SUPERVISOR
Rahman Jahanian,Seyed Jalil Razavi najafabadi,Morteza Sadeghi,Aminolah Masoumi
رحمان جهانیان (استاد مشاور) سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد راهنما) مرتضی صادقی (استاد راهنما) امین اله معصومی (استاد مشاور)
STUDENT
Moein Kamali
معین کمالی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
TITLE
Design, Development and Evaluation of Moisture-Heat Treatment System to Flake Barley for livestock feeding
Barley (Hordeum vulgare L. ) is an ancient and important cereal grain crop. Barley as an important food grain is mainly used in beverage industry for human consumption as well as used to feed directly to livestock for energy provision for production animals to produce milk and meat. As a grain, barley can not be consumed by livestock without being mechanically processed. Barley processing consists of making physical deformation in order to facilitate starch decomposition and break up by rumen digestive enzymes. Steam rolling is a physical wet processing method which requires heavy investment on steam equipment. To replace steam rolling with a less expensive method, soaking and heating process in a moisture-heat treatment system (MHTS) was performed. Rehydration process can take long time and does not guarantee a homogeneous distribution of water, the achievement of larger rehydration temperature has been proposed. The study of the rehydration kinetics of products is useful for process optimization; it is also of interest to know how the kinetics will be affected by processing variables and how the soaking time, under given conditions, can be predicted. Various barley seeds (Fajr, MB-863 and Reyhan03) grown in Isfahan Province in Iran, were used for the experiment in this study. Experiments were conducted in distilled water at 10 ْC, 20 ?C, 45?C for each type of barley at different duration. A Moisture-Heat Treatment System (MHTS) for barley flake processing was designed and fabricated in order to determine parameters on quality and quantity of processed barley. Factors in the experiment design included moisture (20, 25 and 30%), heat (60,70 and 80 ?C) and holding time (4,6 and 8 hour) with three replications. Processing index (PI) and particle size analysis was performed using a sieve shaker based on ASAE standards S424.1 after experiments were done passing samples through the processing rollers. The mean values for comparisons of different experimental treatments were examined through the LSD test at the probability level of . The results from this study showed that rehydration curves were greatly affected by the water temperature. Increase in the water temperature caused a decrease in the rehydration time. The effective moisture diffusivity values were calculated using Crank’s solution of second Fick’s equation for infinite plane sheet and were obtained between 4.4×10 -11 and 6.7×10 -11 m 2 s -1 for Reyhan03 cultivar, 4.4×10 -11 and 6.5×10 -11 m 2 s -1 for Fajr cultivar, and 4.0×10 -11 and 6.2×10 -11 m 2 s -1 for MB-863 cultivar. Empirical modeling of rehydration data was done by fitting to 10 commonly models used for rehydration processes. The performance of these models was assessed by statistical procedure. According to the maximum coefficient of determination (R 2 ) and minimum value of root mean square of error (RMSE) between the observed and predicted moisture ratios, the Verma model showed the best close prediction to the observed data. The theoretical modeling of rehydration data was done using numerical (implicit) solution of second Fick’s equation. The predicting