• کلیات

 

 

 

شهر به‌ عنوان‌ عالی‌ترین‌ نوع‌ مجتمع‌ زیستی‌ انسان‌ تحت‌ تاثیر عوامل‌ مختلف‌ فرهنگی‌، اجتماعی‌ و اقتصادی‌، اقلیمی‌ و … در گذر زمان‌ اشكال‌ فضائی‌ خاصی‌ پیدا كرده‌اند. مطالعه و شناخت مؤلفه­ ها و عوامل موثر در شکل­ گیری و توسعه شهرها، از مهمترین مباحثی است که از گذشته­های دور توجه اندیشمندان مختلف در رشته­های مرتبط را به خود معطوف داشته و نظریه­ها و مدل­های مختلفی جهت تحلیل این پدیده ارائه گردیده شده است. ساخت‌ فضائی‌ هر شهر از یك­سو نمایانگر هماهنگی‌ فضای‌ كالبدی‌ شهر با شرایط‌ و عوامل‌ مزبور و از سوی‌ دیگر گویای‌ چگونگی‌ جریان‌ فعالیت­های‌ اصلی شهر می‌باشد.

 

ساخت[1] یک مفهوم کلی و دارای کاربرد وسیع در علوم اجتماعی می­باشد. در برداشتی عام، یک ساخت اجتماعی مجموعه یا کلی است اجتماعی، متشکل از اجزایی سازمان یافته، کم و بیش وابسته به هم و دارای پیوندی بادوام با یکدیگر(بیرو، 1366: 382). بدین ترتیب هرگاه میان عناصر و اجزای یک مجموعه که کلیت آن مورد نظر است رابطه­ای نسبتاً ثابت و پابرجا برقرار باشد، به مفهوم ساخت و انسجام دست یافته می­ شود.

 

امروزه بحران­های گوناگونی شهرهای ما را تهدید می­نماید و انسجام شهری در معرض اغتشاش و بی­سامانی قرار گرفته است. وحدت و هویت شهری – که از مشخصه های ویژه شهرسازی کهن ماست- کم کم به بوته فراموشی سپرده می­ شود. آشفتگی و عدم انسجام ساختار شهر با گسترش شبكه ارتباطی سواره و تسلط خودرو در شهرهای ما به حدی افزایش یافته كه زندگی اجتماعی و آئین شهروندی بیش از گذشته در معرض خطر قرار گرفته و انسان­مداری و انسان­گرایی را تحت الشعاع خود قرار داده است. سواره­ها و پیاده­ها در كشمكشی دائمی در تمامی عرصه ­های شهری درگیر شده ­اند.

 

نیازهای جدید باعث تغییر ساختار شهرها شده و فرصت انطباق ساختار قدیم با عملکرد جاری از شهرها گرفته شده است. این عوامل به تدریج باعث تضعیف ساختار و استخوانبندی شهر شده و در نهایت انتظار جدایی و تکه تکه شدن آن می­رود. از همین رو ساماندهی نظام حركتی و ساختار فعالیت­های شهری به طور موازی و هماهنگ، به نحوی كه مسیرهای حركتی شهر به صورت یک كل منسجم و یکپارچه عمل نماید و ادراك شوند، كاملا ضروری است.

 

با توجه به اهمیت نقش عناصر و پیکره­های ساختاری شهر در انسجام فضایی-كالبدی بافت شهری، این پژوهش درصدد آن می­باشد تا مفهوم استخوانبندی را با تاکید بر عناصر اصلی شکل دهنده ساختار شهر تبیین نماید و تاثیر این ویژگی را در ایجاد یک ساختار منسجم پیرامون یکی از شهرهای شمالی کشور؛ شهر گرگان، مورد بررسی قرار دهد.

 

 

 

 

 

 

• طرح مسئله

 

 

 

اولین فعالیت در هر پژوهشی انتخاب و بیان مساله پژوهش می­باشد (خورشیدی و قریشی, 1381: 40). یک مساله زمانی­که صورت خارجی پیدا می­ کند که احساسی به پژوهشگر مبنی بر اینکه پدیده­ای یا رویدادی درست نیست یا آنطور که باید باشد، نیست یا نیاز به تبیین بیشتری دارد، دست دهد (دلاور،1382: 78) و بیان آن مرحله اقدام را برای تحقیق مهیا می­سازد.

 

گسترش روز افزون شهرها، اقدامات عاجل عمرانی را طلب می­نماید و شهر ناگزیر از پذیرفتن تغییرات می­باشد. عدم شناخت و درک ساختار و استخوانبندی شهرها و عدم تلاش درحفظ و ساماندهی آن، موجب بروز لطمات فراوانی به ارزش­های نهفته در شهرها و الگوهای شهرسازی گردیده است. (حمیدی, 1376: 4)

 

اقدامات شهرسازانه دردوره پهلوی که شامل خیابان کشی­های وسیع بود باعث ازهم گسیختگی استخوانبندی قدیمی اکثر شهرهای ایران گردید. لذا آگاهی و تسلط طراحان وسیاست­گذاران، از ساختار گذشته و حال شهرها امری ضروری می­باشد.

/%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%d8%b3%db%8c%d8%b1-%d8%aa%d8%ad%d9%88%d9%84-%d9%88-%d8%b9%d9%88%d8%a7%d9%85%d9%84-%d9%85%d8%a4%d8%ab%d8%b1-%d8%a8%d8%b1-%d8%a7%d8%b3%d8%aa%d8%ae/

 

 

 

این نکته که توسعه شهرها تا چه اندازه بر مبنای استخوانبندی می­باشد، مسئله­ای است که در این پژوهش پیرامون شهر گرگان، به عنوان مجموعه شهری دارای پتانسیل، بدان پرداخته خواهد شد.

 

دردوران اخیر پراگندگی عناصر شهری و فعالیت­های عمومی به عبارت دیگر تغییر الگوی ساختاری مراکز و بخش­های عمومی شهر در سازمان مرکز شهر و استخوانبندی اصلی آن موجب اغتشاش گریده است. فقدان سیاست­های صحیح توسعه و نابسامانی توزیع کاربری­های شهری موجب ازهم گسیختگی در استخوانبندی اصلی شهرها که برخوردار از وحدت و یکپارچگی و پیوند مناسب بوده اند، شده است. از مشکلات اساسی دیگر ناشی از ساختار فضایی نامناسب، توسعه و رشد بی­رویه می­باشد. این رشد بی­رویه ناشی از اثر متقابل و پیچیده بین نیروهای بازار، سرمایه ­گذاری­های عمومی و اجرای نامناسب ضوابط و مقررات بوده است.

 

همچنین در عصر حاضر، آشفتگی و عدم انسجام ساختار شهر با گسترش شبكه ارتباطی سواره و تسلط خودرو در شهرهای ما به حدی افزایش یافته كه زندگی اجتماعی و آئین شهروندی بیش از گذشته در معرض خطر قرار گرفته و انسان مداری را تحت الشعاع خود قرار داده است. سواره­ها و پیاده­ها در كشمكشی دائمی در تمامی عرصه ­های شهری درگیر شده ­اند.

 

نیازهای جدید باعث تغییر ساختار شهرها شده و فرصت انطباق ساختار قدیم با عملکرد جاری از شهرها گرفته شده است و به تدریج باعث تضعیف ساختار و استخوانبندی شهر شده و در نهایت انتظار جدایی و تکه تکه شدن آن می­رود. از همین­رو ساماندهی نظام حركتی و ساختار فعالیت­های شهری به طور موازی و هماهنگ، به نحوی كه مسیرهای حركتی شهر به صورت یک كل منسجم و یکپارچه عمل نماید و ادراك شوند، كاملا ضروری است.

 

طراحی کل شهر در مقیاس بزرگ ممکن نیست. از نظر اقتصادی و اجرایی نیز غیر این اقدام غیر عملی می­نماید و از طرف دیگر مطلوب هم نیست؛ زیرا موجب ایستایی، عدم امکان رشد و ایجاد تصور کلی  توسط ساکنین شهر می­ شود. لذا ضرورت طراحی و ساماندهی استخوانبندی شهر به شیوه­ای که وسیله ایجاد یک حوزه مشترک و ارتباطی بین عناصر خاص شود، مطرح می­گردد. برای جلوگیری ازافزایش نابسامانی­ها در شهر ضروری است، اقدامات منفرد و پراکنده در ارتباط با یکدیگر قرار گرفته و ساختاری واحد و یکپارچه درکلیت شهر به وجودآورد (حمیدی، 1376: 5). ساماندهی استخوانبندی شهر، فرصتی را پدید می­آوردکه تمام عملکردهای شهری و انواع ارتباطات انسانی در یک شبکه درهم تنیده و نزدیک به هم قرار گیرند.

