ارزیابی عملکرد مدل‌ های هوشمند نروفازی و شبکه‌ های عصبی مصنوعی در پیش‌ بینی و شبیه‌ سازی پارامتر

ارزیابی عملکرد مدل‌ های هوشمند نروفازی و شبکه‌های عصبی مصنوعی در پیش‌بینی و شبیه‌سازی پارامتر کیفیTDS  رودخانه‌ ها

فهرست مطالب:

فصل اول: مفاهیم اولیه…………………………………… 8

1-1 مقدمه ………………………………….8

1-2  پیش بینی هیدرولوژیکی…………………………………… 9

1-2-1  مدل‌سازی برای پیش‌بینی………………………………….. 10

1-2-1-1  تعیین پیش بینی کننده مناسب……………………………………. 10

1-2-1-2  تعیین مدل مناسب……………………………………. 11

1-2-1-3    واسنجی…………………………………. 11

1-2-1-4    صحت سنجی مدل………………………………….. 11

1-3  تحلیل سری‌های زمانی…………………………………… 12

1-3-1  بررسی فرایندهای غیر قطعی………………………………….. 13

1-3-2  مدل‌های پیش‌بینی مفهومی………………………………….. 13

1-4   کیفیت آب……………………………………14

1-4-1 کل مواد جامد محلول (TDS) ………………………………….14

1-4-2 هدایت الکتریکی(EC)…………………………………. 15

1-5  کلیات تحقیق………………………………….. 15

1-5-1  هدف از انجام پروژه…………………………………. 15

1-5-2 چهارچوب کلی پایان نامه………………………………….. 16

فصل دوم: مروری بر تحقیقات و مطالعات انجام شده…………………. 18

2-1  مقدمه …………………………………. 18

2-2  مروری بر ادبیات موضوع………………………………….. 19

2-2-1  شبکه‌های عصبی مصنوعی در هیدرولوژی…………………… 19

2-2-2 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی مدلسازی پارامترهای کیفی رودخانه‌ها…….20

2-2-3 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی سیستم استنتاج عصبی- فازی…………. 25

2-2-4 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی مدل‌های هیبرید…………………….. 27

فصل سوم: مدل هوشمند شبکه‌های عصبی مصنوعی……………………… 31

3-1   مقدمه …………………………………. 31

3-1-1 تاریخچه شبکه‌های عصبی………………………………….. 32

3-1-2  دلایل استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی…………………………… 33

3-1-2-1    قابلیت یادگیری………………………………….33

3-1-2-2  پراکندگی اطلاعات «پردازش اطلاعات به صورت متن»………………… 34

3-1-2-3  قابلیت تعمیم …………………………………. 34

3-1-2-4 پردازش موازی…………………………………… 34

3-1-2-5 مقاوم بودن………………………………….  35

3-2  توابع انتقال………………………………….35

3-2-1 خواص توابع سیگموئیدی…………………………………… 35

3-2-2 تابع تانژانت هیپربولیک tansig…………………………………..

3-3  معماری شبکه‌های عصبی…………………………………… 37

3-3-1 نورون با یک بردار به عنوان ورودی…………………………………… 37

3-3-2  شبکه یک لایه………………………………….. 38

3-4  قوانین یادگیری…………………………………… 38

3-4-1  شبکه‌های پس انتشار………………………………….. 39

3-4-2 شبکه‌های Feedforward…………………………………..

3-4-3 آموزش شبکه………………………………….. 40

3-4-3-1  الگوریتم پس انتشار………………………………….. 41

3-4-3-2 الگوریتم Levenberg- Marquardt……………………………..

3-4-3-3 توقف زودرس……………………………………. 42

3-4-3-4  محدودیت‌های شبکه‌های پس انتشار…………………….. 42

فصل چهارم:منطق فازی و مدل ترکیبی عصبی-فازی (ANFIS)………. 43

4-1   مقدمه …………………………………. 43

4-1-1  سیستم‌های فازی…………………………………… 43

4-1-2  تاریخچه………………………………….. 44

4-2 منطق فازی چیست؟………………………………….. 45

4-2-1 توصیف منطق فازی…………………………………… 45

4-2-2  دلایل استفاده از منطق فازی…………………………………… 46

4-2-3 هدف منطق فازی…………………………………… 47

4-3  اصول در منطق فازی…………………………………… 48

4-3-1  مجموعه‌های فازی…………………………………… 48

4-3-2  توابع عضویت در منطق فازی…………………………………… 49

4-3-3  عملیات منطقی…………………………………..50

4-3-4 قواعد if – then…………………………………..

