مطالعه خصوصیات بیوفیزیکی و بیو مکانیکی دانه گلرنگ تحت تاثیر تیمارهای مختلف کشت

گلرنگ یکی از گیاهان پر کاربرد در پزشکی، صنعت، تغذیه و انرژی می باشد. با این حال در کشور ایران، عموم مردم از خواص و کاربردهای این گیاه بی اطلاع می باشند. تقریباً اکثر قسمت های گیاه گلرنگ کاربرد دارد. هدف این تحقیق تعیین تاثیر تیمارهای مختلف آبیاری و تغذیه ای بر خواص فیزیکی و مکانیکی بذر گلرنگ بود تا بدین وسیله ایده ای در خصوص طراحی و یا بهینه سازی دستگاه های مختلف فرآوری، حمل و نقل و استخراج روغن و سوخت های بیودیزل و غیره حاصل گردد. خواص فیزیکی نظیر ابعاد، شکل، جرم و جرم هزار دانه، حجم، مساحت سطح، سطح تصویر شده، میانگین قطر حسابی، میانگین قطر هندسی، ضریب کرویت، چگالی توده ای، چگالی حقیقی، تخلخل، ضریب اصطکاک استاتیکی، ضریب اصطکاک دینامیکی و خواص مکانیکی نظیر نیروی گسیختگی، تغییر شکل در لحظه گسیختگی، انرژی گسیختگی، مدول الاستیسیته و سفتی بذر بدست آمد. تعیین خواص مورد نظر در طراحی تجهیزات جابجایی، برداشت، تهویه، خشک سازی، انبارسازی، پوست کنی و همچنین بهینه سازی فرآیند فرآوری و تولید، الزامی می باشد. در این تحقیق از رقم il111 که در استان آذربایجان غربی بیشتر کشت می گردد، استفاده شد. تیمار آبیاری در سه سطح و تیمار تغذیه ای در هفت سطح و همگی در مراحل کاشت اعمال شدند. خواص مربوطه در سطح رطوبت 7درصد که رطوبت تعادلی انباری بود، بدست آمد. نتایج نشان داد که تیمارها اثر معنی داری بر خواص فیزیکی و مکانیکی دارند. نتایج نشان از تاثیر مثبت کاربرد کودهای ارگانیک در مقایسه با کودهای شیمیایی بر خواص فیزیکی و مکانیکی داشت. این موضوع از لحاظ رشد بذر و همچنین بحث آلودگی محیط زیست قابل بررسی می باشد. بیشترین طول، برای تیمار (ae) یعنی « آبیاری کامل و تغذیه ارگانیک (هیومیکس) » و بیشترین عرض و ضخامت و همچنین قطر میانگین هندسی و حسابی برای تیمار (cg) یعنی « قطع آبیاری در مرحله رشد زایشی و تغذیه از نوع بیولوژیک (بیوسولفور) » بدست آمد. مقدار میانگین طول، عرض و ضخامت بذر گلرنگ در حالت کلی به ترتیب در محدوده 14/8-51/7 ، 58/4-31/4 و 87/3-56/3 و قطر میانگین هندسی و قطر میانگین حسابی به ترتیب در محدوده 22/5-94/4 و 49/5-21/5 میلیمتر متغیر بود. بیشترین و کمترین مقدار جرم بذر به ترتیب در اثر اعمال تیمارهای (cg) «قطع آبیاری در مرحله رشد زایشی و تغذیه بیولوژیک (بیوسولفور)» و (ag) «بدون قطع آبیاری و تغذیه بیولوژیک (بیوسولفور)» بدست آمد. نتایج نشان از تاثیر معکوس تغذیه بیولوژیک (بیوسولفور) درجرم بذر، درنتیجه آبیاری کامل داشت. جرم هزار دانه گلرنگ در محدوده 55-40 گرم بدست آمد. نتایج نشان داد که تیمارها تنها در سطح احتمال 5 درصد اثر معنی داری بر روی سطح تصویر شده دارند. ولی اثر متقابلی بین دو تیمار آبیاری و تغذیه ای مشاهده نشد. در مورد چگالی حقیقی تنها تیمار آبیاری اثر معنی دار داشت. تاثیر تیمارها بر چگالی توده ای کاملاً معنی دار بود و در مورد تخلخل هیچ تاثیری