Laboratory measurement and modelling the effects of mulching and furrowing on post-harvest soil water erosion on potato land - J.C. Leyte, Linnell Edwards and J.R. Burney
A laboratory experiment was run on a short length of reconstructed post-harvest potato furrow to facilitate evaluation of runoff and soil erosion parameters for modelling 'cool season' soil loss from potato lands. The experiment comprised the use of a cold-room facility to evaluate the separate and integrated effects of furrow side (interrill) and furrow bottom (rill) erosion on a 3.15 m long section of furrow subjected to prior freeze-thaw cycling. A factorial arrangement was run with four replications of three treatments comprising bare and straw-mulched surfaces at slopes of 3, 5, and 7%, under sequential 20 min simulated rainfall applications of 47 and 94 mm/h. Sediment flux was separately measured on two sections of furrow side and on the furrow bottom during each rainfall application. Flow velocity was measured in the furrow bottom using the dye method. The straw-mulch cover factor for furrow side erosion was 0.21 for the lower intensity rainfall and 0.44 for the higher intensity. However, the greatest effect of the straw mulch was in diminishing rill erosion in the furrow bottom. An example is presented illustrating the use of parameters calibrated from this and previous experiments to facilitate modelling of soil loss from furrows of practical field length using the COSSEM simulation model.

On a construit, en laboratoire, un sillon semblable à ceux laissés au champ après la récolte des pommes de terre, afin d'évaluer les paramètres de ruissellement et d'érosion des sols nécessaires à la modélisation des pertes de sol d'un champ de pommes de terre durant la saison froide. Les expériences se sont déroulées dans une chambre froide où un sillon de 3.15 m soumis préalablement à des cycles de gel- dégel a servi à mesurer les impacts distincts et combinés de l'érosion sur les côtés et le fond du sillon. On a mené une expérience à facteurs multiples comprenant quatre répétitions de trois traitements (surfaces nues et recouvertes d'un paillis avec des pentes de 3, 5 et 7%) qui ont tous été soumis à des séquences de précipitations simulées de 20 minutes à des intensités de 47 et 94 mm/hr. On a mesuré séparément les charges de sédiments provenant des deux côtés et du fond du sillon au cours de chacune des séquences de précipitations. On a utilisé la méthode de la teinture pour mesurer la vitesse du courant au fond du sillon. Le facteur de couvert du paillis pour l'érosion provenant des côtés du sillon était de 0.21 pour la précipitation de plus faible intensité et de 0.44 pour la précipitation plus forte. Cependant, le paillis a surtout permis de réduire l'érosion en rigoles au fond du sillon. On présente ici les résultats d'une simulation, avec le modèle COSSEM, des pertes de sol provenant de sillons de longueur réelle en utilisant les paramètres calibrés lors de cette expérience et d'expériences précédentes. Mots-clés: érosion hydrique, pluie simulée, gel et dégel, pente, paillis.

Energy and Processing

Improving small-scale composting of apple waste - S.F. Barrington, K. El Moueddeb and B. Porter
Small-scale composting operations of interest to fruit and vegetable processors use tractor-operated compost turners. The mixing and aeration performance of such compost turners were investigated by monitoring the composting of apple residues mixed with sawdust. The results suggested: 1) incorporating liquids into sawdust by passing it through the turner two or three times and using an overdose of the liquid to be absorbed; 2) mixing compounds in stages and in equal proportions to obtain uniform pH, TKN, and dry matter; 3) using a porosity of 35 to 40% and a C:N of 20 to 25 to reach temperatures of 60°C; 4) bulking the residues with a mixture of sawdust and straw to maintain compost structure while increasing the available C thus reducing N losses.

Les usines de transformation de fruits et légumes s'intéressent aux petits postes de compostage qui utilisent un retourneur d'andain traŚné par un tracteur de ferme. Des essais furent effectués pour suivre la performance de ces retourneurs d'andains. Des restes de pommes furent compostés avec de la sciure de bois et les résultats suggèrent de: 1) incorporer les éléments par étapes en utilisant des quantité égales; 2) incorporer les liquides au compost en deux à trois étapes et en utilisant une quantité excessive de liquide; 3) utiliser une porosité de 35 à 40% et un C:N de 20 à 25 pour atteindre des températures de 60°C; 4) utiliser un mélange de sciure de bois et de paille pour un compost de bonne structure, un meilleur taux de C disponible et moins de pertes de N.