4-4  سیستم‌های استنتاج فازی…………………………………… 53

4-4-1 تعریف سیستم‌های استنتاج فازی………………………………. 53

4-4-2 استنتاج فازی به روش سوگنو………………………………….. 54

4-4-3 مقایسه روش‌های ممدانی و سوگنو………………………………….. 54

4-5  ANFIS ………………………………….

4-5-1  ANFIS چیست؟………………………………….. 55

4-5-2  یادگیری مدل و استنتاج از طریق ANFIS…………………………………..

4-5-3  ساختار FIS و تنظیم پارامتر………………………………….. 55

4-5-4  شبکه های یادگیرنده تطابقی عصبی فازی ANFIS………………………..

4-5-5  معتبرسازی مدل با استفاده از مجموعه داده‌های آزمایشی و داده‌های وارسی…….58

4-5-6  محدودیت‌های ANFIS…………………………………..

4-5-7 ساختار و نحوه‌ی ایجاد مدل نروفازی…………………………………… 59

4-5-7-1 افراز شبکه‌ای…………………………………. 60

4-5-7-2  کلاسترینگ تفاضلی…………………………………… 60

4-5-7-3    C – Means فازی…………………………………… 61

فصل پنجم: تدوین مدل‌های هوشمند شبیه‌سازی و پیش‌بینی پارامترهای کیفی……..63

5-1  مقدمه …………………………………. 63

5-1-1 مدل‌های مورد استفاده…………………………………. 65

5-1-2  مشخصات حوزه رودخانه و ایستگاه مورد مطالعه……………………….. 65

5-1-3 بررسی سازگاری داده‌ها…………………………………. 68

5-2 انتخاب ورودی…………………………………… 69

5-2-1  انتخاب ورودی مدل‌ها برای شبیه‌سازی پارامترهای کیفی………………… 69

5-2-2  انتخاب ورودی مدل‌ها برای پیش‌بینی پارامترهای کیفی………………….. 70

5-3   طراحی شبکه عصبی…………………………………… 72

5-3-1  تعداد لایه‌های مخفی مورد نیاز………………………………….. 72

5-3-2  تعداد نورون‌های مورد نیاز لایۀ مخفی………………………………….. 73

5-3-3 نوع توابع انتقال مورد استفاده ………………………………….73

5-3-3-1 نرمال سازی داده‌ها…………………………………. 74

5-3-4  انتخاب توابع آموزش شبکه………………………………….. 74

5-3-5 ساختار شبکه عصبی مورد استفاده ………………………………….76

5-3-6 الگوریتم شبکه عصبی طراحی شده برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی تغیرات شوری…….76

5-4  ارزیابی مدل‌ها…………………………………. 78

5-4-1  ریشه میانگین مربعات خطا…………………………………. 78

5-4-2 میانگین درصد خطای مطلق………………………………….. 78

5-4-3 ضریب کارایی شبکه………………………………….. 78

5-4-4 میانگین خطای مطلق………………………………….. 79

5-4-5 مجذور ضریب همبستگی…………………………………. 79

5-5  نتایج پیش‌بینی پارامترهای کیفی رودخانه آب‌شیرین-ایستگاه گرآب……………. 79

5-5-1 نروفازی  (ANFIS)…………………………………. 79

5-5-1-1 نروفازی در پیش‌بینیEC  با ساختار genfis2………………….

5-5-1-2 نروفازی در پیش‌بینیEC  با ساختار genfis3…………………….

5-5-2 شبکه‌های عصبی در پیش‌بینی EC گام زمانی آینده ایستگاه گراب…………….. 85

5-6 نتایج شبیه‌سازی پارامترهای کیفی رودخانه آب‌شیرین-ایستگاه گرآب……………. 89

5-6-1  شیبه‌سازی TDS با نروفازی genfis1…………………………………..

5-6-2   شیبه‌سازی TDS با نروفازی genfis2…………………………………..