model based on numerical solution of second Fick’s equation showed a good correlation with the experimental data. The result of comparison means showed that the experimental treatment of 30% moisture, 80?C heat and 8 hour holding time had the highest processing index (PI) and lowest rate of particles. Also, comparison means of chemical analysis indicated that this experimental treatment had the lowest neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) amounts. Key words : barley, processing index, modeling, chemical analysis
علاوه بر مصارف انسانی جو ماده غذایی ارزشمندی برای تغذیه به دام می باشد.دانه جو با یک پوسته به نام پریکارپ مواد غذایی داخلی را احاطه نموده است. این پوسته مقاومت بالایی در برابر حمله باکتری های درون شکمبه دارد. با توجه به رشد روز افزون جمعیت و نیز محدودیت منابع غذائی مورد استفاده، یافتن منابع غذائی جدید و افزایش راندمان کمی و کیفی تولیدات به منظور افزایش میزان بهره وری در واحدهای تولید و نیز کاهش ضایعات، بهره گیری از روش های مختلف عمل آوری که سبب افزایش کارایی استفاده از مواد خوراکی می شود را اجتناب ناپذیر می نماید. دستیابی به تکنولوژی ساخت دستگاه غلتک بخاری که قابلیت استفاده در دامداری های کوچک و بزرگ را داشته باشد می تواند به افزایش نسبت تولید شیر و گوشت به ماده خشک مصرف شده توسط دام منجر شود و نتیجه آن افزایش بهره وری تولید خواهد بود. از آنجایی که هزینه تولید قسمت بخار دهی چنین دستگاهی بسیار بالاست دستیابی به تکنولوژی ساخت یک سیستم جایگزین برای قسمت بخاردهی به منظور کاهش هزینه تولید از اهمیت بالایی برخوردار است. به منظور توزیع یکنواخت رطوبت و از بین بردن گرادیان های رطوبتی درون دانه جو مدل سازی های تجربی و بنیادی انجام گرفت. با توجه به اهداف این پژوهش دستگاه رطوبت و حرارت دهی طراحی و ساخته شد. این دستگاه از یک محفظه تشکیل شده است که مجهز به یک همزن در مرکز آن به منظور همزدن دانه ها، واحد رطوبت دهی جو که از قسمت بالای محفظه، رطوبت را به میزان دلخواه به دانه ها می افزاید. حرارت نیز از قسمت پایین محفظه توسط یک خشک کن هوای گرم تشکیل شده به درون آن هدایت می شد. برای ارزیابی دستگاه ساخته شده، آزمایشات در سه سطح رطوبت (20، 25 و 30 درصد)، سه سطح مدت زمان نگهداری (4، 6 و 8 ساعت)، سه سطح حرارت (60، 70 و 80 درجه سانتی گراد) و در سه تکرار انجام گرفت سپس شاخص فراوری( PI ) اندازه گیری گردید و آنالیز درصد وزنی ذرات انجام شد همچنین اثر تیمارهای مختلف بر کیفیت مواد مغذی نمونه های جو مورد آزمایش توسط آنالیز شیمیایی نمونه ها، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از روش حل کرانک بر رابطه قانون دوم فیک طی فرآیند جذب رطوبت دانه های جو، ضریب انتشار مؤثر رطوبت در محدوده 11- 10×4/4 تا 11- 10×7/6 متر مربع بر ثانیه، برای واریته ریحان، در محدوده 11- 10×4/4 تا 11- 10×5/6 متر مربع بر ثانیه برای واریته فجر و در محدوده 11- 10×0/4 تا 11- 10×2/6 متر مربع بر ثانیه برای واریته MB-863 بدست آمد. با مدل سازی تجربی داده های جذب رطوبت به ده مدل تجربی و نیمه تجربی، بر اساس بالاترین ضریب تبیین و کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا، مدل ورما به عنوان مناسب ترین مدل برای توصیف فرآیند جذب رطوبت دانه های جو انتخاب شد. نتایج مقایسه میانگین ها نشان داد که تیمار رطوبت 30 درصد، مدت زمان نگهداری 8 ساعت و دمای حرارت دهی 80 درجه سانتی گراد بهترین شاخص فرآوری و کمترین درصد آردشدگی را موجب گردیده است. نتایج بدست آمده از جدول تجزیه واریانس آنالیز شیمیایی نشان داد که فرآوری اثر معناداری بر میزان پروتئین، چربی و خاکستر نداشت اما تأثیر معناداری بر فیبر نا محلول در شوینده اسیدی و شوینده خنثی در سطح احتمال 1% داشت. ترکیب های مختلف رطوبت، مدت زمان نگهداری و حرارت باعث افزایش میزان حلالیت فیبر نمونه های جو در شوینده های اسیدی و خنثی شده که موجب افزایش قابلیت هضم بخش فیبری و حتی اجزای غیر فیبری جیره می شود و در کل ارزش غذایی جیره را برای دام بهبود می بخشد. کلمات کلیدی : جو، فراوری، مدل سازی، آنالیز شیمیایی