بهینه‌سازی خشک‌کردن شلتوک برنج با استفاده از روش سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی گرگان

2 دانشکده‌ فناوری کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی.

3 دانشکده‌ فناوری کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

سابقه و هدف: از جمله مشکلات خشک کردن شلتوک برنج در اکثر کارگاه‌های شالی‌کوبی‌ کشور، عدم یکنواختی در فرآیند خشک شدن این محصول است. این مشکل باعث ایجاد تنش‌های حرارتی و رطوبتی در شلتوک می‌شود و در نتیجه باعث ایجاد ضایعات در فرآیند‌های بعدی خواهد شد. هدف از این پژوهش، دست‌یابی به بیشینه عملکرد تبدیل شلتوک به برنج سفید سالم در کمترین مدت زمان خشک کردن است.
سابقه و هدف: از جمله مشکلات خشک کردن شلتوک برنج در اکثر کارگاه‌های شالی‌کوبی‌ کشور، عدم یکنواختی در فرآیند خشک شدن این محصول است. این مشکل باعث ایجاد تنش‌های حرارتی و رطوبتی در شلتوک می‌شود و در نتیجه باعث ایجاد ضایعات در فرآیند‌های بعدی خواهد شد. هدف از این پژوهش، دست‌یابی به بیشینه عملکرد تبدیل شلتوک به برنج سفید سالم در کمترین مدت زمان خشک کردن است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش برای کاهش ضایعات و افزایش سرعت خشک‌شدن از یک دستگاه خشک‌کن دوار آزمایشگاهی ابداعی جدید بهره‌گیری شد. در این تحقیق، فرایند خشک‌کردن شلتوک برنج با استفاده ازخشک کن دوار ناپیوسته آزمایشگاهی توسط روش سطح پاسخ (طرح مرکب مرکزی) در محدوده دمایی 40- 80 درجه سانتی‌گراد، سرعت چرخش استوانه دوار مختلف 2 تا 10 دور بر دقیقه و میزان پر بودن مخزن استوانه‌ای خشک‌کن دوار 25 تا 66 درصد بهینه‌یابی شد. پارامتر‌های کیفی شامل میزان شکستگی دانه‌ها (درصد)، مقدار ترک خوردگی دانه‌ها (درصد) و مدت زمان خشک شدن نمونه‌ها به عنوان پاسخ برای توسعه یک مدل پیشگویی و بهینه‌یابی فرایند خشک کردن مورد استفاده قرار گرفتند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد اثر متغیر‌های مذکور بر زمان خشک کردن و میزان ضایعات معنی‌دار است و دما بیشترین تأثیر را بر میزان ضایعات و زمان خشک شدن دارد. با افزایش سرعت چرخش استوانه دوار، مدت زمان خشک‌شدن کاهش یافت. نتایج فرآیند بهینه‌سازی با حداقل ضایعات (درصد شکستگی و ترک خوردگی) و مدت زمان خشک شدن در دمای هوای ورودی 53/56 درجه سانتی‌گراد، سرعت چرخش استوانه 10 دور بر دقیقه و میزان پر بودن استوانه 20/54 درصد بدست آمد.
نتیجه گیری: شرایط خشک کردن نقش مهمی در بروز خصوصیات کیفی و ضایعات نهایی شلتوک برنج دارد. نتایج حاصل از تحقیق بیانگر کارایی مفید متدولوژی رویه پاسخ در بهینه‌یابی فرایند خشک کردن با خشک کن دوار ناپیوسته آزمایشگاهی بود. براساس نتایج بدست آمده هر سه فاکتور دمای هوای ورودی، سرعت چرخش استوانه دوار و میزان پر بودی تاثیر قابل توجه‌ای بر خصوصیات کیفی و درصد ضایعات داشتند و دما بیشترین تأثیر را نسبت به دیگر پارامترهای مستقل بر میزان ضایعات شلتوک برنج داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of paddy rice drying using response surface methodology

چکیده [English]

Background and objectives: The problems of drying in the paddy factory is lack of unuiformity drying in the paddy rice that creates stress temperature and moisture and thus will cause fractures in the later stages. The purpose of this research was to develop a performance history rice healthy white paddy drying in the shortest time.
Background and objectives: The problems of drying in the paddy factory is lack of unuiformity drying in the paddy rice that creates stress temperature and moisture and thus will cause fractures in the later stages. The purpose of this research was to develop a performance history rice healthy white paddy drying in the shortest time.
Background and objectives: The problems of drying in the paddy factory is lack of unuiformity drying in the paddy rice that creates stress temperature and moisture and thus will cause fractures in the later stages. The purpose of this research was to develop a performance history rice healthy white paddy drying in the shortest time.
Materials and methods: In this study, to reduce losses and increase the drying rate of a rotary dryer machine utilizing the innovative laboratory. Response surface methods and central composite design software for modeling and design expert was used to obtain the optimum condition. Independent variables include temperature (40 to 80‌°C), rotating cylinder rotation speed (2 to 10 rpm) and the full cylinder (25 to 66%) was rotary dryer. The quality parameters percentage of breakage, percentage of crack and drying time were used as response parameters to develop predictive models and optimize the drying process.
Results: The results showed significant effects of the variables of interest on the amount of waste and the temperature has the greatest impact on the amount of waste and drying times, also decreased with increasing rotation speed drying time. The results of the optimization process with a minimum amount of waste (percentage of breakage and percentage of crack) and drying time in the inlet air temperature 56.53 °C, the speed of rotation of the cylinder 10 rpm and the full cylinder 54.20% was found.
Conclusion: The condition of drying process have important rule in final quality properties and waste of paddy rice. The study revealed that RSM could be used to develop adequate prediction models for describing quality changes in paddy rice during drying. The changes in the quality parameters were adequately described by quadratic model. Successful optimization for the paddy rice drying process can also be made using desirability functions in RSM

