Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Sadeghi,Nasser Hamdami,Seyed Ahmad Mireei
مرتضی صادقی (استاد راهنما) ناصر همدمی (استاد مشاور) سیداحمد میره ای (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Ghasemi
علی قاسمی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Effect of temperature and duration of drying and tempering processes on rough rice fissuring and its phenomenological modeling
Rice is the second most important agricultural crops. Because about one third of the world population depend on it as one staple food. Due to the necessity of self-sufficiency in rice production, reducing losses during milling process of rough rice into white rice is of great importance. Rice is commonly harvested at high moisture contents (MCs) (25 to 35 %w.b.). To perform the milling process and prevent product deterioration during storage, it is required to reduce the initial MC. One of the factors affecting the quality of rice during milling is internal fissured kernels created during and after the drying operation. The fissures reduced the resistance of the kernel to failure significantly. During drying, the outer surfaces of the kernels obtain MCs less than those for inner parts. This difference in MC between various parts of the kernel is caused internal MC gradients. Moisture gradients within the grain caused tensile stresses at the surface and compressive stresses at the center of a kernel, which in turn cause fissures to develop when the amount of stresses exceeds the strength of the rice kernel. Under intermittent drying method; in order to subside the moisture gradients within the kernel, after each drying pass the rough rice is kept in a place at a certain temperature for certain durations so that the moisture is not allowed to transfer into the medium (closed jar). This process is called tempering. The mechanical and thermal properties of a rough rice kernel undergo major changes provided the kernel goes through a glass transition (crossing the glass transition temperature (T g ) line) due to its temperature and MC changes. At a temperature and MC below the T g line, starch exists as a glassy material. As the kernel passes the T g line, the starch goes from a glassy into a rubbery state and vice versa. Since this state transition occurs in the temperature ranges typically happened during rice drying, determination of T g line for rough rice varieties, and simulation of intermittent drying kinetics is vitally important in order to predict the kernel behavior and obtain the optimal conditions for drying and tempering operations. In this study the state diagram (T g variations with MC) was obtained for Hashemi (long grain) rough rice variety. The T g values at five MCs were measured by differential scanning calorimeter (DSC) method. Moreover, the effect of intermittent drying process on fissuring of Hashemi and Koohsar (medium grain) varieties was investigated. The number of fissured kernels having one, two and more than two fissures was determined in 100 kernels, immediately after the end as well as 48 h after drying process. Then, an index namely, stress cracks index (SCI) was accordingly computed. The optimal durations and temperatures for drying and tempering processes were determined using the experimental results and analysis of MC distributions within a rice kernel by a simpli?ed sphere drying model. A hot air convective dryer equipped with relative humidity and temperature control systems was used to conduct the experiments. The experiments were performed under thin layer drying mode at relative humidity of 40% and air velocity of 0.5 m s -1 with two replications. In one case, the experiments were carried out at drying and tempering temperatures of 30, 45 and 60 °C, drying durations of 20, 40 and 60 min, and constant tempering duration of 80 min. In order to investigate the influence of drying and tempering durations on kernel fissuring, the second case of the tests were also performed at constant drying and tempering temperature of 60 °C, drying durations of 20, 40 and 60 min, and tempering durations of 0 (continuous drying), 40, 80, 120, 160, 200, 240 min. The continuous drying condition (no tempering) was modeled by fitting the experimental moisture ratio data to 12 well known empirical models. According to the maximum coefficient of determination (R 2 ) and the minimum root mean square of error (RMSE), the Verma et al . (2007) model showed the most accurate results. The simpli?ed sphere drying model was capable of accurately simulating the drying and tempering processes of rough rice. The T g was linearly decreased with increasing the MC. It was also revealed that changing from glassy to rubbery state of Hashemi rough rice occurs in the temperature range which is commonly applied for drying this variety. The SCI for Hashemi variety was less than that for Koohsar variety. The SCI increased and the drying time decreased as the drying temperature.increased. Moreover, the SCI increased with increasing drying time for all drying conditions. However, the rate of this increase was the highest at 60 °C. Both the total operation time and the SCI decreased when the tempering temperature increased.