Performance of different binders during alfalfa pelleting - L. G. Tabil, Jr., S. Sokhansanj and R.T. Tyler
Production of good quality dehydrated alfalfa pellets is essential in the reduction of dust and fines generated during transport and handling. Durable pellets can be produced by controlling the production process and by using binders. The objective of this experimental work was to determine the durability and hardness of dehydrated alfalfa pellets with the use of binders. The study was conducted in two crop years. In the first crop year (1993) the factors used in the experiment were chop quality and binder used. Alfalfa chops used were of three qualities (low, medium, and high) based on durability of pellets without binders. Five binders were mixed with ground alfalfa: lignosulfonate, bentonite, pea starch, collagen protein, and hydrated lime. Results indicated that all binders improved the durability of pellets made from low quality chop but did not improve the durability of pellets made from medium or high quality alfalfa. Hardness of pellets increased with the use of binders. Hydrated lime and pea starch were further tested in the second crop year (1994) using inclusion levels of 1.0 and 0.5%. An inclusion of 0.5% of either hydrated lime or pea starch was sufficient to increase pellet durability.

Il est essentiel de produire des granules de luzerne déshydratées de bonne qualité si on veut réduire les quantités de poussières et de particules générées par la manutention et le transport. On peut augmenter la durabilité des granules en contrôlant le procédé de production et en utilisant des liants. L'objectif de ce travail expérimental était de déterminer l'impact des liants sur la durabilité et la dureté des granules de luzerne déshydratées. Cette étude s'est étendue sur deux saisons de production. Lors de la première année, les facteurs considérés ont été la qualité de la mouture de luzerne et le type de liant utilisé. Trois qualités de mouture, établies à partir de la durabilité des granules sans liant, ont été utilisées (faible, moyenne et haute qualité). Cinq liants ont été mélangés avec la luzerne hachée: lignosulfonate, bentonite, amidon de pois, protéine de collagène et chaux éteinte. Les résultats ont montré que tous les liants amélioraient la durabilité des granules fabriquées avec la mouture de luzerne de faible qualité, mais n'affectaient pas la durabilité des granules faites à partir des moutures de qualités moyenne et élevée. Les liants ont permis d'augmenter la dureté des granules. Au cours de la deuxième année, on a poursuivi les tests avec la chaux éteinte et l'amidon de pois, en les mélangeant à la luzerne à des taux de 1.0 et 0.5%. Un taux de mélange de 0.5% de chaux éteinte ou d'amidon de pois est suffisant pour augmenter la durabilité des granules.

Structures and Environment

Potential for the psychrophilic anaerobic treatment of swine manure using a sequencing batch reactor - D.I. Massé, R.L. Droste, K.J. Kennedy, N.K. Patni and J.A. Munroe
The feasibility of psychrophilic anaerobic digestion (PAD) in intermittently fed sequencing batch reactors (SBR) was investigated during the start-up run of an ongoing laboratory study. The start-up run results indicated that PAD in SBRs was efficient in stabilizing and deodorizing swine manure slurry. The digester effluents had little odour when compared to the raw manure. Total chemical oxygen demand (COD) was reduced by 58 to 73% and soluble COD (SCOD) by 85 to 96%. Methane production varied from 0.30 to 0.66 L CH4/g volatile solids added and methane concentration in the biogas ranged from 50 to 80%. The biogas production rate continued to increase even when concentrations of acetic acid and ammonia nitrogen were as high as 5500 mg/L and 3700 mg/L, respectively. Keywords: anaerobic digestion, swine manure, biogas, manure treatment, psychrophilic process, anaerobic treatment

Cet article présente les résultats préliminaires du projet d'étude sur la digestion anaérobie en condition psychrophile (10 - 20°C) dans un bio-réacteur à opération séquentielle. Les résultats expérimentaux ont démontré que cette nouvelle technologie désodorise et stabilise le lisier de porc. Le lisier traité est presque inodore comparativement au lisier de porc brut. La demande chimique en oxygène totale a été réduite de 58 à 73%. La demande en oxygène chimique soluble à subit une forte diminution variant de 85 à 96%. La production de méthane était de 0.30 à 0.66 litre de CH4 par gramme de solides volatiles alimentés aux bio-réacteurs. La concentration du méthane dans le biogaz variait entre 50 et 80%. Ce procédé est très stable, il n'est pas affecté par des concentrations élevées d'acide acétique (5500 mg/L) et ammoniac (3700 mg/L).

