مدل‌سازي و بهينه‌سازي تأثير بوجاري و رطوبت بر ويژگي‌هاي فيزيكي و ميكروبي گندم با روش سطح پاسخ

modeling and optimization effects of cleaning and moisture content on the physical and microbial characteristics of wheat by response surface methodology

سابقه و هدف : گندم از جمله غلاتي است كه جايگاه مهمي از نظر تغذيه اي در دنيا دارد. بررسي ويژگي هاي فيزيكي و ميكروبي محصولات كشاورزي نقش مهمي را طي برداشت با ماشين، فرآيند تميزسازي و كاهش ضايعات مربوط به آن ايفا مي نمايد. اين پژوهش كه براي اولين بار در ايران صورت مي پذيرد به بهينه سازي تأثير بوجاري و رطوبت روي برخي از ويژگيهاي فيزيكي (افت مفيد، افت غير مفيد، هكتوليتر و وزن هزار دانه) و ميكروبي (شمارش كلي ميكروارگانيسمها و كپك) دانه ي گندم رقم 80-n در استان گلستان مي پردازد. مواد و روشها: پس از تعيين رطوبت پايه، نمونه هايي با سطوح بوجاري ( 0 - 100٪) و مقدار رطوبت ( 10 - 14 درصد بر مبناي وزن مرطوب ) در دماي 40 درجه سانتيگراد بررسي شد و به كمك روش سطح پاسخ و طرح مركب مركزي صاف (شامل 21 آزمون و 5 تكرار در نقطه مركزي) مدل سازي شدند. يافته ها: نتايج نشان داد با كاهش محتواي رطوبت و افزايش درصد بوجاري، ميزان افت مفيد و افت غير مفيد كاهش و ميزان هكتوليتر افزايش مييابد. همچنين، اثر افزايش درصد بوجاري تأثير بيشتري در كاهش ميزان افت مفيد و افت غير مفيد نسبت به كاهش مقدار رطوبت داشت. كمترين ميزان هكتوليتر در دماي 40 درجه سانتيگراد، 72/58 كيلوگرم بر صد ليتر بود. بيشترين وزن هزار دانه در رطوبت 14 درصد بر مبناي وزن مرطوب و سطح بوجاري 100 درصد، 36/80 گرم مشاهده شد. افزايش ميزان وزن هزار دانه در محتواي رطوبتي بالاتر، از شدت بيشتري نسبت به سطوح بوجاري بالاتر برخوردار بود. با بالا رفتن محتواي رطوبتي و كاهش درصد بوجاري، ميزان شمارش كلي ميكروارگانيسمها و كيك افزايش يافت. شاخص هاي خطي بوجاري و رطوبت اثر معني داري (0/01 > p) در مدل خطي براي شمارش كلي ميكروارگانيسم ها در دماي 40 درجه سانتيگراد داشتند. جمعيت كلي ميكروارگانيسمها و كيكها در رطوبت 14 درصد و سطح بوجاري صفر درصد، نسبت به رطوبت 10 درصد، به ترتيب معادل 52/7 و 90 درصد افزايش يافتند. مقادير ضرايب تبيين براي ويژگي هاي افت مفيد، افت غيرمفيد، هكتوليتر، وزن هزار دانه، شمارش كلي ميكروارگانيسم ها و كيك به ترتيب برابر با 0/9463، 0/9677، 0/8547و 0/9674 بودند. نتايج بهينه سازي در دماي نگهداري 40 درجه سانتيگراد نشان داد سطح بوجاري 100 درصد و محتواي رطوبتي 10 درصد بر مبناي مرطوب منجر به نگهداري گندم با درجه مطلوبيت 94/1 مي شود. نتيجه گيري: براي تمامي ويژگي هاي مورد بررسي، با توجه به معني دار نبودن مقدار عدم برازش مدل و بالا بودن مقادير R2 R2 متعادل شده، مدلهاي انتخابي دقت بالايي ثدر پيش بيني داده ها داشتند.

Background and objectives: Wheat grain has an important value in the World nutrition. Evaluating the physical and microbial properties of agricultural products plays an important role during harvesting with machines, cleaning process and waste reduction. In this study, for the first time in Iran, the optimized effects of cleaning and moisture content at 40 °C on the physical (useful besatz, unuseful besatz, hectoliter, thousand seed weight) and microbial (total count of bacteria and molds) properties of wheat grain (n-80 variety) in Golestan province, were modeled. Materials and methods: After determining the basic moisture content, samples with three levels of cleaning (0-100%), and different moisture contents (10-14% W.b) at 40 °C were studied and modeled by response surface methodology using central composite design (face center) including 21 tests with five repeats at the central point. Results: The results showed that by reducing moisture content and increasing cleaning levels, useful and unuseful besatz decreased and hectoliter increased. Also increasing the cleaning percentage was more effective than moisture content reduction in reducing useful besatz and unuseful besatz. The lowest value of hectoliter was 72.58 (0.01kg. lit") at 40 °C. The highest thousand seed weight at moisture content 14% (w.b) and cleaning level 100%, was 36.80 gr. Higher rate in increase in thousand seed weight was found in the higher moisture content than that in the higher level of cleaning. With increasing moisture content and reduction in cleaning level, total microbial count increased. Linear parameters of cleaning and moisture had a significant effect (p < 0.01) at 40 °C on the total count of microorganisms in the linear model. Total microbial count increased by 52.7 and 90%, at moisture content 14% (w.b) and cleaning level of 10%, respectively in comparison to that in moisture content 10% (w.b). R for useful besatz, unuseful besatz, hectoliter, thousand seed weight, total counts of microorganisms and molds (colony/g) were 0.9463, 0.9818, 0.9677, 0.8255, 0.8547 and 0.9674, respectively. The results of optimization at 40 °C showed that cleaning level of 100% and moisture content of 10% (w.b) resulted in storage of grain wheat with desirability of 94.1%. Conclusion: Regard to non-significant lack of fit and high values of R and adjusted R, our selected models could accurately predict the experimental values for all studied properties.