5-6-3   شبکه‌های عصبی در شبیه‌سازی TDS ایستگاه گراب……………………. 91

5-6-4   مقایسه نتایج شبیه‌سازی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی…………….. 94

5-7   مدلسازی مربوط به رودخانه رود زرد (ایستگاه ماشین) ………………………95

5-7-1 منطقه مورد مطالعه………………………………….. 95

5-7-1  نتایج پیش‌بینی پارامتر کیفیTDS  رودخانه رود زرد…………………….. 96

5-7-2-1    نروفازی در پیش‌بینیTDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین………96

5-7-2-2    شبکه‌های عصبی در پیش‌بینی TDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…..97

5-7-2-3    مقایسه نتایج پیش‌بینی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی……………98

5-7-2 نتایج شبیه‌سازی پارامتر کیفی  TDSرودخانه رود زرد………………….98

5-7-3-1     نروفازی در شبیه‌سازی TDS  رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…………….98

5-7-3-2    شبکه‌های عصبی در شبیه‌سازی TDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…….99

5-7-3-3    مقایسه نتایج شبیه‌سازی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی رودخانه رود زرد………….99

فصل ششم: نتایج و پیشنهادات………………………………………….101

6-1   کلیات…………………………………. 101

6-2 مزایای پارامترهای کیفی مدلسازی شده…………………………………. 102

6-3  بهبود نتایج در تحقیقات آتی…………………………………..104

منابع و مراجع…………………………………. 106

الف: منابع فارسی………………………………….. 106

ب: منابع لاتین………………………………….  107

پیوست الف : Genfis1 ………………………………….

پیوست ب   : Genfis2 ………………………………….

پیوست ت   : Genfis3………………………………….

چکیده:

رودخانه‌ها از مهم‌ترین و متداول‌ترین منابع تأمین آب آشامیدنی، کشاورزی و صنعتی به شمار می‌آیند. این منابع به علت عبور از بسترهای مختلف و ارتباط مستقیم با محیط پیرامون خود نوسانات کیفی زیادی دارند. از اینرو پیش‌بینی کیفیت جریان رودخانه‌ها که پدیده‌ای غیر قطعی، تصادفی و تأثیرپذیر از برخی عوامل طبیعی و غیر طبیعی می‌باشد، نقش مهمی در مدیریت کیفی منابع آب ایفا می‌نماید. با توجه به نواقص موجود در داده‌های آماری می‌توان از نتایج مدل‌های شبیه‌سازی به منظور کشف نواقص، اصلاح یا تکمیل داده‌ها استفاده نمود. در راستای بررسی وضعیت کیفی یک منبع آبی، شاخص‌هایی برای کنترل کیفیت منابع آب در نظر گرفته می‌شود. جهت تحقق این امر، غلظت مواد جامد محلول (TDS) و هدایت الکتریکی (EC) ایستگاه هیدرومتری گراب واقع در رودخانه آب شیرین، برای پیش‌بینی و شبیه‌سازی تغییرات شوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مدل‌های پیش‌بینی، با حفظ پیوستگی زمانی از ورودی‌های تأخیری ماهانه کل جامدات محلول برای تخمین شوری استفاده شده است و در مدل‌های شبیه‌سازی به دلیل عدم لزوم حفظ پیوستگی زمانی و کاهش خطای مدلسازی‌ها، ترکیب تصادفی مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها به عنوان ورودی مدل مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه الگوریتم‌های هوشمند شبکه‌های عصبی مصنوعی و فازی-عصبی، برای مدل‌سازی سری‌های زمانی که شرایطی از قبیل ایستایی را برای به‌کارگیری تکنیک‌های کلاسیک ندارند، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتایج، حاکی از عملکرد تقریبا مشابه دو روش فوق با دقت قابل قبولی در مدل‌سازی پارامترهای کیفی حوضه مطالعاتی می‌باشد. در پایان با توجه به نتایج بدست آمده، مدل نروفازی در مقایسه با شبکه عصبی دارای عدم قطعیت کمتری در مقادیر خروجی می‌باشد؛ به طوری که در عرض محدوده‌ی اطمینان اکثر مدلسازی‌ها، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.