کلیدواژه‌ها [English]

  • Paddy riceو drying
  • waste
  • response surface metho
1. Amiri Chaijan, R. and khoshtaghaza, M.H.
2008. Prediction of qualitative variables,
energy and the kinetic of the fluid bed
drying of paddy in terms of networks
using propagation, Proceedings of the
Fifth National Congress agricultural
engineering and mechanization, Article
ID, 588. (In Persian)
2. Anonymous. 2016. World Rice Statistics.
Available from:
http://ricestat.irri.org:8080/wrs/ (visited
on 15/2/2017).
3. Amiri, E. 2014. Optimize the drying
process of corn in a non-continuous
rotary drum dryer, a master's thesis,
University of Agricultural Sciences and
Natural Resources, Gorgan, Golestan.
(In Persian)
4. Babalis, S.J., and Belessiotis, V.G. 2004.
Influence of the drying conditions on the
drying constants and moisture
diffusivity during the thin-layer drying.
Journal of Food Engineering, 65: 449-
458.
5. Badwaik, L.S., Prasad, K., and Deka,
S.C. 2012. Optimization of extraction
conditions by response surface
methodology for preparing partially
defatted peanut. International Food
Research Journal, 19(1): 341-346.
6. Bas, D., Boyaci, H., and smail, H. 2007.
Modeling and optimization I: Usability
of response surface methodology.
Journal of Food Engineering, 78(3):
836-845.
7. Bonazzi, C. Du Peuty, M.A., and
Themelin, A. 1997. Influence of drying
conditions on the processing quality of
rough rice. Drying Technology, 3&4
(15): 1141-1157.
8. Brooker D.B., Bakker-Arkema F.W., and
Hall C.W. 1992. Drying and Storage of
Grain and Oilseeds. Van Nostrand
Reinhold. New York. USA.
9. Doymaz, I. 2007. Air drying
characteristics of tomatoes. Journal of
Food Engineering, 78, 1291-1297.
10.Doymaz, I., and Pala. M. 2003. The thin
layer drying characteristics of corn.
Journal of Food Engineering, 60: 125-
130.
11.Haghkhah, A., and Maghsoudlou, Y.
2001. Evaluation the height of the dryer
and the effect of drying temperature on
fracture grain paddy rice in Shalykoby
Gorgan, Iran's Sixteenth National
Congress of the food industry (the first
regional congress), Gorgan University
of Agricultural Sciences and natural
resources, Gorgan. (In Persian)
12.Hashemi Solomon, S. 1996. The
necessity to develop and implement
comprehensive programs in the rice
processing industry, the sixth annual
report of the country's rice, publication
of the Statistics Department of
Agriculture, 2: 135-125. (In Persian)
13.Horuz, E., Altan, A., and Maskan, M.
2012. Spray drying and process
optimization of unclarified pomegranate
(Punica granatum) juice. Drying
Technology, 30(7): 787-798.
14.Khoshtaqaza, M., Soleimani, M., and
Shahedi, M. 2002. The relationship
between healthy white rice yield (HRY)
with crack and bending strength of
paddy rice during the drying process,
The Iranian Journal of Agricultural
Science, 33 (1): 121-11. (In Persian)
15.Li, J., Zhang, L. and Liu, Y. 2013.
Optimization of extraction of natural
pigment from purple sweet potato by
RSM and its stability. Hindawi
publishing corporation, Journal of
Chemistry, 12, 1-5.
16.Malek, S., Qazvini, H.R., and
Sltanabady, M. 2008. Determination the
appropriate moisture content of rice. the
Fifth National Congress agricultural
engineering and mechanization, Code
Article 190. (In Persian)
17.Mohajeran, S.A. 2010. Construction of
infrared radiation laboratory dryer for
drying paddy rice. Mechanics of
Agricultural Machinery MSc Thesis,
Tarbiat Modarres University, p. 110. (In
Persian)
18.Prasad, B.V.S., Chandra. P.K., and Bal,
S. 1994. Drying parboiled rough rice in
stationary, semi-fluidized and fluidized
conditions. Transactions of the ASAE,
37(2): 589-594.
19.Quanhong, L., and Caili, F. 2005.
Application of response surface
methodology for extraction optimization
of germinant pumpkin seeds protein.
Food Chemistry, 92, 701-706.
20.Rahmani, H. 2011. The effect of
moisture, rotational speed and the time
of loading of the rice seed failure
optimization testing machine, a master's
thesis, University of Mohaghegh
Ardabili, Ardabil.
21.Rao, P.S., Bal, S., and Goswami. T.K.
2007. Modelling and optimization of
drying variables in thin layer drying of
parboiled paddy. Journal of Food
Engineering, 78 (2), 480-487.
22.Salar Bashi, D., Mortazavi, S.A., Rezaei,
K., Rajaei, A., and Karimkhani, M.M.
2012 . Optimization of ultrasoundassisted extraction of phenolic
compounds from Yarrow (Achillea
beibrestinii) by response surface
methodology, Food Sci. Biotechnology.
21(4), 1005-1011.
23.Teter, N. 1987. Paddy Drying Manual.
Rome: Food and Nutrition Series
(FAO). Italy.
24.Zou, T.B., Jia, Q., Li, H.W., Wang, C.X.
and Wu, H.F. 2013. Response surface
methodology for ultrasound-assisted
extraction of astaxanthin from
Haematococcus pluvialis. Mar. Drugs,
11, 1644-1655.
Optimization of paddy rice drying using response surface methodology
O. Gharnasi Gharavi1, H.A. Shamsabadi2, A.H.