Microbial interaction during the anerobic treatment of swine manure slurry in a sequencing batch reactor - D.I. Massé and R.L. Droste
A simple model that simulates the Psychrophilic Anaerobic Digestion (PAD) of swine manure slurry in a Sequencing Batch Reactor (SBR) is developed and verified. The model predictions have been compared with corresponding laboratory results. The trends in volatile acids and soluble chemical oxygen demand (COD) accumulation as well as the methane production rate were reasonably well predicted. The percent error of estimate ranged between 12 and 37. The model is a useful tool to study the influence of SBR operating strategies on the dynamic interaction between the acid and methane formers. Keywords: anaerobic digestion, methane production, modelling, process kinetics

Un modèle mathématique est proposé pour simuler la digestion anaérobie du lisier de porc en milieu psychrophile dans un bioréacteur à opérations séquentielles (BOS). Les prédictions du modèle ont été comparées avec des résultats expérimentaux. Le % d'erreur sur l'estimation de l'accumulation des acides volatiles, la demande chimique en oxygen soluble (DCO) ainsi que la production de méthane variait entre 12 et 37. Le model est un outil pratique pour étudier l'influence des différentes stratégies d'opération du BOS sur l'intéraction dynamique entre les différents groupes de bactéries anaérobies qui transforment le lisier de porc.

Nutrient characterization of stored liquid hog manure - A.J. Campbell, J.A. MacLeod and C. Stewart
Liquid swine manure from eight Prince Edward Island concrete storage facilities was sampled at three depths in the fall of 1992. Samples were analysed for dry matter (DM), NH ₄⁺-N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Zn, Mn, Fe, and B. Dry matter content and most nutrient concentrations declined as sampling depth increased except K and B which had the highest concentration at the mid depth. Samples taken from the mid depth generally represented the average manure nutrient concentrations in the storage. There were significant differences between farms on a volume basis for all parameters except P, Mg, Zn, Mn, and Fe and on a DM basis except for NH ₄⁺-N, Mg, and Mn. High manure Cu concentrations on some farms suggests that Cu toxicity problems could occur over time with high annual application rates on low pH soils. A regression analysis of the nutrient concentrations against DM indicated that P, Ca, Mg, S, Mn, and Fe could be predicted if DM content were known but DM content was not helpful in predicting NH ₄⁺-N, Zn, K, B, or Cu.

Du lisier de porc provenant de huit réservoirs de béton situés sur des fermes de l'Ile du Prince Édouard, a été échantillonné à trois profondeurs durant l'automne 1992. Chaque échantillon a été analysé afin de déterminer son contenu en matière sèche, NH ₄⁺-N, P, K, Ca, Mg, S, Cu, Zn, Mn, Fe et B. Le contenu en matière sèche de même que la plupart des concentrations des composantes ont diminué avec l'augmentation de la profondeur de l'échantillonnage, exception faite de K et B qui ont eu une concentration maximale à une profondeur moyenne. Les échantillons obtenus à profondeur moyenne ont généralement été représentatifs de la composition moyenne des lisiers entreposés. Il y a eu, de façon significative, des différences entre les lisiers de chaque ferme pour tous les paramètres étudiés sur une base volumétrique, exception faite de P, Mg, Zn, Mn et Fe, et pour tous les paramètres étudiés sur une base de matière sèche, exception faite de NH ₄⁺-N, Mg et Mn. De hautes concentrations de Cu dans le lisier de certaines fermes soulignent la possibilité du développement de problèmes de toxicité au cuivre pouvant découler de l'épandage d'une grande quantité de lisier sur des sols ayant un pH peu élevé. Une analyse de régression, sur les concentrations des composantes par rapport à la matière sèche, a indiqué que les concentrations de P, Ca, Mg, S, Mn et Fe peuvent être estimées en fonction de la concentration de matière sèche. La concentration de matière sèche ne permet cependant pas d'estimer les concentrations de NH ₄⁺-N, Zn, K, B, et Cu.