فصل اول: مفاهیم اولیه

1-1- مقدمه

یکی از مهم‌ترین عوامل توسعه هر منطقه در دسترس بودن منابع آب با کیفیت است. شناخت وضعیت آلودگی رودخانه‌ها سبب گردیده است، برنامه‌ریزی‌های مدیریتی به منظور کنترل کیفیت آب رودخانه‌ها در آینده از اهمیت بیشتری برخوردار ­گردد. پیش‌بینی کیفیت جریان رودخانه‌ها در بازه‌های زمانی آینده، با وجود تاثیرپذیری از برخی عوامل طبیعی و غیر طبیعی، نقش مهمی در مدیریت کیفیت منابع آب ایفا می‌نماید.

با پیش‌بینی نمودن کیفیت جریان رودخانه‌ها علاوه بر مدیریت بهره‌برداری منابع آب به منظور تأمین نیاز، و اجازه‌ی برداشت‌های کشاورزی و صنعتی بیشتر در بازه‌های زمانی که رودخانه از آلودگی بیشتری برخوردار است می‌توان با استفاده از مسیرهای انحرافی از ورود جریان‌های با بار آلودگی بالا که تأثیر نامطلوبی بر کیفیت آب مخازن دارد جلوگیری به عمل آورد. همچنین به دلیل وجود نقص داده‌های آماری در داده‌های کمی و کیفی ایستگاه‌های هیدرومتری می‌توان از نتایج مدل‌ شبیه‌سازی پارامترهای کیفی به منظور صحت، کشف نواقص، اصلاح یا تکمیل داده‌ها استفاده نمود. مدل‌های تجربی که بدون توجه به پارامترهای مورد استفاده، سعی در ایجاد رابطه‌ای بین داده‌های ورودی و خروجی دارند به مدل‌های هوشمند مشهور هستند. در واقع منطق فازی، محاسبات عصبی و الگوریتم‌های ژنتیک شالوده‌های علم محاسبات نرم را تشکیل می‌دهند. بر خلاف محاسبات سخت[1]، محاسبات نرم[2] با عدم قطعیت موجود در دنیای واقعی سازگار می‌باشد. می‌توان اصول پایه در محاسبات نرم را در قالب یک جمله و به صورت زیر بیان نمود:

«بهره برداری از تلورانس نادرستی، عدم قطعیت و حقیقت جزئی^[3] در راستای رسیدن به یک راه حل انعطاف پذیر، محکم و کم هزینه»[63]

در پیش‌بینی پارامترهای کیفی می‌توان از تاخیرهای زمانی همان پارامتر، به دلیل فراوانی و دسترسی بیشتر نسبت به سایر پارامترها از جمله دبی، دما، رنگ و … به عنوان ورودی‌های مدل استفاده کرد. در واقع یکی از روش‌های پیش‌بینی فرایندهای طبیعی و غیر طبیعی از جمله آلودگی، استفاده از سری‌های زمانی تاخیری همان پارامتر به عنوان پیش‌بینی کننده می‌باشد. 1- هدف اصلی در این تحقیق استفاده از مدل‌های هوشمند شبکه عصبی و فازی-عصبی در تخمین شوری یک گام زمانی آینده با بررسی تاثیر سری های زمانی تاخیری ماهانه، در منطقه مورد مطالعه می‌باشد.

2- در ادامه مسئله شبیه‌سازی TDS با استفاده از غلظت یون‌های مختلف موجود در آب، PH و دبی به عنوان ورودی مدل‌ها مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. تغییرات TDS با دیگر پارامترهای کیفی در رودخانه‌های مختلف محاسبه شده که در بین این پارامترها مجموع آنیون و مجموع کاتیون به عنوان ورودی‌های مدل شبیه‌سازی انتخاب شده است و نتایج مربوط به هر کدام از مدل‌ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

2-1- پیشبینی هیدرولوژیکی

پیش‌بینی^[1] در هیدرولوژی به معنی تخمین شرایط هیدرولوژیکی و هواشناسی در یک بازه زمانی خاص می‌باشد. پیش‌بینی‌های هیدرولوژیکی را می‌توان به دو دسته کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم نمود. پیش‌بینی‌های کوتاه مدت اغلب دارای افق زمانی در حد چند روز می‌باشند و به منظور هشدار و بهره‌برداری زمان واقعی سیستم‌های منابع آب به کار می‌روند. در مقابل پیش‌بینی‌های بلند مدت، دارای افق زمانی بیش از یک هفته تا یک سال می‌باشند و برای مدیریت منابع آب مانند تخصیص آب برای آبیاری و کاهش اثرات خشکسالی از طریق مدیریت منابع آب به کار می‌روند.