 

ضرورت طرح موضوع شناخت و ساماندهی استخوانبندی اصلی شهرها، از دو نقطه نظر مطرح است.

 

نخست آنکه بی توجهی به استخوانبندی شهرها به ویژه در شهرهای کهن، چه عواقبی را در پی داشته است و دیگر آنکه با توجه به شرایط کنونی چه روشی می ­تواند برای ساماندهی و توسعه شهرها دارای حداکثر کارایی باشد.

 

توسعه شهری همواره تحت تاثیر نیروهای اقتصادی بیرونی است و بقاء آن بستگی به راه حل­های خلاق و سریع برای مسائل و مشکلاتی که در طی زمان پیش می ­آید دارد.

 

از نقطه نظر اقتصادی، شهر یک بازارکار و بازار مصرف بزرگ است و ساختار فضایی ناکارامد باعث پراکندگی بازار کار و فعالیت و در نتیجه تحمیل هزینه اضافی از لحاظ جا به ­جایی (حمل و نقل) و کاهش درآمد و … می­ شود و نیز می ­تواند باعث پایین آمدن کیفیت زیست محیطی شود که همه این عوامل باعث غیرقابل رقابتی گردیدن شهر می­ شود.

 

ازضرورت­های دیگر ساماندهی شهر براساس احیاء استخوانبندی این نکته می­.باشد که اگر در روند رشد کلان شهرها، توسعه به سوی نواحی حومه­ای صورت گیرد، جایی که مظاهر شهری پراکنده پراکندگی بسیاری می­یابند، مراکز قدیمی نهایتاً از اعتبار خواهند افتاد و همه فعالیت­های شهری به صورت پراکنده، درسراسر منطقه گسترده می­شوند.

 

به تدریج درهیچ کجا گره شهری وجود نخواهد داشت و هیچ محدوده­ای به عنوان هسته مرکزی شهر قابل درک نخواهد بود و این عامل موجب کاهش روابط اجتماعی و تعاملات بین شهروندان می­گردد.

 

برخی فضاها و عملکردهای شهری می­توانند موجد خوانایی شهر و تمایز آن شده و بیان کننده هویت ملی و برانگیزنده احساس غرور در مردم شهر شوند، که تعداد این نوع عناصر در شهرهای کشور ما، ایران؛ کم نیست. اما باید دید در طول ادوار گذشته و رشد سریع این شهرها آیا به استخوانبندی اصلی شهر توجهی شده است؟! باید دید این شهر به عنوان مرکزی که سالانه جاذب گردشگران بسیاری است و جمعیت عدیده­ای را درخود جای داده، تا چه حد در توسعه­های اخیر خود ارتباطات فضایی استخوانبندی را مدنظر قرارداده است؟ آیا این توجه موجب تقویت آن شده و یا موجب تضعیف گردیده است؟

 

 

 

 

 

 

• اهداف تحقیق

 

 

 

اهداف و پیامدهای این تحقیق را می توان در دو بخش و رده در نظر گرفت :

 

1- اهداف کلان و راهبردی                                                 2- اهداف اجرایی و عملیاتی

 

 

 

الف : اهداف کلان

 

هدف کلان این طرح را می توان « بررسی سیر تحول استخوانبندی شهر گرگان و شناخت عوامل تاثیرگذار بر شکل گیری آن و ارائه طرح ساماندهی » اشاره نمود.

 

 

 

ب : اهداف اجرایی و عملیاتی

 

اهداف اجرایی و عملیاتی ساماندهی استخوانبندی شهر را می توان به شرح زیر اشاره نمود :

 

 

• شناخت معیارها و عوامل اصلی ساختار شهر گرگان در جهت تقویت استخوانبندی اصلی شهر؛

 

• بررسی شیوه شکل گیری استخوانبندی اصلی شهر گرگان به منظور دستیابی به معیارهای استخوانبندی اصلی شهر ؛

 

• دستیابی به الگوی مطلوب سازماندهی استخوانبندی شهر گرگان به منظور تقویت جایگاه شهر به عنوان مرکز استان.

 

 

 

 

 

 

 

 

• سؤالات تحقیق

 

 

 

 

• عناصر مهم و تاثیرگذار بر شکل گیری و تقویت استخوانبندی شهر گرگان کدامند؟

 

• الگوی شکل گیری و تغییر استخوانبندی شهر گرگان به چه شیوه ای می­باشد؟

 

• چه الگویی می تواند موجب ارتقاء جایگاه شهر گرگان در استان را به عنوان مرکز سیاسی – اداری شود ؟

 

[1] Structure

 

 

• طبیعت تعادل

تعادل شرطی از سکون است که در آن هیچ تغییری در خواص کلان یک دستگاه با زمان روی نمی‌دهد این دلالت برموازنه بین همه عواملی دارد که ممکن است موجب تغییر گردند در عرف مهندسی، فرضیه تعادل زمانی مورد تایید است که منتهی به نتایج دقیق و رضایت بخش گردد. به عنوان مثال، در جوش آور یک ستون تقطیر، عموماٌ فرض بر تعادل بین فازهای بخار ومایع قرار داده می‌شود. برای شدت‌های تبخیر معین این یک تقریب است لکن خطای مهمی در محاسبات مهندسی ایجاد نمی کند. در یک دستگاه حاوی مقادیر ثابتی از مواد شیمیایی که شامل فازهای مایع و بخار در تماس نزدیک بوده (و نیز کاملاً عایق است)، هیچ تمایلی به تغییر در دستگاه وجود ندارد. دما، فشار و اجزاء فاز به مقادیر نهائی خود رسیده و از آن پس ثابت باقی خواهند ماند
بنابراین دستگاه در تعادل است. معذالک، درسطح خرد، شرایط ساکن نمی‌باشد. مولکول‌های تشکیل دهنده یک فاز در یک لحظه معین مشابه مولکول‌هایی که در لحظه دیگر در آن فاز قرار دارند نخواهند بود. مولکول‌هایی که دارای سرعت زیاد بوده و در نزدیکی مرز بین فازها قرار دارند بر نیروهای سطحی غلبه کرده و به فاز دیگر عبور می نمایند. در هر حال شدت متوسط عبور مولکول‌ها در هر دو جهت مشابه بوده و هیچ گونه انتقال خالص مواد بین فازها موجود نخواهد بود.
 
1-2- قانون فاز- فرضیه دوهم
قانون فاز برای دستگاه های عاری از واکنش، از کاربرد یک قانون جبری حاصل می‌شود. تعداد متغیرهای قانون-فاز که برای ثابت نمودن حالت متمرکز[2] یک دستگاه در تعادل بطور دلخواه مشخص می‌شود، درجه آزادی نامیده می‌شود و اختلاف بین تعداد کل متغییر‌های قانون-فاز و تعداد معادلات مستقل است که می‌توان برای ارتباط دادن این متغییرها نوشت.
حالت متمرکز یک دستگاه PVT که حاوی N ماده شیمیایی وπ فاز در تعادل است، توسط دما، فشار و N-1 جزء مولی برای هر فاز مشخص می‌گردد. اینها متغییر‌های قانون فاز بوده و تعدادشان 2+(N-1)(π) است. جرم فازها، در مقوله متغیرهای قانون فاز نیست زیرا هیچ گونه نفوذی بر حالت متمرکز دستگاه ندارند.
معادلات تعادل-فاز که ممکن است برای مرتبط نمودن متغیرهای قانون فاز نوشته شوند بوسیله معادلات(1. 1) ویا (2. 1) داده می‌شوند:
هر یک از این مجموعه‌ها دارای(π-1)(N) معادله تعادل- فاز مستقل است. این معادلات ارتباط دهنده متغیرهای قانون-فاز هستند زیرا پتانسیل شیمیایی وفوگاسیتی‌ها توابعی از دما، فشار و جزء مولی اجزاء می‌باشند. اختلاف بین تعداد متغیرهای قانون- فاز و تعداد معادلات ارتباط دهنده آنها درجه آزادی نامیده می‌شود:

/%d8%af%d8%a7%d9%86%d9%84%d9%88%d8%af-%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%da%a9%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d9%86%d8%a7%d8%b3%db%8c-%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d8%af%d9%be%d8%af%db%8c%d8%af%d9%87/

 

 

(3. 1)                                                        F=2+(N-1)(π)-(π-1)(N)
معادله فوق به معادله(1-4) ساده می‌شود.
(4. 1)                                                                                                         F=2-π+N
قضیه دوهم قانون دیگری است مشابه قانون فاز لکن با شهرت کمتر. این قانون برای دستگاه های بسته که برای آنها حالت غیر متمرکز[3] همانند حالت متمرکز دستگاه ثابت است بکار می رود که در آن اختلاف بین تعداد متغیرها و تعداد معادلات برابر 2 می گردد که بر مبنای این نتیجه قضیه دوهم اینگونه بیان می‌شود:
برای هر دستگاه بسته ای که ابتدا از اجرام معینی از مواد شیمیایی توصیف شده تشکیل گردیده باشد، حالت تعادل هنگامیکه هر کدام از دو متغیر مستقل ثابت گردند، کاملاً تعیین می‌شود.
 