مشاهده نشد. این امر قابل پیش بینی بود زیرا تخلخل یک ماده بیش از ساختار درونی بذر به ساختار ظاهری و موقعیت قرارگیری بذرها در مجموعه وابسته می باشد. ضریب اصطکاک استاتیکی دراکثر موارد بر روی آلومینیوم از همه بیشتر و بر روی چوب تراش خورده از همه کمتر بود. ضریب اصطکاک دینامیکی در تمام موارد روی آلومینیوم از همه بیشتر بود، درحالیکه بین ورقه فلزی و چوب تراش خورده روند خاصی مشاهده نشد. تاثیر تیمارهای آبیاری و تغذیه ای بر خواص مکانیکی کاملاً معنی دار بودند. ولی در مورد انرژی گسیختگی، تیمار آبیاری تاثیر معنی داری نداشت. اگر هدف پوست کنی و جداسازی هسته از بذر می باشد، بهتر است تیمار (ah) اعمال گردد، زیرا پوسته در مقابل نیروی اعمالی مقاومت زیادی ندارد. ولی اگر هدف انبارسازی و صادرات و جابه جایی در فواصل زیاد می باشد، بهتر است تیمار (ci) اعمال گردد. مشاهده شد که بکار بردن تیمار «قطع آبیاری در مرحله رشد زایشی» سبب بالا رفتن نیروی گسیختگی شده است که این موضوع شاید بعلت سفت تر شدن ساختار فیبری پوسته باشد. تغییر شکل در لحظه گسیختگی در نتیجه اعمال تیمار « بدون قطع آبیاری» بیشترین بود که ناشی از نرم تر شدن بافت بذر و انعطاف پذیری بیشتر آن می باشد. مشاهده شد با اعمال تیمار (ah) اگرچه کمترین نیرو برای شکست لازم بود، با این حال بذر از انعطاف پذیری بالایی برخوردار بود. می توان اظهار نمود که نوع آبیاری تاثیر قابل توجهی بر انعطاف پذیری پوسته دارد. در فرآوری محصول، بخصوص استخراج روغن، کاربرد تیمار (bh) می تواند سبب کاهش هزینه های فرآوری گردد. این تیمار نیاز به نیروی کم برای گسیختگی داشته و تغییر شکل در آن نیز نسبتاً کم می باشد. درنتیجه توصیه می شود اگر هدف استخراج روغن می باشد، بهتر است از این تیمار استفاده گردد. عکس این حالت در مورد تیمار های (bg) و (cg) مشاهده گردید، در واقع استفاده از تیمار تغذیه ای بیولوژیک (بیوسولفور) سبب افزایش قابل توجهی در انرژی گسیختگی می گردد. بیشترین و کمترین مقادیر سفتی به ترتیب 55/182 و 95/63 نیوتن بر میلیمتر و در نتیجه اعمال تیمارهای (bd) یعنی « قطع آبیاری در مرحله رشد رویشی و تغذیه کود شیمیایی (اوره) » و (ah) یعنی « بدون قطع آبیاری و تغذیه تلفیقی (d+e+f) » حاصل شدند. اعمال تیمار (ah) سبب بوجود آمدن ساختاری ضعیف تر در مقایسه با سایر تیمارها شد که این نتیجه می تواند در طراحی دستگاه های مختلف فرآوری مدنظر قرار بگیرد. تاثیر تیمارهای آبیاری و تغذیه ای بر روی خواص کمی و کیفی بذر گلرنگ کاملاً معنی دار بود. با توجه به خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی بذر گلرنگ مدلسازی دستگاه استخراج روغن انجام شد. مدل شبیه سازی شده مورد آنالیز قرار گرفته و نتایج تحلیل استاتیکی، دینامیکی، حرارتی و هیدرودینامیکی بدست آمد. نتایج آنالیز نشان داد که می توان دستگاهی با مشخصه های بدست آمده را ساخت. هزینه ساخت پایین و راندمان بالا بوده و قابل استفاده در مزارع و کارگاه های مختلف کشاورزی می باشد.