پیش‌بینی کوتاه مدت معمولاً از دقت بیشتری برخوردار بوده و آسان‌تر به دست می‌آید. روابط ریاضی و فیزیکی برای این پیش‌بینی‌ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته و قابلیت شبیه‌سازی بهتری دارند. در مقابل پیش‌بینی‌های بلند مدت به علل مختلف دارای خطای بیشتری بوده و از پیچیدگی‌های بیشتری در مدل‌سازی و شبیه‌سازی برخوردارند. به همین اندازه اهمیت آن‌ها برای یک سیستم مدیریت منابع آب بسیار زیاد می‌باشد به طوری که افزایش میزان اندکی از دقت در این پیش‌بینی‌ها فواید زیادی را عاید سیستم بهره برداری خواهد نمود. نخستین و بدیهی‌ترین فایده حاصل از پیش‌بینی‌ها با افق‌های زمانی بلند مدت، پویاتر شدن تصمیم گیری‌های مبتنی بر ذخیره و آزاد سازی آب می‌باشد [14].

از این رو پیش‌بینی‌های ماهانه و فصلی مربوط به پارامترهای کیفی رودخانه‌ها و تغییرات شوری جزء پیش‌بینی‌های بلند مدت محسوب می‌شود و نتایج حاصل از این پیش‌بینی‌ها در مدیریت کیفیت منابع آب اهمیت بسزایی دارد.

پایان نامه بررسی تخمیر و نیم پخت کردن و نگه داری نان سنگک به صورت منجمد و غیر منجمد

رساله دکتری

عنوان :
بررسی تخمیر، نیم پخت کردن و نگهداری نان سنگک به صورت منجمد و غیر منجمد

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  255  صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فهرست مطالب هشت

چکیده 11

فصل اول: مقدمه و بررسی منابع

1-1     مقدمه 12

1-2     نان 13

1-3     نان سنگک 14

1-4     اثر مراحل مختلف فرایند تولید نان بر کیفیت نهایی محصول 15

1-4-1 مخلوط کردن 15

1-4-2 تخمیر 19

1-4-3 پخت 22

1-5     ارزیابی خصوصیات رئولوژیکی خمیر 26

1-6     مروری بر مطالعات انجام شده در مورد رئولوژی خمیر 28

1-7     استفاده از آزمونهای نوسانی جهت ارزیابی خصوصیات رئولوژیک 30

1-7-1 کاربرد تنش و کرنش: 31

1-7-2 حالتهای عملیاتی معمول در تجهیزات آزمون نوسانی 38

1-7-3 کرنش در وسایل نوع چرخشی 42

1-7-4 داده های نوسانی معمولی 49

1-7-5 زمان کامل شدن یک تست نوسانی 57

1-8     بیاتی نان 57

1-9     نشاسته و کریستالیزاسیون مجدد آن 59

1-10   روش‌های بررسی و اندازه گیری بیاتی 60

1-10-1.................................... روشهای رئولوژیکی و ارزیابی خصوصیات بافتی 60

1-10-2.............................................................................................. آنالیز گرمایی 61

1-10-3................................................................................... ارزیابی میکروسکوپی 62

1-10-4............................................................................................ ارزیابی مولکولی 63

1-10-5................................................................................................... ارزیابی حسی 63

1-10-6............................................................................ بررسی خصوصیات الکتریکی 64

1-11   راهکارهای به تعویق انداختن بیاتی 64

1-11-1.............................................................................................. بهبود دهنده ها 64

1-11-2................................................................................................................ انجماد 66

1-11-3..................................................................................... بهبود فرایند تولید 67

1-11-4....................................................................................................... بسته بندی 67

1-11-5....................................................................... استفاده از تکنولوژی BOT 67

هشت

1-12   نانهای نیم پخته و اثر عوامل مختلف بر خصوصیات کیفی آنها 68

1-13   مدلسازی فرایند رتروگرداسیون 75

1-14   مطالعه سینتیک رتروگرداسیون نشاسته طی نگهداری با استفاده از تئوری آورامی 75