1-3- اهمیت تعادلات فازی بخار- مایع
امروزه اکثر فرایندهای که در صنایع شیمیایی، نفت و گاز و صنایع مرتبط با آن انجام می‌گیرد مربوط به تعادلات بخار مایع می‌شود. از این رو شناخت تعادلات بخار مایع و همچنین ترکیب مواد و پارامترهای موثر در آن کمک شایانی به پیشرفت صنایع مختلف خواهد کرد.
محاسبات مربوط به چاه‌های نفت، محاسبات تقطیر، محاسبات مربوط به پالایشگاه‌های نفت همه و همه مربوط به تعادل بخار مایع می‌باشد، که اگر میزان مواد مختلف در فاز بخار و مایع برای هر ماده خاص قابل پیش‌بینی باشد می‌توان بهترین شرایط دمایی و فشار را ایجاد کرد تا ماده مطلوب در بشترین غلظت خود بوده و در عین حال کمترین میزان مصرف منابع انرژی و مالی و انسانی را داشته باشد. 2]و[1
بسیاری از فرایند‌های جد اسازی مانند تقطیر، جذب و استخراج و فرایند تزریق گاز برای ازدیاد برداشت نفت مربوط به تعادل بخار مایع می‌باشد. در نتیجه شناخت تعادلات فازی همچون بخار- مایع و مایع – مایع و بخار – مایع – مایع در فشار بالا به عنوان اولین قدم در طراحی فرایند، نقش مهمی در طراحی و عملکرد این فرایندها دارد.
یکی از روش‌های ازدیاد برداشت نفت تزریق آب، نیتروژن و یا گاز طبیعی می‌باشد. اجرای بهینه این فرایندها به داشتن اطلاعات گسترده در مورد تعادلات فازی این سیستم‌ها نیاز دارد. برای انجام محاسبات تعادلی بخار-مایع در فرایند‌های شیمیایی از روش‌های مختلفی، مانند مدلسازی ترمودینامیکی و روش‌های نوینی مانند شبکه عصبی استفاده می‌شود.
 
1-4- روش‌های مدلسازی
در یک دسته‌بندی کلی روش‌های مدلسازی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد. :
در دسته اول که روش کلاسیک نامیده می‌شود هدف ارائه روابطی برای محاسبه پارامترهای مورد مطالعه است. این روابط یا روابط نیمه تجربی هستند یا روابط کاملاً نظری مدل‌های نیمه تجربی، اگر چه برای هر سیستم مجزا دقت خوبی دارند اما از قدرت تعمیم پذیری برخوردار نیستند در حالی که روابط نظری اگر چه از قدرت تعمیم برخوردارند ولی معمولاً به سختی قابل استفاده هستند در این پژوهش از روش Peng-Rabinson و روش   UNIQUAC / Peng-Rabinson برای مدلسازی تعادل بخار مایع استفاده شده است.
در دسته دوم که بطور کلی روش‌های نوین نامیده می‌شود، هدف پیداکردن روابط پنهان بین ورودی و خروجی مسئله، بر اساس روش‌های نوین ریاضی است. یکی از مهمترین روش‌ها در این حوزه روش شبکه عصبی است که از سیستم آموزش انسان الهام گرفته است. این روش اگر چه دقت مناسبی دارد اما پاره‌ای از نواقص از قبیل وجود نقاط مینیمم موضعی و همچنین سختی پیدا کردن ساختار بهینه موجب شده است که محققین در صدد رفع این موانع باشند، با این حال شبکه عصبی در اکثر موارد خطای کمتری نسبت به روش‌های کلاسیک داشته که بطور مفصل در ادامه توضیح داده خواهد شد.
[1]Duhem
[2]intensive
[3]Extensive

امروزه آگاهی مردم نسبت به مزایای خوراکی آبزیان و فرآورده‏های حاصل از آنها به طور روزافزون در حال افزایش است. ویژگی‏هایی همچون پروتئین مرغوب و چربی‏هایی با اسید چرب غیر اشباع که با کاستن از خطر بیماری‏های قلبی عروقی سبب تندرستی مصرف کننده می‏شوند از جمله مزایای مصرف آبزیان است. آبزیان همچنین به آسانی در دستگاه گوارش انسان هضم می‏شوند و منبع بسیاری از عناصر خوراکی بشمار می‏روند (لوند[1]، 2013). در میان آبزیان برخی به سبب برخورداری از گوشت بیشتر و کیفیت خوراکی بهتر طرفداران بیشتری جهت مصرف دارند. با توجه به اینکه ذخایر این آبزیان محدود است، از این رو برای بهره ­برداری پایدار باید صید آنها را محدود و از سایر آبزیان نیز استفاده کرد. البته سایر ماهی­های با ارزش اقتصادی کمتر، به سبب دارا بودن ویژگی‏هایی همچون گوشت تیره، مقادیر بالای اسید‏های چرب غیر اشباع[2] و فساد سریع، اندازه کوچک، پروتئین‏های سارکوپلاسمی زیاد و مشکلات فرآوری دشواری‏هایی را جهت مصرف خوراکی به­دنبال دارند که از آن جمله می­توان به ماهیان کوچک سطح­زی اشاره کرد. از این رو پژوهش بر روش‏های فرآوری ماهیان کوچک سطح­زی، که منجر به تولید محصولات خوراکی با استفاده مستقیم انسانی باشند، ضروری به نظر می‏رسد.

 

یکی از ماهی‏هایی که در کنار قیمت پایین و ارزش خوراکی بالا، مصرف انسانی پایینی دارد ماهی کیلکا معمولی (Clupeonella cultiventris caspia) می‏باشد (خوش‏خو[3] و همکاران، 2010). تاکنون تلاش­ های بسیاری در زمینه فرآوری این ماهی با ارزش صورت گرفته است (معینی، 1381؛ معینی و همکاران، 1385) اما مصرف انسانی آن همچنان پایین است. خشک کردن پروتئین ماهی یکی از روش­هایی است که در کشورهای جنوب شرق آسیا جهت کاهش هزینه جا به ­جایی و افزایش مدت ماندگاری پروتئین ماهی بکار گرفته شده است (پارک، 2005). روش­های مختلف استخراج پروتئین ماهی و خشک کردن آن مورد بررسی پژوهشگران قرار گرفته­اند (شویک­لو[5]، 2013). هدف نخست از انجام این پروژه بررسی روش­های مختلف استخراج پروتئین و تولید پودر پروتئین از ماهی کیلکا به­منظور ایجاد ارزش افزوده و بالا بردن مصرف انسانی آن بود. پس از دستیابی به روش بهینه تولید پودر پروتئین ماهی کیلکا هدف دوم این پروژه غنی­سازی پاستا با پودر پروتئین ماهی بود.

 

 

 

1-2- کلیات

 

1-2-1- پروتئین

 

پروتئین‏ها مولکولهای بزرگ، پیچیده و متنوعی هستند که منبع اسیدهای آمینه ضروری و غیرضروری بشمار می‏روند. مصرف منظم آنها برای رشد، بقا و تندرستی انسان ضروری می‏باشد. این مولکولهای بزرگ در ساختمان تمام مواد زنده وجود دارند (کرامت، 1387). پروتئین‏ها چه از نظر کاربردی و چه از نظر خوراکی جزء ترکیبات اصلی غذایی می‏باشند. آنها اجزاء ساختاری سلول‏های بدن را شکل داده و همچنین به عنوان آنزیم در غشاء سلولی و هورمون‏ها عمل می‏نماید. اسید‏های آمینه پروتئین‏ها به عنوان پیش ماده برای اسیدهای نوکلئیک، هورمون‏ها، ویتامین‏ها و سایر مولکولهای مهم عمل می‏کند. پروتئین گوشت ماهی از نظر حلالیت[6] و ویژگی‏های کاربردی[7] به سه گروه پروتئین‏های محلول در آب[8]، پروتئین‏های محلول در محلول نمکی[9] و پروتئین‏های بافت پیوندی[10] بخش‏بندی می‏شوند (رضوی شیرازی، 1380). بیشترین میزان پروتئین‏های ماهی در پروتئین‏های محلول در محلول نمکی قرار می‏گیرند. هرچند میزان پروتئین گوشت یک ماهی خاص، با توجه به دوره تخم‏ریزی و شرایط تغذیه متفاوت است اما به طور کلی از نظر ارزش خوراکی پروتئین ماهی و آبزیان از ارزش بالایی برخوردارند و پروتئین ماهی را در اصطلاح پروتئین کامل می‏نامند زیرا دارای تمام اسیدهای آمینه لازم و به مقدار مورد نیاز و تناسب مطلوب می‏باشد (رضوی شیرازی، 1385). از جمله مهمترین اسیدآمینه‏های ضروری که در ماهی به وفور یافت می‏شود می‏توان لیزین و متیونین را نام برد (ساتیول[11] و همکاران، 2006).