A grain storage system for Canadian farmers and grain storage managers - D.D. Mann, D.S. Jayas, N.D.G. White, W.E. Muir and M.S. Evans
Stored grain is susceptible to invasion by pests or infection by fungi, either of which has the potential to cause economic losses. Researchers have developed improved management techniques, but these new strategies must be made available to farmers and grain storage managers. This paper discusses the development, capabilities, and testing of an expert system, the Grain Storage Information System (GSIS), developed to transfer information to western Canadian farmers and grain storage managers. Much of the information used in the GSIS was gathered from the published literature. The current prototype is capable of teaching users why certain actions are more likely to be successful than others. Teaching rather than simply dictating instructions should help the users gain confidence in the program, allowing it to be used to its full potential. The GSIS functions well as a teaching tool, although it requires field testing.

Le grain entreposé est susceptible d'être envahi par des animaux nuisibles ou des champignons, ce qui peut entraŚner des pertes économiques. Les chercheurs ont amélioré les techniques de gestion du grain. Cependant, ces stratégies nouvelles doivent être mises à la disposition des agriculteurs et des gestionnaires d'entrepôt de grains. Cet article parle du développement, du potentiel et de l'essai d'un système expert, le Système d'Information sur l'Entreposage des Grains, qui fut conçu pour diffuser des informations auprès des agriculteurs de l'Ouest canadien et des gestionnaires d'entrepôt de grains. Une grande partie des informations contenues dans le système expert proviennent d'articles déjà publiés. Le prototype actuel peut montrer aux utilisateurs pourquoi certaines décisions sont plus profitables que d'autres. La démonstration plutôt que l'imposition d'instructions devrait aider les utilisateurs à avoir confiance dans le programme, ce qui permettra d'exploiter plus à fond son potentiel. Le système expert est un bon outil d'enseignement, bien qu'il doive encore être testé auprès des utilisateurs.

Food Engineering

Modelling of microwave drying of grapes - T.N. Tulasidas, C. Ratti and G.S.V. Raghavan
Thompson seedless grapes were dried into raisins under combined convective and microwave drying in a single mode cavity type of applicator at 2450 MHZ with varying operating parameters viz., air temperature, microwave power density, and superficial air velocity. A number of experiments designed to determine the relationships between grape physical and electrical properties and grape moisture content were executed. These relationships were then used in the development of a model of microwave drying. The model was based on the continuum approach and included the terms describing internal heat generation, convective heat transfer, and evaporation. The internal resistance to moisture transfer was described by a Fick's type diffusion equation. The effective diffusivity parameter included the combined effect of microwave power and liquid diffusion on moisture transport. A moving co-ordinate system based on non-variate dry solids was adopted to handle the problem of shrinkage. The model was solved by the "Method of Lines". The simulated results were tested with the experimental data and good agreement was found proving the validity of the procedures. Keywords: dielectric drying, electric field strength, method of lines, grapes, moving coordinates, raisins, shrinkage, single mode cavity

Des raisins frais Thompson sans-pépin, ont été séchés sous micro-onde et air chaud combinés, à l'aide d'un applicateur de mode de propagation unique opérant à 2450 MHz avec des variables d'opération telles la température de l'air, la puissance et la vitesse de l'air à la surface des raisins. Un certain nombre de tests ont été effectués afin de déterminer les relations qui existent entre les propriétés physiques et électriques et la teneur en eau des raisins. Une fois ces relations établies, elles ont été utilisées dans le développement d'un modèle du séchage par micro-ondes. Vue le type d'information obtenu, un modèle continu a été choisi tenant compte de la chaleur interne, du transfert de chaleur par convection et de l'évaporation. La résistance interne au transfert massique a été décrite par la loi de Fick. Un système de coordonnées mobiles a été adopté afin d'exprimer le rétrécissement du raisin. Le modèle a été résolu grâce à la méthode des lignes. Les résultats du modèle ont été validés, de façon satisfaisante, avec les résultats expérimentaux. Mots clé: séchage, micro-onde, raisins, raisins secs, modèle