1-15   مطالعه اثر دما بر کریستالیزاسیون مجدد: 76

1-15-1......................................................................................................... محاسبه Q10 77

1-15-2........................................................................ استفاده از رابطه آرنیوس 77

1-15-3................................ استفاده از معادله ویلیام-فری-لاندل (WLF): 79

1-15-4.............................................................................. تئوری لوریتزن- هافمن 79

1-16   مروری بر مطالعات انجام شده در زمینه ارزیابی سینتیک بیاتی 83

1-16-1............... مطالعات انجام شده بر اساس استفاده از رابطه آورامی 83

1-16-2......... سایر مطالعات انجام شده در زمینه ارزیابی سینتیک بیاتی 87

1-17   تغییر حجم نان طی پخت 88

1-18   ارزیابی تخلخل و توزیع حفرات در نان و تأثیر عوامل مختلف بر آن 92

1-19   استفاده از روش توموگرافی پرتو ایکس جهت بررسی ساختار حفرات در نان 94

فصل دوم: مواد و روشها

2-1     دستگاهها و وسایل مورد استفاده 97

2-1-1 دستگاههای استفاده شده 97

2-1-2 مواد مصرفی 99

2-2     آزمونهای شیمیایی بر روی آرد 99

2-3     آزمونهای کیفی آرد 100

2-3-1 اندازه گیری گلوتن مرطوب، گلوتن خشک و گلوتن ایندکس 100

2-3-2 اندازه گیری عدد فالینگ 101

2-3-3 آزمون فارینوگراف و تعیین میزان جذب آب آرد 101

2-4     ارزیابی تغییرات رئولوژیک خمیر سنگک در شرایط مختلف تخمیر 102

2-4-1 تهیه خمیر 102

2-4-2 انجام تستهای نوسانی مناسب جهت ارزیابی خواص رئولوژیک خمیر سنگک 102

2-5     تهیه نمونه های نان سنگک نیم پخته و کاملاً پخته 103

2-5-1 تهیه خمیر 103

2-5-2 تخمیر 104

2-5-3 شکل دهی خمیر 104

2-5-4 پخت 104

2-5-5 نیم پخت کردن 105

2-5-6 سرد کردن و بسته بندی 105

2-5-7 نگهداری 105

2-5-8 مرحله پخت نهایی در نانهای نیم پخته 105

2-6     ارزیابی شدت بیاتی در نانهای کاملاً پخته و نیم پخته طی نگهداری 106

2-6-1 روش آنالیز گرمایی جهت ارزیابی بیاتی 106

2-6-2 روش آنالیز بافت جهت ارزیابی بیاتی 108

نه

2-7     ارزیابی سینتیک بیاتی نانهای سنگک درشرایط مختلف پخت و نگهداری 108

2-7-1 ارزیابی سینتیک سفت شدن نانهای سنگک بر اساس معادله آورامی 109

2-7-2 ارزیابی سینتیک کریستالیزاسیون مجدد بر اساس معادله آورامی 109

2-7-3 ارزیابی سینتیک سفت شدن بر اساس مدل درجه اول 110

2-7-4 ارزیابی سینتیک تغییرات آنتالپی ذوب آمیلوپکتین بر اساس مدل درجه اول 111

2-8     تعیین پروفیل دما- زمان طی پخت و برآورد سرعت حرارت دهی در شرایط پخت مختلف 112

2-9     بررسی تغییرات ضخامت خمیر نان سنگک طی پخت 112

2-10   ارزیابی اثر دمای پخت بر میزان تخلخل و توزیع حفرات در نانهای کاملاً پخته و نیمه پخته 113

2-10-1............................. اندازه گیری تخلخل با استفاده از پیکنومتر گازی 113

2-10-2................................................................................... توموگرافی پرتو ایکس 113

2-11   طرح آماری مورد استفاده 114

فصل سوم: نتایج و بحث

1-3     آزمون‌های انجام شده روی نمونه آرد مورد استفاده 115

3-1-1 ویژگیهای شیمیائی نمونه آرد 115

3-1-2 آزمونهای کیفی آرد مورد استفاده 116

3-2     آزمون‌های رئولوژیکی انجام شده برروی خمیر سنگک 116

3-2-1 تعیین بازه رفتار خطی خمیر سنگک 116

3-2-2 بررسی اثر دما و زمان تخمیر بر خصوصیات رئولوژیک خمیر سنگک 118

3-3     بررسی اثر دمای پخت بر خصوصیات کیفی نانهای سنگک نیم پخته و کاملاً پخته پس از پخت 126

3-4     بررسی اثر دمای پخت و دمای نگهداری بر بیاتی نانهای سنگک نیم پخته و کاملاً پخته 128

3-4-1 بررسی اثر نگهداری به صورت منجمد بر خصوصیات کیفی نانهای سنگک نیم پخته و کاملاً پخته 129

3-4-2 بررسی اثر نگهداری در دمای بالای صفر ( 4 و ˚C 20) بر خصوصیات کیفی نانهای سنگک نیم پخته و کاملاً پخته 130

3-5     بررسی پروفیل زمان- دما در خمیر نان سنگک طی پخت و اثر دمای پخت و بستر پخت بر آن 138

3-6     ارزیابی اثر نوع بستر پخت (بستر سنگ ریزه و بستر فلزی) بر خصوصیات کیفی نان سنگک پس از پخت 141

3-7     ارزیابی اثر نوع بستر پخت (بستر سنگ ریزه و بستر فلزی) بر خصوصیات کیفی نان سنگک طی دوره نگهداری در دمای ˚C20 142

3-8     ارزیابی سینتیک بیاتی نانهای سنگک درشرایط مختلف پخت و نگهداری 149

3-8-1 استفاده ازمعادله آورامی جهت بررسی سینتیک بیاتی 149

3-8-2 بررسی سینتیک بیاتی با استفاده مدل سینتیکی درجه اول با عامل محدود کننده 154

3-9     بررسی تغییرات ضخامت خمیر نان سنگک طی پخت و اثر دمای پخت بر آن 161

3-10   ارزیابی اثر دمای پخت بر میزان تخلخل و توزیع حفرات در نانهای سنگک کاملاً پخته و نیمه پخته با استفاده از دو روش پیکنومتری گاز هلیوم و توموگرافی پرتو ایکس 163

فصل چهارم: نتیجه گیری 170

مراجع 174

چکیده

نان تازه دارای زمان ماندگاری کوتاهی است و کیفیت آن به شدت به فاصله ی بین پخت و مصرف وابسته است. در حال حاضر بخش قابل توجهی از گندم تولیدی کشور به طرق مختلف ضایع می گردد که بخش مهمی از ضایعات، مربوط به بیاتی سریع نانهای سنتی است. در میان نانهای سنتی تولیدی در کشور، نان سنگک به دلیل کیفیت عطر و طعمی ممتاز و نیز ارزش غذایی بالا، جذابیت و قابلیت فراوانی جهت صنعتی شدن داراست. نان سنگک نوعی نان مسطح است که بر روی سطح ریگهای داغ پخت می شود. برای کاهش ضایعات و بهبود دسترسی مصرف کنندگان به نان سنگک تازه پخت شده با یک کیفیت تغذیه ای و ارگانو لپتیک مناسب، تولید و عرضه آن بصورت نیم پخته و منجمد می تواند راه حلی مناسب باشد. بررسی منابع نشان می دهد که مطالعات اندکی در زمینه نیم پخت کردن نان های ایرانی و بخصوص نان سنگک و شناخت پدیده های در گیر در تولید آنها انجام شده است. تولید نان نیم پخته شامل مراحل متعددی است و چگونگی انجام هر یک از این مراحل می تواند اثر قابل توجهی بر کیفیت محصول نهایی بگذارد. لذا در این تحقیق سعی شد به مطالعه مراحل تخمیر، نیم پخت کردن و نگهداری در تولید نان سنگک پرداخته شود.

در بخش اول این تحقیق اثر شرایط مختلف تخمیر بر خصوصیات رئولوژیک خمیر سنگک مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس اثر شرایط پخت و نگهداری بر خصوصیات کیفی و بیاتی نانهای سنگک مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه اثر ترکیب نوع پخت (پخت کامل یا نیم پخت کردن)، شرایط پخت (دما (280، 310 و ˚C340)- زمان)، دمای نگهداری (اتاق، یخچال و فریزر) و بستر پخت (بستر سنگ ریزه و بستر فلزی) بر بیاتی نان سنگک از طریق ارزیابی خصوصیات رئولوژیک (میزان سفتی (حاصل از تست فشردگی) و مقدار مقاومت برشی (حاصل از تست برشی کرامر))، خصوصیات گرمایی (شامل میزان آب قابل انجماد و کریستالیزاسیون مجدد آمیلوپکتین)، میزان تخلخل و توزیع حفرات مورد بررسی قرار گرفت.

در زمینه ارزیابی خصوصیات رئولوژیک خمیر، افزایش زمان و دمای تخمیر منجر به کاهش مدول ذخیره و مدول افت طی تخمیر گردید که سرعت کاهش مدول الاستیک بیشتر بود. نتایج نشان داد که افزایش G' و G" بعنوان تابعی از فرکانس در دامنه خطی از روابط توانی تبعیت می نماید. نتایج بررسی ها نشان داد که انجماد و نیم پخت کردن باعث کنترل بیاتی در نانهای سنگک شدند. میزان سفتی و آنتالپی ذوب کریستالهای آمیلوپکتین در نانهای کاملاً پخته طی نگهداری در دو دمای 4 و ˚C20 افزایش یافت. مقدار آب غیر قابل انجماد در نانهای کاملاً پخته به طور معنی دار با افزایش زمان نگهداری و کاهش زمان پخت افزایش یافت. سرعت افزایش آب غیر قابل انجماد در نانهای کاملاً پخته بالاتر از نانهای نیم پخته بود. این امر بدین معناست که علاوه بر کریستالیزاسیون آمیلوپکتین، دلیل دیگری برای افزایش آب غیر قابل انجماد باید وجود داشته باشد. علاوه بر این نگهداری در دمای ˚C4 در مقایسه با نگهداری در ˚C 20 باعث افزایش آنتالپی ذوب کریستالهای آمیلوپکتین شد. در حالیکه افزایش آب غیر قابل انجماد در ˚C20 بالاتر از ˚C4 بود. پخت سنگک بر روی سنگ ریزه های داغ سرعت حرارت دهی را نسبت به پخت بر روی بستر فلزی افزایش داد. سرعت حرارت دهی بالا منجر به تغییر در مقادیر رطوبت و سینتیک بیاتی نان سنگک طی نگهداری گردید. سرعت حرارت دهی بر فرایند ژلاتینه شدن نشاسته از طریق تغییر در شدت بی نظمی کریستالهای آمیلوپکتین، باد کردگی گرانولها و نشت آمیلوز تأثیر می گذارد. همچنین بر کریستالیزاسیون مجدد نشاسته و سینتیک بیاتی پس از پخت مؤثر می باشد. سینتیک بیاتی نانهای پخته شده بر روی بستر سنگ ریزه و بستر فلزی متفاوت بود و سفتی نانهای پخته شده بر روی بستر سنگ ریزه به طور معنی داری نسبت به نانهای پخته شده بر روی بستر فلزی طی نگهداری کمتر بود؛ اگر چه مقدار رطوبت نانهای پخته شده بر روی بستر فلزی بالاتر از نانهای پخته شده بر روی بستر سنگ ریزه بود. نتایج بررسی ها همچنین نشان داد که برای توصیف سینتیک سفت شدن و کریستالیزاسیون مجدد آمیلوپکتین در نان سنگک می توان از دو مدل آورامی و مدل سینتیکی درجه اول با عامل محدود کننده استفاده نمود. مقادیر تخلخل محاسبه شده به روش پیکنومتری با گاز هلیوم نسبت به مقادیر تعیین شده با روش توموگرافی به واقعیت نزدیکتر بودند. دمای پخت و نیم پخت کردن بر دامنه اندازه سلولهای هوا و نیز نحوه توزیع آنها تاثیر گذار بودند.

واژه‌های کلیدی: : نان سنگک، خواص رئولوژیک خمیر، نان نیم پخته، سینتیک بیاتی، کریستالیزاسیون مجدد آمیلوپکتین، دمای نگهداری، شرایط پخت، توموگرافی پرتو ایکس.