 

به برآیند خصوصیات فیزیکوشیمیایی یک پروتئین که بر شیوه فرآوری و رفتار پروتئین در سیستم خوراکی تاثیر داشته باشد، ویژگی‏های کاربردی پروتئین گفته می‏شود. این ویژگی‏ها از طریق خصوصیات کیفی محصول نهایی قابل اندازه‏گیری و سنجش است. مهمترین ویژگی‏های کاربردی پروتئین ماهی قابلیت حل شدن، ویسکوزیته، توانایی تشکیل ژل، امولسیون کردن[12]، کف‏زایی[13]، ظرفیت اتصال آب[14] و ظرفیت نگهداری آب[15] می‏باشد.

 

 

 

1-2-2- روش‏های استخراج پروتئین ماهی

 

روش‏های متعددی به‏منظور جداسازی پروتئین از سایر اجزای گوشت ماهی وجود دارد که به برخی از آنها اشاره می‏شود (شویک­لو، 2013):

 

 

 

1-2-2-1- شستشوی گوشت چرخ‏شده

 

در این روش گوشت و پوست استخوان‏گیری شده‏ی ماهی با آب سرد شستشو داده می‏شود تا بیشتر ترکیبات محلول در آب آن خارج شده و پس از طی فرایند پالایش و آبگیریِ گوشت، پروتئین­های میوفیبریلی باقی بماند. این پروتئین­ها با مواد محافظت کننده سرمایی[17] آمیخته شده و سپس منجمد می‏گردد. این پروتئین‏های میوفیبریلی را که فاقد ترکیبات محلول در آب و مواد مولد بو (آنزیم ها، پروتئین­های سارکوپلاسم، خون، املاح غیر آلی و بعضی از لیپیدها) می‏باشند را سوریمی[18] می‏نامند. سوریمی در پایان مرحله ساخت، محصولی خواهد بود بدون طعم با ظرفیت نگهداری آب و قدرت امولسیون کنندگی بالا که از آن می­توان برای تهیه انواع فرآورده های ژل مانند[19] استفاده نمود (لی، 1986؛ پارک، 2005؛ رحمانی‏فرح[21] و همکاران، 2013الف).

 

 

 

1-2-2-2- تغییر pH

 

در این روش با تغییر pH به اسیدی یا قلیایی در گام نخست پروتئین به حالت محلول در می‏آید. برای این منظور بایست گوشت را با 5 تا 10 برابر وزن، با آب مخلوط کرده و پس از همگن کردن pH را به محدوده اسیدی (حدود 3-2) و یا قلیایی (حدود 12-5/10) رساند. سپس مواد نامحلول همچون استخوان، پوست و چربی توسط فرایند سانتریفوژ از پروتئین­های محلول جدا می‏گردد. در ادامه با رساندن pH پروتئین محلول به نقطه ایزوالکتریک (برای گونه‏های مختلف ماهی متفاوت و در حدود 6 تا 5 می‏باشد)، پروتئین‏ها رسوب داده شده و با سانتریفوژ جدا می‏شوند. پروتئین‏ جدا شده ایزوله پروتئین ماهی نامیده شده و پس از افزودن محافظت کننده‏های سرمایی قابلیت نگهداری به حالت منجمد را دارند (هالتین و کِلِهر[22]، 1999).

 

 

 

1-2-2-3- هیدرولیز پروتئین ماهی

 

از جمله فناوری‏های استخراج پروتئین ماهی و تولید فرآورده‏های با ارزش افزوده بالا، هیدرولیز پروتئین می‏باشد. شکسته شدن شیمیایی یا آنزیمی پروتئین‏ها به پپتیدهایی با وزن مولکولی مختلف را هیدرولیز می‏نامند. به منظور هیدرولیز پروتئین ماهی در گام نخست بایست با بهره گرفتن از گرما آنزیم‏های درونی ماهی را غیر فعال کرد و سپس شرایط دمایی و pH را با توجه به شرایط فعالیت آنزیم خارجی مورد استفاده در فرایند هیدرولیز آماده کرده و پس از افزودن آنزیم هیدرولیز ادامه می‏یابد. پس از پایان هیدرولیز پروتئین‏های هیدرولیز شده از مواد جامد و نا محلول جدا می‏شود. پروتئازها مهمترین نوع آنزیم‏های هیدرولیز کننده پروتئین ماهی هستند که به دو دسته پروتئینازهای درونی[24] و پپتیدازهای بیرونی[25] دسته ‏بندی می‏شوند. همچنین برای تولید پروتئین هیدرولیز شده‏ی ماهی می‏توان از فرایند اتولیتیک و آنزیم‏های هضم کننده بدن ماهی استفاده نمود (کریستینسون و راسکو، 2000).

 

 

 

1-2-2-4- استفاده از حلال‏ها

 

در این روش استخراج پروتئین از حلال‏های چربی به منظور خارج کردن چربی استفاده می‏شود. در این راستا چربی به کمک حلال از گوشت خارج می­گردد و گوشت باقیمانده خشک شده و بدین‏گونه پروتئین استخراج شده است. البته حلال‏های مورد استفاده بیشتر از گروه الکل‏ها بوده که اتانول، پروپانول و اتیلن کلراید از جمله حلال‏های مورد استفاده می‏باشند و گزینش نوع حلال الکلی مورد استفاده برپایه هزینه و بهای آن می‏باشد (ویندسور[28]، 2001). روش استخراج پروتئین با حلال‏های الکلی متشکل از دوره‏های مختلف شستشو با الکل و جداسازی آن است به‏طوریکه عصاره‏ی نهایی بدست آمده، پروتئینی با چربی بسیار اندک و یا فاقد چربی می‏باشد (سن[29]، 2005).

 

 

 

1-2-2-5- فرایند گرمادهی سوسپانسیون[30]

 

به منظور استخراج پروتئین در فرایند گرمادهی سوسپانسیون گوشت چرخ شده با نسبت برابر با آب آمیخته و همگن می‏شود. سوسپانسیون بدست آمده در دمای 85 درجه به مدت 60 دقیقه همزده می‏شود و سپس سانتریفوژ شده و فاز جامد بدست آمده جدا می‏شود. اساس کار این روش دناتوره کردن پروتئین­های سارکوپلاسمی و غیر فعال کردن آنزیم­ها همراه با خارج کردن چربیِ سوسپانسیون می­باشد (ساتیول و همکاران، 2004).

 

 

 

1-2-3- پودر پروتئین ماهی و روش­های تولید آن

 

پودر پروتئین ماهی[31] محصول پایدار تولید شده از پروتئین ماهی است که میزان پروتئین آن بیش از میزان پروتئین موجود در گوشت ماهی می‏باشد. پودر پروتئین ماهی دارای میزان پروتئین بالا (حدود 95-60 درصد) می­باشد. از جمله مزایای پودر پروتئین ماهی می­توان به قابلیت ماندگاری زیاد (بیش از 6 ماه)، سهولت فرآوری و جابجایی، هزینه کمتر توزیع و پخش، ترکیب آسان­تر با سایر مواد اشاره نمود. علاوه بر این به سبب حجم کم، فضای اندکی اشغال کرده و بنابراین انبار کردن آن راحت­تر است (نیکی[32] و همکاران، 1992). به طور کلی برای خشک کردن گوشت ماهی و تولید پودر پروتئینی آن از خشک کردن تصعیدی[33]، خشک کردن پاششی[34] و خشک کردن با گرمادهی[35] استفاده می­ شود.

 

 

 

1-2-3-1- خشک کردن تصعیدی

 

در این روش ماده در حالت انجماد خشک می­ شود. در طول فرایند خشک کردن تصعیدی آب موجود در ماده خوراکی از حالت جامد (یخ) به حالت گاز (بخار آب) درآمده و از آن خارج می­گردد بدون آنکه هیچگونه مایعی ایجاد شود. فرایند خشک کردن تصعیدی شامل سه مرحله اصلی می­باشد: مرحله انجماد سریع ماده خام (که آنرا مرحله آماده ­سازی نیز می­نامند)، مرحله فراهم کردن گرمای کنترل شده برای تصعید و واجذبی[36] و سرانجام مرحله خارج کردن بخار آزاد شده (رضوی شیرازی، 1380).