برنج یکی از مهم ترین مواد غذایی بشر محسوب می شود، زیرا در حدود یک سوم مردم جهان به عنوان غذای اصلی به آن وابسته اند. با توجه به لزوم‌ خودکفایی در تولید برنج کشور، کاهش ضایعات در فرآیند تبدیل شلتوک به برنج سفید از موارد مهم در افزایش تولید محسوب می‌شود. برنج عموماًً در رطوبت بالا (25 تا 35% بر پایه تر) برداشت می شود. برای انجام فرآیند تبدیل و همچنین جلوگیری از فساد محصول در انبار، نیاز است تا محتوای رطوبتی آن کاهش یابد. از جمله عواملی که کیفیت برنج را حین تبدیل تحت تأثیر قرار می دهد، ترک های درونی ایجاد شده طی فرآیند خشک کردن و پس از انجام این فرآیند می باشند. این ترک ها مقاومت دانه به شکست را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند. در هنگام خشک کردن سطوح بیرونی دانه نسبت به قسمت های درونی آن رطوبت کمتری پیدا می کنند. این اختلاف در محتوای رطوبتی بین قسمت های مختلف دانه باعث تشکیل گرادیان های رطوبتی درون دانه می شود. گرادیان های رطوبتی ایجاد شده درون دانه باعث ایجاد تنش های کششی در سطح و تنش های فشاری در داخل دانه می شوند که چنانچه مقدار آن ها از مقاومت دانه به ترک تجاوز کند، سبب ایجاد ترک در دانه برنج می شوند. در روش خشک کردن متناوب پس از هر مرحله فرآیند خشک کردن، برای آنکه گرادیان های رطوبتی درون دانه کاهش یابند، محصول از خشک کن خارج و برای زمان مشخص در یک دمای معین در محلی که اجازه تبادل رطوبت با محیط بیرون را ندارد (محیط بسته) نگهداری می شود. این فرآیند استراحت دهی (تمپرینگ) نامیده می شود. از سوی دیگر، خواص مکانیکی و حرارتی دانه برنج هنگامی که تغییر وضعیت دانه از یک شرایط دمایی و رطوبتی به شرایط دیگر همراه با عبور از خط دمای گذار شیشه ای باشد، تغییرات عمده ای را از خود نشان می دهند. زیرا هنگامی که شرایط دمایی و رطوبتی دانه برنج زیر خط دمای گذار شیشه ای باشد، نشاسته ماده ای شیشه ای است و با قرارگیری شرایط دانه در بالای خط دمای گذار شیشه ای نشاسته از حالت شیشه ای به حالت لاستیکی تغییر وضعیت می دهد. با توجه به اینکه محدوده دمایی و رطوبتی عملیات خشک کردن و استراحت دهی معمولاً باعث انتقال نشاسته از حالت شیشه ای به لاستیکی می شود، تعیین خط دمای گذار شیشه ای و مطالعه و شبیه سازی سینتیک خشک کردن متناوب به منظور پیش بینی رفتار دانه و تعیین شرایط بهینه خشک کردن و استراحت‌دهی ضروری است. در این تحقیق، نمودار حالت (تغییر دمای گذار شیشه ای با محتوای رطوبتی) برای رقم هاشمی (دانه بلند) تعیین شد. دمای گذار شیشه ای در پنج سطح محتوای رطوبتی با استفاده از روش انرژی سنج روبشی افتراقی اندازه گیری شد. همچنین اثر فرآیند خشک کردن متناوب بر ترک خوردگی دانه برای ارقام هاشمی (دانه بلند) و کوهسار (دانه متوسط) مطالعه شد و با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و آنالیز توزیع محتوای رطوبتی درون دانه حاصل از مدل تحلیلی هندسه کروی، دما و زمان بهینه برای فرآیندهای خشک کردن و استراحت دهی ارقام بدست آمد، به نحوی که ضمن حفظ کیفیت دانه کل زمان فرآیند خشک شدن نیز کاهش یابد. ترک خوردگی دانه ها بلافاصله پس از پایان آخرین مرحله خشک شدن و همچنین 48 ساعت پس از آن، بر مبنای شاخص ترک تنشی با استفاده از تعداد ترک ها (یک ترک، دو ترک و بیش از دو ترک) در 100 دانه مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور مطالعه سینتیک خشک شدن شلتوک از یک خشک کن جریان همرفت هوای داغ مجهز به سیستم کنترل دما و رطوبت نسبی هوا استفاده شد. آزمایش های خشک کردن به شیوه لایه نازک در رطوبت نسبی 40% و سرعت هوای 1 - m s 5/0 در دو تکرار انجام شد. در یک حالت، آزمایش ها با دماهای خشک کردن و استراحت دهی 30، 45 و ?C 60، زمان های خشک کردن 20، 40 و min 60 و زمان استراحت دهی ثابت min 80 انجام شدند. به منظور مطالعه اثر زمان خشک کردن و زمان استراحت دهی بر ترک خوردگی نمونه ها، در حالت دوم آزمایش های خشک کردن و استراحت دهی هر دو با دمای ثابت ?C60، زمان های خشک کردن 20، 40 و min 60 و انجام فرآیند استراحت دهی به مدت 0 (خشک کردن پیوسته)، 40، 80، 120، 160، 200 و min 240 انجام شدند. به منظور مدل سازی سینتیک خشک شدن شلتوک در روش پیوسته (بدون انجام فرآیند استراحت دهی)، از 12 مدل تجربی استفاده شد که بر اساس بالاترین ضریب تبیین و کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا، مدل ورما و همکاران به عنوان مناسب ترین مدل انتخاب شد. همچنین مدل تحلیلی هندسه کروی به خوبی توانست سینتیک خشک شدن متناوب، محتوای رطوبتی سطح دانه، توزیع رطوبت درون دانه و زمان لازم برای انجام فرآیند استراحت دهی را پیش بینی کند. نتایج نشان داد، با افزایش محتوای رطوبتی نمونه، دمای گذار شیشه ای به صورت خطی کاهش یافت. همچنین مشخص گردید که تغییر وضعیت از حالت شیشه ای به لاستیکی شلتوک رقم هاشمی در محدوده دمایی اتفاق می افتد که این محصول خشک می شود. اثر عوامل آزمایشی بر شاخص ترک تنشی نشان داد که مقدار این شاخص برای رقم هاشمی کمتر از مقدار آن برای رقم کوهسار بود. با افزایش دمای خشک کردن شاخص ترک تنشی افزایش و کل زمان فرآیند خشک کردن کاهش یافت که مقادیر آن ها در دمای C° 60 چشم گیر بود. با افزایش زمان خشک کردن شاخص ترک تنشی در تمامی زمان های خشک کردن افزایش یافت، هر چند که نرخ این افزایش در دمای C° 60 بیشتر بود. همچنین افزایش دمای استراحت دهی سبب کاهش کل زمان فرآیند خشک کردن و شاخص ترک تنشی شد. با تداوم عملیات استراحت دهی تا یک مدت مشخص کاهش شاخص ترک تنشی معنی دار بود و پس از آن ادامه فرآیند تأثیری بر کاهش این شاخص نشان نداد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی