نام پژوهشگر: مجتبی توحیدی
مجتبی توحیدی مرتضی صادقی
برنج از جمله ارزشمند ترین گیاهان زراعی، با سابقه کشت طولانی بوده و امروزه از محصولات مهم غذایی دنیا محسوب می شود. نتایج تحقیقات بیانگر عملکرد بالاتر تبدیل برنج در صورت برداشت شلتوک در رطوبت های بیشتر از رطوبت مناسب انبارداری است. بنابراین برای جلوگیری از فاسد شدن این محصول استراتژیک، عملیات خشک کردن بر روی آن صورت می گیرد. بدلیل آن که این عملیات به طور مستقیم بر کیفیت محصول اثر گذار است، کنترل این فرآیند از جنبه های مختلف بسیار مهم می باشد. یکی از این جنبه ها، سینتیک افت رطوبت محصول طی فرآیند خشک شدن می باشد. از دیگر جنبه ها می توان به فراسنجه های مرتبط با عملکرد خشک کن، رنگ، خواص شیمیایی و غذایی و دیگر ویژگی های کیفی محصول پس از خشک کردن اشاره کرد. روش معمول برای مطالعه عوامل موثر بر فرآیند خشک کردن محصولات کشاورزی، روش آماری و روش حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر فرآیند است. از آنجا که در این مطالعه چندین متغیر ورودی و خروجی موثرند، تحلیل آماری این نوع مسائل مستلزم ارائه روابط ریاضی متعددی است که اغلب استفاده و تفسیر آن ها مشکل است. در روش حل روابط ریاضی حاکم نیز از ساده سازی و فرضیات متعددی استفاده می شود که بر دقت این مدل ها تاثیر گذار است. امروزه با توسعه سریع فناوری های رایانه ای و توسعه نرم افزارهای مربوط، از فناوری هوش مصنوعی مانند شبکه های عصبی برای حل مسائل مربوط به مدلسازی سیستم ها و فرآیندها استفاده می شود. یک شبکه عصبی مصنوعی، مجموعه ای از عناصر محاسباتی متصل به همدیگر می باشد که شبیه نرونهای زیستی بوده و قادر است بدون هیچ دانش قبلی ارتباط ذاتی موجود میان داده های مسئله را کشف و در خود حفظ کند. در این پژوهش به منظور پیش بینی برخی از فراسنجه های موثر بر عملیات خشک کردن بستر عمیق شلتوک برنج شامل سرعت هوای خشک کن (5/0، 8/ 0و 1/1 متر بر ثانیه)، دمای هوای خشک کن (70،60،50،40و80 درجه سلسیوس) و رطوبت نسبی هوای ورودی (70،60،50،40 درصد) از شبکه های مصنوعی عصبی و روش رگرسیون چند متغیره استفاده شد. علاوه بر سینتیک افت رطوبت، سه متغیر وابسته آهنگ خروج محصول به عنوان شاخص ظرفیت کاری خشک کن ، آهنگ تبخیر به عنوان شاخص کیفی سینتیک خشک شدن و درصد ترک خوردگی دانه به عنوان شاخص کیفی محصول خشک شده مورد بررسی قرار گرفت. برای ایجاد الگوهای آموزش و آزمون و ارزیابی شبکه های عصبی، آزمایش های خشک کردن تحت تیمارهای مختلف به وسیله یک خشک کن آزمایشگاهی انجام گرفت و نتایج این آزمایش ها در طراحی شبکه عصبی بکار گرفته شد. در حدود 70 درصد الگوها برای آموزش و 30 درصد برای آزمون و ارزیابی شبکه استفاده شد. از سه شبکه عصبی پرسپترون چند لایه استاندارد (mlp)، پرسپترون چند لایه پیشخور عمومی (gff) و پرسپترون چند لایه پیشخور مدولار (mnn) برای مدل سازی استفاده شد. پیش بینی سینتیک افت رطوبت با استفاده از یک شبکه با چهار ورودی و یک خروجی صورت گرفت و برای پیش بینی سه فراسنجه دیگر یک بار بطور مجزا برای هر کدام از فراسنجه ها و بار دیگر بصورت همزمان، شبکه های عصبی مورد نظر طراحی شدند. نتایج نشان داد شبکه های مجزا دقت بالاتری دارند. در پیش بینی سینتیک خشک شدن بهترین نتیجه برای شبکه gff با توپولوژی 1- 15- 4، الگوریتم آموزش لونبرگ- مارکوارت و تابع تانژانت هایپربولیک با مقدار خطای مربعات میانگین نرمال 000792/0 و ضریب همبستگی 996/0حاصل شد. در پیش بینی آهنگ خروج محصول ، آهنگ تبخیر و درصد ترک دانه نیز به ترتیب شبکه های gff با توپولوژی1-4-4-3 و خطای مربعات میانگین نرمال 001325/0، توپولوژی 1-7-3 و خطای مربعات میانگین نرمال 001554/0 و توپولوژی 1-11-3 و خطای مربعات میانگین نرمال 001251/0بهترین نتایج را ارائه داد. نتایج آزمون آنالیز حساسیت حاکی از موثر بودن هر سه متغیر ورودی بر متغیرهای خروجی بود. مقایسه نتایج بدست آمده از شبکه عصبی با نتایج رگرسیونی نشان دهنده دقت بیشتر شبکه عصبی در پیش بینی متغیرهای وابسته بود. کلمات کلیدی: شلتوک برنج، سینتیک خشک شدن، فراسنجه های فرآیند و محصول، شبکه عصبی مصنوعی