 

 

 

1-2-3-2- خشک کردن پاششی

 

در روش خشک کردن پاششی از یک حجم مایع نسبتا زیاد، ریز قطره­ها شکل داده می­شوند که سپس رطوبت ریز قطره­ها گرفته می­ شود. برای این منظور فاز مایع به درون محفظه خشک­کن پاشیده شده و در محفظه گازهای داغ با رطوبت پایین با ریزقطره­های پراکنده شده آمیخته می­ شود و رطوبت آنها گرفته می­ شود. این روش خشک کردن بیشتر در صنعت لبنیات مورد استفاده قرار می­گیرد (چن و موجومدار[37]، 2008). جهت خشک کردن پروتئین ماهی می­بایست نخست گوشت ماهی با آب همراه با محافظت کننده­ های دمایی همگن شده و به حالت مایع درآید و سپس در محفظه دستگاه خشک­کن پاشیده شود تا سطح ویژگی­های کاربردی پودر بدست آمده در حد قابل پذیرش باشد (شویک­لو و همکاران، 2010).

 

 

 

1-2-3-3- خشک کردن با گرمادهی

 

در این روش تنها عامل خشک کردن ماده غذایی حرارت می­باشد. برای این منظور ماده خوراکی گرمادهی می­ شود تا آرام آرام رطوبت آن تبخیر شده و خشک شود. حرارت می ­تواند به صورت مصنوعی توسط دستگاه گرمکن تهیه شود و یا اینکه حرارت مورد نیاز از نور خورشید تامین شود. خشک کردن ماهی با نور خورشید نخستین روش خشک کردن ماهی بشمار می­رود. در روش سنتی خشک کردن زیر نور خورشید فرایند خشک کردن به سبب دمای پایین خورشید، قدری طولانی خواهد بود و همچنین از آنجاکه فضای پیرامون را نمی­توان بطور کامل کنترل کرد خطر رشد انگل­ها و باکتری­ ها در ماده افزایش یافته و از نظر بهداشتی مشکلاتی ایجاد می­نماید (چن و موجومدار، 2008).

 

 

 

1-2-4- فرآورده ­های پاستا

 

پاستا یکی از فرآورده‏هایی است که پتانسیل بالایی جهت غنی شدن با پودر پروتئین ماهی را داراست. واژه پاستا یک نام عمومی برای کلیه فرآورده‏هایی از قبیل ماکارونی، اسپاگتی، نودل و غیره می‏باشد که از جمله محصولات مهم و پر مصرف غلات می‏باشند که در سال‏های اخیر مصرف آنها افزایش یافته است. سرانه مصرف محصولات پاستا در ایران در حدود 5 کیلوگرم برآورد شده است. در حالیکه متوسط سرانه مصرف این محصولات در دنیا در حدود 12-10 کیلوگرم می­باشد (پیغمبردوست و اولادغفاری، 1388). پیشرفت صنایع مربوط، سهولت تولید و نگهداری، قیمت تمام شده پایین، مقبولیت حسی بالا و در عین حال کم خطر بودن مصرف پاستا از جمله مهمترین عوامل افزایش مصرف آن می‏باشند (کروگر[38] و همکاران، 1996).

 

فرآورده ­های پاستا بر اساس شکل و اندازه بسیار متغیر بوده و به امکانات و روش­های تولید و قالب­گیری از کشوری به کشور دیگر متفاوت است و تقسیم ­بندی­های زیادی در این زمینه صورت پذیرفته است. یکی از تقسیم ­بندی­هایی که در اروپا و نیمکره غربی معتبر است فرآورده ­های پاستا را بر اساس شکل به چهار دسته دسته­بندی کرده است:

 

اسپاگتی: فرآورده ­های با قطر کوچک و رشته­های توپر

 

ماکارونی: فرآورده ­های بلند و توخالی

 

نودل: فرآورده ­های به شکل نوارهای پهن یا بیضوی اکسترود شده

 

فرآورده ­های متفرقه: توسط ماشین­های برش چرخان یا تیغه­دار برش داده می­شوند.

 

همچنین فرآورده ­های پاستا را بر اساس روش تولید به دو دسته اکسترود شده و فراورده­های غلطکی دسته­بندی می­ کنند.

 

فرآورده ­های اکستروده شده: برای تهیه این فرآورده ­ها، خمیر تحت فشار قرار گرفته و از قالب­های ویژه­ای گذر کرده و به صورت رشته­ای در می­آید. رشته­ها پس از عبور از قالب به خشک­کن منتقل می­شوند.

 

فرآورده ­های غلطکی: برای تهیه این محصولات، خمیر از یک سری غلطک­ها عبور داده شده و به­صورت ورقه­ای پیوسته و یکنواخت درآمده و بتدریج از ضخامت آن کاسته می­ شود. در ادامه ورقه به شکل رشته در می ­آید و می ­تواند خشک یا سرخ شده و یا به صورت تازه به مصرف برسد (پیغمبردوست و اولاد غفاری، 1388).

 

1-2-5- غنی­سازی فرآورده ­های پاستا

 

فرآورده ­های پاستا به طور رایج فرآورده ­هایی با مقادیر بالای کربوهیدرات (77-74 درصد) هستند. از آنجا که برخی مواد سودمند در ترکیب عمومی پاستا به مقدار کم وجود داشته و یا پاستا فاقد آنها می­باشد می­توان پاستا را با افزودن مواد سودمند غنی­سازی نمود. غنی­سازی با سایر مواد همچنین می ­تواند با هدف پدید آوردن ویژگی­های دلخواه و جدید در فرآورده انجام شود. به منظور غنی­سازی پاستا تاکنون ترکیبات گوناگونی همچون پروتئین سویا (شوگرن[40] و همکاران، 2006)، هیدروکلوییدها و پودر پیاز (راجسواری[41] و همکاران، 2013)، نخود فرنگی (سودها و لیلاواتی[42]، 2012)، پودر انبه (آجیلا[43] و همکاران، 2010)، لوبیا (هرکن[44] و همکاران، 2006)، سیب­زمینی شیرین و مخلوط آرد گندم (یاداو[45] و همکاران، 2014)، جلبک­های دریایی (پرابهاسانکار[46] و همکاران، 2009)، نشاسته موز (آگاما[47] و همکاران، 2009)، اسیدهای چرب غیر اشباع امگا-3 (یافلیس[48] و همکاران، 2008)، گوشت چرخ شده و شسته شده ماهی قزل­آلا (ستیادی[49] و همکاران، 2007) و بسیاری مواد دیگر به­کار گرفته شده ­اند. مواد مورد استفاده می­توانند یا به­صورت پودر در ترکیب با آرد پاستا به فرمولاسیون آن افزوده شوند و یا به صورت تازه با مواد پاستا آمیخته شوند.

 

 

 

1-2-6- تاثیر آنزیم ترانس گلوتامیناز بر کیفیت پاستاهای غنی شده

 

به‏منظور بهبود فرایند غنی‏سازی و ارتقای کیفیت فرآورده به­دست آمده می‏توان از آنزیم‏ها نیز استفاده کرد. آنزیم‏ها به عنوان بهبود دهنده‏های غذایی شناخته شده‏اند که سالم بوده و در غذاهایی که پخته می­شوند آنزیم­ها غیرفعال می­شوند. یکی از آنزیم­ هایی که کاربرد

/%d8%af%d8%a7%d9%86%d9%84%d9%88%d8%af-%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d8%af%d9%be%d8%b1%d9%88%da%98%d9%87-%d8%a8%d8%b1%d8%b1%d8%b3%db%8c-%d8%b1%d9%88%d8%b4/

 

 گسترده در صنعت غذا دارد، آنزیم ترانس گلوتامیناز[50] می­باشد. آنزیم­ ترانس گلوتامیناز به طور صنعتی از روش ارزان کشت دادن نژادی از نوعی باکتری با نام علمی Streptomyces mobaraense به­دست می ­آید که این آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی نامیده می­ شود (ساکاموتو[51] و همکاران، 1995). ترانس گلوتامیناز آنزیمی است که می‏تواند پیوندهای عرضی کووالانس بین پروتئین‏ها از جمله پپتیدها و آمین‏های ابتدایی مختلف برقرار کند. در واقع ترانس گلوتامیناز واکنش میان گروه آمیدیِ پپتید متصل به گلوتامین و گروه­های آمین لیزین را کاتالیز می­ کند (باوور[52] و همکاران، 2003). در پاستاهای غنی شده با پروتئین، افزودن آنزیم ترانس گلوتامیناز به پاستا می ­تواند اثرات مثبتی به همراه داشته باشد. آنزیم ترانس گلوتامیناز به ویژه در زمانی که یک ماده پروتئینی با میزان اسید آمینه لیزین قابل توجه به پاستا افزوده می­ شود، می ­تواند اثرات چشمگیری در کیفیت نهایی آن داشته باشد.