Technical Notes

H-OPCO$T: A software package for analyzing the costs of operating a mechanical wild blueberry harvester - K.J. Sibley and D.L. Arsenault
Operating cost analysis software was developed for a mechanical wild blueberry harvesting operation. It allows growers and harvester owners to estimate total annual operating costs and operation component costs. Costs can also be calculated on a per hour and per pound harvested basis. User defined variable data allow for the calculations to be tailored to a specific operation or to predict future costs resulting from the alteration of any operating variables. Results can be viewed in financial statement, tabular, or graphical form. The program was developed using Microsoft Visual Basic 3.0 for Windows and runs on an IBM or compatible computer under the Windows 3.1 environment.

Un logiciel pour analyser les frais d'opération a été développé pour la cueillette mécanique du bleuet sauvage. Il permet au cultivateur et au propriétaire de l'appareil de récolte d'estimer les frais d'opération annuels totaux et les frais d'opération par secteurs. Les frais peuvent aussi ùtre calculés sur une base horaire ou par livre de bleuets récoltés. Les données définies par l'usager permettent le calcul d'ùtre adapté à une opération spécifique ou de prédire les frais futurs résultant de l'altération des variables d'opération. Les résultats peuvent ùtre utilisés dans des rapports financiers, sous forme de tableaux ou de graphiques. Le programme a été élaboré avec un logiciel basé sur " Microsoft Visual Basic 3.0 " pour " Windows " et sur un ordinateur IBM ou compatible avec " Windows 3.1 " ou plus élevé.

Power requirements and bale characteristics for a fixed and a variable chamber baler - D. Tremblay, P. Savoie and Q. LePhat
A variable-chamber baler (VCB) and a fixed-chamber baler (FCB) were compared with respect to power requirements, field capacity, and bale mass. The fixed-chamber baler was operated with and without a coarse cutting mechanism (FCB/C and FCB, respectively). Average PTO power requirements were similar (10 to 15 kW) but peak power requirements were considerably greater with the FCB (38 kW) and the FCB/C (42 kW) than with the VCB (15 kW). The VCB had a material flow of 4.1 tonne of dry matter (DM) per hour (t/h) compared to 4.8 and 4.6 t/h with the FCB and FCB/C respectively. Bale dry matter mass was not affected by baler type nor by cutting and averaged 263 kg for a standard 1.22 m wide by 1.22 m diameter bale. Bale dry matter density varied, however, between 152 and 192 kg/m³ because of variations in material flow and moisture. Forage chopped with the FCB/C had an average length of cut of 150 mm. Keywords: forage, round bales, power, mass, density, chop length

Une presse à balles rondes à chambre variable (PCV) et une autre à chambre fixe (PCF) ont été comparées au niveau de la puissance requise, de la capacité de récolte et de la masse des balles. La presse à chambre fixe pouvait être opérée avec ou sans mécanisme de hachage (PCF/H et PCF respectivement). La puissance moyenne d'opération était semblable pour les deux presses étudiées (10 à 15 kW). Par contre, la puissance maximale était considérablement plus élevée avec la PCF (38 kW) et la PCF/H (42 kW) qu'avec la PCV (15 kW). Le débit des fourrages a été de 4,1 tonnes de matière sèche à l'heure (t/h) avec la PCV comparativement à 4,8 et 4,6 t/h avec la PCF et la PCF/H, respectivement. Pour une balle de 1,22 m de largeur et de 1,22 m de diamètre, la masse de matière sèche moyenne des balles a atteint 263 kg sans être affectée par le type de presse. La densité de matière sèche des balles a toutefois varié entre 152 et 192 kg/m³ à cause de variations du débit et de la teneur en eau. Les fourrages hachés avec la PCF/H avaient une longueur moyenne de 150 mm.