivandefanayi, A., and A. M. Nikbakht. 2015. A CFD Study of the Effects of Feed Diameter on the Pressure Drop in Acyclone Separator. International Journal of Food Engineering 11: 71-77. https://doi.org/10.1515/ijfe-2014-0125
22. Rezvanivandefanayi, A., A. Hasanpour, and A. M. Nikbakht. 2019. Study of the vapor thermos-compressor to reduce energy consumption in the sugar production line using Computational Fluid Dynamics. Journal of Agricultural Machinery 10 (2). (In Persian). https://doi.org/10.22067/jam.v10i2.76872
23. Rotz, C. A., and Y. Chen. 1985. Alfalfa drying model for the field environment. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers 28 (5): 1686-1691. DOI: 13031/2013.32500
24. Sabralilou, B., A. Mohebbi, E. Akbarian, and A. Rezvanicand fanaei. 2019. Aero-acoustical study of axial fan using computational fluid dynamics. Journal of Agricultural Machinery 10 (2): 255-264. (In Persian). DOI: 22067/jam.v10i2.74963
25. Shahbazi, F., and M. Nazari. 2012. Bending and shearing properties of safflower stalk. Journal of Agricultural Science and Technology 14: 743-754.
26. Siles, J. A., P. González-Tello, M. A. Martín, and A. Martín. 2015. Kinetics of alfalfa drying: Simultaneous modelling of moisture content and temperature. Biosystems Engineering 129: 185-196. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.10.007
27. Tavakoli, H., S. S. Mohtasebi, and A. Jafari. 2009. Effects of moisture content, internode position and loading rate on the bending characteristics of barley straw. Research in Agricultural Engineering. 55: 45-51. https://doi.org/10.17221/26/2008-RAE
28. Wiersma, D. W., P. R. Carter, K. A. Albrecht, and J. G. Coors. 1993. Kernel milkline stage and corn forage yield, quality, and dry matter content. Journal of Production Agriculture 9: 92-99. https://doi.org/10.2134/jpa1993.0094
29. Wu, H. 2004. Alfalfa drying properties and technologies– in Review Nature Science 2: 65-67.
30. Zhao, A., X. XiaoFang, W. YongKang, R. HaiYan, G. G. DengKe, J. JinHua, and S. C. Li. 2018. Measuring texture quality of fresh jujube fruit using texture analyser. Journal of Fruit Science 35: 631-641.
31. Zobeiri, M., V. Rostampour, A. Rezvanivande Fanaei, and A. M. Nikbakht. 2019. Experimental and Numerical investigation of deviation blade effect on sedimentation chamber performance in chickpea harvesting machine. Iran Biosystems Engineering 52. (In Persian). https://doi.org/10.22059/ijbse.2020.276317.665166