 

 

 

1-2-7- فرضیه ­ها

 

1- روش بهینه­ تولید پودر پروتئین ماهی کیلکای معمولی به لحاظ اقتصادی و امکان­ پذیری روش حرارت‏دهی می‏باشد.

 

2- پروتئین استخراج شده به روش شستشو کیفیت بهتری نسبت به پروتئین استخراج شده به روش گرمادهی دارد.

 

3- آنزیم ترانس گلوتامیناز میکروبی می‏تواند کیفیت پاستای غنی­شده با پودر پروتئینی ماهی کیلکای معمولی را بهبود ببخشد.

 

[1] Lund

 

[2] HUFA (Highly unsaturated fatty acid)

 

[3] Khoshkhoo

 

[4] Park

 

[5] Shaviklo

 

[6] Solubility

 

[7] Functional properties

 

[8] Sarcoplasmic proteins

 

[9] Myofibrills

 

[10] Stroma

 

[11] Sathivel

 

[12] Emulsification

 

[13] Foaming

 

[14] Water binding capacity

 

[15] Water holding capacity

 

[16] Mince washing

 

[17] Lyoprotectants

 

[18] Surimi

 

[19] Jelly-like products

 

[20] Lee

 

[21] Rahmanifarah

 

[22] Hultin and Kelleher

 

[23] Fish protein hydrolysis

 

[24] Endoproteinase

 

[25] Exopeptidase

 

[26] Kristinsson and Rasco

 

[27] Solvent extraction method

 

[28] Windsor

 

[29] Sen

 

[30] Suspension heating treatment

 

[31] Fish protein powder (FPP)

 

[32] Niki

 

[33] Freeze drying

 

[34] Spray drying

 

[35] Oven drying

 

[36] Desorption

 

[37] Chen and Mujumdar

 

[38] Kruger

 

[39] Enrichment

 

[40] Shogren

 

[41] Rajeswari

 

[42] Sudha and Leelavathi

 

[43] Ajila

 

[44] Herken

 

[45] Yadav

 

[46] Prabhasankar

 

[47] Agama

 

[48] Iafelice

 

[49] Setiady

 

[50] Transglutaminase (TG)

 

[51] Sakamoto

 

[52] Bauer

.. 113

 

2-7- فرایند تولید اعداد تصادفی واقع گرایانه.. 114

 

1-2-7- تقاضای مشتری.. 114

 

2-2-7-ظرفیت های اولیه تجهیزات و ظرفیت گزینه های ظرفیتی   114

 

3-2-7-هزینه های ثابت.. 116

 

4-2-7- هزینه های متغیر.. 116

 

5-2-7-موجودی اولیه.. 117

 

3-7- فرایند حل مساله بهینه سازی چند هدفه زنجیره تامین پیشنهادی   119

 

فصل هشتم- نتیجه گیری و تحقیقات آتی.. 128

 

1-8- نتیجه گیری.. 128

 

2-8- پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 130

 

فهرست منابع و مراجع.. 131

 

فهرست کتب مرجع.. 131

 

فهرست مقالات مرجع.. 131

 

پیوست A- مفاهیم پایه تئوری فازی.. 145

 

1-A- تعاریف پایه مجموعه های فازی.. 145

 

1-1-A- مجموعه فازی.. 145

 

2-1-A- مجموعه فازی نرمال.. 146

 

3-1-A- برش α در مجموعه های فازی.. 146

 

4-1-A- مجموعه فازی محدب.. 147

 

2-A-عملگرهای مجموعه ای استاندارد در مجموعه های فازی.. 148

 

1-2-A- متمم مجموعه های فازی.. 148

 

2-2-A- اجتماع مجموعه های فازی.. 148

 

3-2-5- اشتراک دو مجموعه فازی.. 149

 

3-A-تعمیم عملگرهای مجموعه ای مجموعه های فازی.. 149

 

1-3-A-تی-نرم ها: اشتراک های فازی… 149

 

4-A- اعداد فازی.. 152

 

1-4-A-عدد فازی مثلثی.. 153

 

5-A- تئوری امکانی.. 154

 

1-5-A-معیار امکان و الزام موزون و معیار اعتبار فازی.. 158

 

6-A-غیرفازی سازی معیارهای امکانی.. 160

 

1-6-A-غیر فازی سازی معیارهای امکان و الزام فازی.. 160

 

2-6-A-غیرفازی معیار جمع موزون امکان و الزام و معیار اعتبار فازی   164

 

7-A- برنامه ریزی ریاضی فازی با بهره گرفتن از معیارهای الزام، امکان و اعتبار فازی.. 167

 

1-7-A- روش اعشاری.. 168

 

2-7-A-روش وضعیتی.. 169

/%d8%af%d8%a7%d9%86%d9%84%d9%88%d8%af-%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d8%af%d9%be%db%8c%da%a9%d8%b1%d8%a8%d9%86%d8%af%db%8c-%da%86%d9%86%d8%af-%d9%87%d8%af/

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

 

شکل1-1: طبقات زنجیره تامین.. 8

 

شکل 1-3 : مدل شماتیک زنجیره تامین پیشنهاد شده.. 38

 

شکل 1-4: فضای تصمیم.. 54

 

شکل 2-4- فضای اهداف.. 55

 

شکل3-4- مجموعه نقاط غیر مسلط.. 57

 

شکل 4-4- فضای اهداف گسسته.. 58

 

شکل 5-4- یافتن نقاط غیر مسلط در فضای اهداف پیوسته.. 59

 

شکل 6-4- یافتن نقاط غیر مسلط در فضای اهداف غیر خطی.. 59

 

شکل 7-4- فاصله چبیشف و خطوط تراز.. 62

 

شکل 8-4- نقاط روی کوچکترین خط تراز مماس.. 63

 

شکل 9-4- وجود بیش از یک نقطه روی خط تراز برخورد کننده.. 64

 

شکل 10-4-اشعه های کاوشگر پراکنده.. 68

 

شکل 11-4-   اشعه های جستجو گر متمرکز شده.. 68

 

شکل 1-5- برنامه ریزی متقارن.. 76

 

شکل 1-6 : فضای اهداف.. 99

 

شکل 2-6- فضای ارضای اهداف.. 99

 

شکل 4-6- فضای گسترش یافته معیار ورنر روی فضای اهداف.. 102

 

شکل 3-6- نگاشت نقطه بهینه ورنر روی فضای ارضای اهداف.. 101

 

شکل 5-6- فلوچارت الگوریتم پیشنهادی.. 106

 

شکل 1-7- استراتژی بهینه.. 126

 

شکل 1-A: مجموعه فازی نرمال.. 146

 

شکل 2-A-برش α مجموعه فازی.. 147

 

شکل 3-A- مجموعه فازی محدب.. 148

 

شکل 4-A- تابع عضویت.. 153

 

شکل 5A– امکان و الزام رخداد A کوچکتر از عدد قطعی g.. 157

 

شکل 6-A- امکان و الزام رخداد A کوچکتر از عدد قطعی g.. 157

 

شکل 7-5- امکان رخداد A کوچکتر از B. 160

 

شکل 8-A- امکان رخداد A بزرگتر از B. 161

 

شکل 9-A- امکان رخداد A با توجه به B. 163

 

شکل 10-A- الزام رخداد A با توجه به B. 164

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

جدول 1-6-نقاط ایده آل و ضد ایده آل.. 108

 

جدول 2-6- مقادیر ارضای اهداف معیار ورنر.. 109

 

جدول3-6- وزن های پراکنده.. 110

 

جدول 4-6- مقادیر ارضای اهداف به ازای هر وزن.. 110

 

جدول 5-6- مقادیر مورد نیاز در الگوریتم RTLP. 111

 

حدول 1-7- موجودی اولیه.. 117

 

جدول 2-7- توابع تولید متغیرهای تصادفی.. 117

 

جدول 3-7- بردارهای اهداف ایده آل و ضد ایده آل.. 120

 

جدول 4-7- نتایج کاربرد روش ورنر.. 121

 

جدول 5-7- نتایج کاربرد روش پیشنهادی.. 122

 

جدول 6-7- نتایج کاربرد روش چبیشف کلاسیک.. 122

 

جدول 7-7- مقایسه روش پیشنهادی با دیگر روش های بهینه سازی چند هدفه   123

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

 

نمودار1-7- پراکندگی جواب های حاصله از روش چبیشف فازی.. 125

 

نمودار 2-7- مقایسه پراکندگی نقاط حاصل در روش چبیشف کلاسیک و روش چبیشف فازی.. 125

 

 

 

فصل اول – کلیات تحقیق

 

1-1- انتخاب حوزه تحقیق

 

نحوه انتخاب حوزه تحقیق حاضر بر اساس تجربه و علاقه نگارنده و پیشنهاد استاد راهنما با توجه به سابقه علمی و تحقیقی ایشان می باشد. در انتخاب حوزه تحقیق توجه گردیده است که موضوع انتخابی می بایست مرتبط با نیازهای صنعت حال حاضر کشور و در راستای پیشرفت دانش فنی داخلی ، با توجه به کاستی های روش های پیشنهاد شده برای موضوع مربوطه چه در داخل و چه در خارج از کشور باشد.

 

2-1- نحوه بررسی ادبیات موضوع

 

بررسی ادبیات موضوع از مهمترین و وقت گیرترین فعالیت ها در ارائه یک تحقیق علمی می باشد. بدین منظور توجه ویژه ای به این بخش گردیده است و سعی بر آن بوده تا مروری جامع و کامل در حوزه تحقیق انتخاب شده صورت گیرد. برای این منظور ابتدا کلید واژگان مرتبط را در سایت های علمی معتبر مورد جستجو قرار داردیم. عناوین بیش از هزار عدد مقاله نزدیک به موضوع مطالعه شد و خلاصه آندسته از مقالاتی که عنوان آنها مناسب تر و مرتبط تر به نظر می رسید بررسی شد. از این مطالعه نزدیک به سیصد مقاله انتخاب و ذخیره گردید که از بخشی از آنها در پایان نامه استفاده شده است. برخی از این مقالات خود مراجعی مهم را معرفی می نمایند که با بهره گرفتن از آنها حدودا پنجاه عنوان مقاله دیگر به لیست مقالات منتخب اضافه گردیده و ذخیره و مطالعه گردید.

میزان تركیبات آلی گوگرددار موجود در نفت خام ایران، بین 0.25 تا 3.23 درصد وزنی تخمین زده شده است[1] ، لذا ایران از جمله كشورهایی است كه دارای بالاترین مقدار تركیبات آلی گوگرددار، در ذخایر نفتی خود می باشد. احتراق مواد سوختی حاصل از نفت خام، مثل گازوئیل و بنزین موجب تولید و نشر اكسیدهای گوگردی شده كه باعث آلودگی محیط زیست و ایجاد باران های اسیدی و غیرفعال شدن كاتالیستهای شیمیایی می شود . همچنین باران های اسیدی موجب حل شدن مواد ساختمانی، سمی شدن دریاچه ها و از بین رفتن جنگلها می شود. درصد گوگرد زیاد ، در اکثر فرآورده های نفتی مضر است و حذف یا تبدیل آن ها به مواد بی ضرر، یکی از فرایندهای مهم در پالایشگاه ها است. وجود ترکیبات گوگردی در بنزین مضر است زیرا گوگرد سبب خوردگی در قسمت های مختلف موتور می شود و مخصوصأ در زمستان به علت جمع شدن محلول در آب، که در نتیجه ی احتراق به دست می آید، سبب خوردگی شدید میل لنگ می شود. به علاوه مرکاپتانهای محلول در مواد نفتی، مستقیمأ در مجاورت هوا موجب خوردگی مس و برنج می شود.

 

گوگرد ها، دی سولفورها و تیوفن ها، کم تر خورنده هستند اما موجب کم شدن عدد اکتان در مجاورت تترا اتیل سرب می شوند. قسمت اعظم H2S در موقع تقطیر نفت در درجه ی حرارت 300 و 400 درجه ی فارنهایت از نفت خارج می شود. گوگرد در مازوت ایجاد خوردگی شدید نموده و در روغن ها باعث کم شدن مقاومت، در مقابل اکسید شدن می شود و رسوبات سختی را به وجود می آورد. [2]

 

بررسی های انجام گرفته در 33 کشور جهان نشان می دهد که مقدار گوگردِ سوخت، در تمام نمونه های اخذ شده، نسبت به سالیان قبل كاهش قابل ملاحظه ای داشته است. در سال 1995 مقدار گوگرد در سوخت های دیزل در اكثر كشورهای مورد مطالعه بین1000 تا 2000 mg/kg) ) متغیر بوده است، در حالی كه در سال 1998 این مقدار به حداكثر 50 تا 500 (mg/kg) كاهش پیدا كرده است. با این وجود، كاهش یاد شده در سال های آینده باید تداوم یابد.
بر اساس مقررات كنترل آلاینده ها مقدار گوگرد در سوخت های گازوئیلی، برای كشورهای اتحادیه اروپا تا سال 2005 حداكثر mg/kg 50 و برای ایالات متحده و كانادا تا سال 2006 مقدار 15 mg/kg  بوده است.در كشور ژاپن برنامه كاهش مقدار از 500 به 50 (mg/kg) تا سال 2003 در بعضی از مناطق اجرا شده است. در حال حاضردر برخی از كشورهای اروپایی مانند بلژیك، دانمارك، فنلاند، هلند، نروژ، لهستان و انگلیس، گازوئیل هایی با مقدار 500 mg/kg نیز تولید می شود. نكته حائز اهمیت اینكه هم اكنون در كشورهای آلمان، سوئد و ایتالیا، تهیه گازوئیل با میزان گوگرد 10 mg/kg نیز امكان پذیر است. بر اساس آمار، حداكثر مقادیر مجاز گوگرد برای سوخت های دیزلی در تعدادی از كشورهای جهان عبارآزمایش از : اروپای متحد، ایالات متحده و كانادا، مكزیك، ژاپن، تایلند و سنگاپور 500PPM ، هنگ كنگ PPM350 و استرالیا کم تر از 500PPM [3].

 

از سال 2006 مقررات زیست محیطی تاکید بیشتری بر گوگردزدایی شدید [1]جهت دستیابی به خصوصیات سوخت دیزل با گوگرد فوق پایین [2] (ULSD) دارد که در این نوع بایستی حداکثر میزان مجاز گوگرد در سوخت دیزل ppm 15 باشد. این محدودیت­ها، می تواند روی جنبه­ های اقتصادی تأثیر گذار ­باشد. به همین منظور تا کنون عملیات زیادی جهت حذف مناسب گوگرد صورت گرفته است. [3]

 

پیش از بحث اصلی لازم است که مختصری در ارتباط با نفت و موادتشکیل دهنده آن بدانیم:

 

1-1-موادتشکیل دهنده نفت خام [4]

 

نفت خام اساسا، مخلوطی از هیدروکربنها است و حتی عناصر غیر هیدروکربنی آن نیز معمولا بصورت مولکولهای پیچیده ای هستند که خاصیت هیدروکربنی شان غلبه دارد، ولی نفت خام در عین حال حاوی مقادیر اندکی اکسیژن ، گوگرد ، نیتروژن ، وانادیم ، نیکل و کروم است. مواد سازنده نفت، با توجه به محل و شرایط تشکیل، از نظر نوع هیدروکربون و همچنین از نظر ترکیبات هترواتم متفاوت است. بنابراین مقدار درصد مواد سازنده نفت، بسته به منبع نفتی می تواند متفاوت باشد. بطور کلی مواد سازنده نفت عبارتند از: هیدروکربنها ، ترکیبات اکسیژنه – گوگرده – ازته ، مواد معدنی.

 

1-1-1-هیدروکربنها

 

چون تعداد هیدروکربنهای موجود در نفت، نامحدود و جداکردن آنها بطور کامل خیلی مشکل می باشد، لذا آنها را در سه گروه کلی طبقه بندی می نمایند که عبارتند از: پارافین ها ، نفتن ها و آروماتیکها. علاوه بر این گروه چهارمی نیز وجود دارد، یعنی همان اولفین هایی که در نتیجه فرایند هیدروژن زدایی از پارافین ها و نفتن هاتشکیل می شود.

 

1-1-2-پارافین ها (آلکان)

 

مشخصه هیدروکربنهای پارافینی، اتصال اتمهای کربن به وسیله پیوندهای ساده است. سایر پیوندها نیز با اتمهای هیدروژن، سیر شده است. فرمول عمومی پارافین ها ، CnH2n+2 است.

 

1-1-3-اولفین ها (آلکن ها)

 

اولفین ها بطور طبیعی در نفت خام وجود ندارد، بلکه در خلال فراورش نفت تشکیل می شود. فرمول عمومی آنها CnH2n است. معمولا وجود اولفین ها در فراورده نهایی، نامطلوب است، زیرا فعالیت پیوندهای دوگانه، باعث می شود که ترکیبات اولفین دار آسانتر اکسیده و بسپارش شوند. در برش های بنزین با گستره نقطه جوش ، وجود برخی اولفین ها مطلوب است زیرا اولفین ها دارای اعداد اکتان پژوهشی بالاتری[3] ، در مقایسه با ترکیبات پارافینی با تعداد اتمهای کربن یکسان، می باشند.

 

1-1-4-نفتن ها (سیکلو آلکانها)

/%d8%af%d8%a7%d9%86%d9%84%d9%88%d8%af-%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87-%da%a9%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d9%86%d8%a7%d8%b3%db%8c-%d8%a7%d8%b1%d8%b4%d8%af%d8%ad%d8%b0%d9%81-%da%af%d9%88-2/

 

 

 

 

هیدروکربنهای سیکلو پارافینی ای که تمام پیوندهای آزاد اتمهای کربن شان با هیدروژن، سیر شده نفتن نامیده می شود. در نفت خام ، انواع بسیاری از نفتن وجود دارد، ولی بجز در مورد ترکیبهای دارای جرم مولکولی اندک، نظیر سیکلوپنتان و سیکلو هگزان، معمولا بصورت ترکیبهای جداگانه تفکیک نمی شود. طبقه بندی آنها با توجه به گستره نقاط جوش صورت می گیرد.

 

1-1-5-آروماتیکها

 

گروه هیدروکربنهای آروماتیکی، از نظر شیمیایی و فیزیکی، تفاوت بسیاری با پارافین ها و نفتن ها دارد. هیدروکربنهای آروماتیکی، شامل یک حلقه بنزنی سیر نشده، ولی بسیار پایدار می باشد و اغلب مانند یک ترکیب سیر شده عمل می کند.

 

1-1-6-ترکیبات اکسیژنه

 

مقدار درصد اکسیژن در نفت از 3 درصد تجاوز نمی کند و اغلب در ساختمان مولکولهای سنگین، به حالت ترکیب یافت می شود. ترکیبات اکسیژنه موجود در نفت شامل اسیدها و فنل ها می باشد. فنل ها بمقدار کم در روغن های کالیفرنیا و رومانی وجود دارد. اسیدهای موجود در نفت، بیشتر بصورت مشتقات سیکلو آلکانها یا نفتنی است.

 

1-1-7-ترکیبات گوگردی

 

اغلب نفت ، شامل گوگرد آزاد بصورت محلول است که در اثر تبخیر کریستالیزه می گردد. گوگرد ممکن است بصورت هیدروژن گوگرده – تیوفرمرکاپتان – تیواتر – دی گوگرد و گوگرد کربن و گوگرد کربنیل وجود داشته باشد. سایر ترکیبات نفت شامل: مرکاپتان ها، انواع سولفیدها، پلی سولفیدها، تیوفن ها و ترکیبات تیوفنی که در قسمتهای سنگین نفت خام متمرکز هستند. در قسمتهای سبک نفت خام هیدروژن سولفید نیز یافت می شود. در بعضی از نفت ها، گوگرد به صورت عنصری نیز وجود دارد.

 

مقدار گوگرد در نفت بستگی به منطقه ای دارد که در آنجا نفت تشکیل گردیده است. بعنوان مثال مقدار آن در مواد خام نفتی کویت 2/5 درصد و در نفت منطقه آقاجاری ایران 1/36 درصد می باشد. میزان گوگرد در ایران در حدود 1.22% گوگرد در نفت خام هفت گل و 2.46% در نفت خام خارک است. نفت های اروپای شرقی، خاور دور، هند و پاکستان و برمه به طور متوسط دارای گوگرد کم تری هستند. [1]

 

در اینجا یادآوری می شود که خاصیت خورندگی نفت شرق و بوی نامطبوع آن بعلت وجود این ترکیبات می باشد.

 

1-1-8-ترکیبات ازته

 

روغنهای معدنی می توانند تا 1/5 درصد ازت بصورت ترکیبهای آلی دارا باشند.

 

1-1-9- مشتقات فلزی

 

هرگاه مواد باقیمانده از تقطیر نفت را بسوزانند، مانند زغال از خود خاکستر باقی می گذارد که شامل برخی از ترکیبات فلزی است. این ترکیبات بیشتر مربوط به عناصری از قبیل سیلیس – آهن – آلومینیوم – کلسیم – منیزیم – نیکل و سدیم باشد. ضمنا وانادیم در خاکستر برخی از نفت ها بدست آمده است و وانادیم را معمولا از نفت استخراج نموده ، در صنایع فولادسازی مورد استفاده قرار می دهند. مقدار این فلز در حدود 400ppm یعنی 400 گرم به ازای یک تن می باشد.

 

از آنجا که در این پروژه ، حذف ترکیبات گوگردی از نفت خام، از اهمیت خاصی برخوردار است، در مورد گوگرد و مشخصات آن اطلاعات داده شده در این بخش ، سودمند خواهد بود.

 

کلیه ی نفت های شناخته شده عملا دارای گوگرد هستند. نفت های به دست آمده از آمریکای جنوبی و خاورمیانه و خاور نزدیک به طور متوسط دارای گوگرد بیشتری هستند. گوگرد در 2 نوع اصلی وجود دارد: نوع اول به عنوان “گوگرد فعال[4]” شناخته شده كه می تواند به صورت مستقیم با فلزات وارد واكنش گردد. نوع دوم “گوگرد غیر فعال[5]” است كه قادر نیست مستقیما با فلزات وارد واكنش شود. گوگرد فعال شامل:گوگرد، سولفید هیدروژن و مركاپتانها است. نوع غیر فعال شامل: سولفید، دی سولفید كربن، تیوفن (TH)و مشابه آن است.

 

مقدار گوگرد و API[6] دو خاصیتی هستند که بیشترین اثر را در ارزش گذاری بر روی نفت خام دارند. مقدار گوگرد بر حسب درصد وزنی گوگرد بیان می شود و بین 0.1 تا 5 درصد تغییرمی کند(در نفت خام). نفت هایی که بیش از %0.5 گوگرد دارند معمولا نیازمند فرآورش گسترده و گوگردزدایی هستند. [1]

 

1-2-روش های گوگرد زدایی

 

روش های مختلفی برای استخراج ترکیبات گوگردی ساده از برش های سبک نفتی به وسیله ی مواد شیمیایی و حلال ها توسعه یافته اند، ولی تنها تعداد کمی از آنها می توانند برای برش های سنگین، از قبیل نفت سیاه باقیمانده و یا نفت خام که ترکیبات گوگردی اصلی آنها از نوع تیوفن است به کار می رود. ساده ترین ترکیب برای گوگرد زدایی، مرکاپتانها هستند که اغلب با روش زیر گوگرد زدایی می شوند:

 

1-2-1-مركاپتان زدایی از برشهای نفتی[1]

 

گروه های مختلف مركاپتان از سمی ترین و فرارترین آنها (متیل و اتیل مركاپتان با وزن مولكولی كم) تا مركاپتانهای سنگین ( با زنجیره هیدروكربنی شاخه دار ) تقسیم بندی می شوند. سولفید هیدروژن و مركاپتانهای سبك C1-C3 سمی و فرار، بودار و به شدت خورنده می باشد .
در طی فرایندهای پالایش برشهای حاوی مركاپتان، پسابهای قلیایی – گوگردی سمی تولید می شود لذا تولید، انتقال، ذخیره سازی و پالایش این برشها دارای مسایل و مشكلات تكنولوژی و زیست محیطی جدی می باشد.دو فرایند معمول، برای مرکاپتان زدایی فرایند DMD و DMC است:

 

1-2-1-1-مرکاپتان زدایی از مقطر(DMD)[7]

 

فرایند DMD ، مركاپتان زدایی از برشهای نفتی می باشد . در این فرایند با بهره گرفتن از محلول كاستیك، مرکاپتانهای سبک به همراه H2Sو COS، CS2 از برش نفتی حذف و مركاپتانهای سنگین خورنده و فعال به دی سولفیدها تبدیل می شود. اولین واحد صنعتی با بهره گرفتن از كاتالیست IVKAZ، از نرمال پنتان ، مركاپتان زدایی شده در روسیه در سال 1974 راه اندازی شد .

 

فرایند DMD در مقایسه با فرایندهای مشابه ، تفاوت ها و مزایای قابل ملاحظه ای را دارد كه در زیرارائه می گردد:    شده اند:
الف – در فرایند DMD ،‌ از كاتالیست هموژن ، پایدار و بسیار فعال IVKAZ استفاده می شود . این كاتالیست بسیار فعالتر و پایدارتر از كاتالیست های فرایندهای مشابه می باشد.

 

[1] – Deep Desulfurization

 

[2] – ultra low sulfur diesel(ULSD)

 

[3] -Research Octan Namber

 

[4] -activated sulfur

 

 

 

[5] -unactivated sulfur

 

 

 

6-American Petroleum Institute(API)

 

7-Demercaptanization of Distillate(DMD)