Power and Machinery
Soil translocation by two tillage tools - K. Sharifat and R.L. Kushwaha
A study of soil translocation by two tillage tools was conducted in the soil bin facilities of the Department of Agricultural and Bioresourse Engineering, University of Saskatchewan. A 300 mm wide sweep and a 14-mm Conserva-Pac knife opener were used at two operating speeds with two soil moistures and two compaction levels. Soil translocation was simulated by the movement of small plastic blocks having equal density with soil, positioned in the soil. New positions of the plastic blocks (x-y-z coordinates) after each test were measured with a special instrument developed for this study and the volume of translocated soil was determined. Effects of compaction level, moisture content, tools shape, and travel speed were studied. Results indicated a strong correlation with operational speed, depth of tillage, tool shape, soil density, and soil moisture.
Une étude sur le déplacement du sol par deux instruments de travail du sol a été faite dans des bacs, au département de Génie Agricole et des Bioressources de l'Université de la Saskatchewan. Un soc à ailes ouvertes de 300 mm de largeur et un soc Conserva-Pac ont été testés en utilisant deux vitesses d'opération, dans des sols ayant deux taux d'humidité et de compaction différents. On a observé le déplacement du sol à l'aide de petits blocs de plastiques placés dans le sol et ayant la même densité que celui-ci. On a mesuré la position des blocs de plastiques (coordonnées x-y-z) à la suite de chacun des tests avec un instrument spécialement développé pour cette étude. On a ainsi pu déterminer le volume de sol déplacé. Les effets du taux de compaction, du taux d'humidité, de la forme des instruments et de la vitesse de déplacement ont été étudiés. Les résultats obtenus montrent une bonne corrélation entre la vitesse d'opération, la profondeur de labour, la forme de l'instrument, la densité du sol et son taux d'humidité.
Energy and Processing
Bulk characteristics of a hulless and two hulled cultivars of oats - S. Lepper, N.D.G. White and D.S. Jayas
Handling and storage properties of one hulless cultivar (AC Belmont), and two hulled cultivars (Robert and AC Marie) of oats (Avena sativa L.) were measured for bulk samples for moisture contents from 10.5% to 19.5%, wet mass basis. The properties were friction coefficients, standard bulk density, pail bulk density, particle density, and filling and emptying angles of repose. Friction coefficients against the four structural materials tested (galvanized steel, plywood, wood-floated concrete, and steel trowelled concrete) ranged from 0.24 at 10.5% moisture content (m.c.) for AC Belmont and Robert oats on galvanized steel, to 0.68 at 19.4% moisture content for AC Belmont on wood-floated concrete. Generally, as the grain moisture content increased, the friction coefficient increased. Standard bulk densities for AC Belmont oats decreased as the moisture content increased. AC Belmont had a mean standard bulk density of 637 kg/m3. The maximum particle density of AC Belmont was 1409 kg/m3 and the lowest value was 1360 kg/m3 at 19.5% m.c. The Robert oats had a mean standard bulk density of 538 kg/m3 which showed a decreasing trend as the moisture content increased. Particle density dropped steadily from 1378 kg/m3 to 1340 kg/m3 as the moisture content increased. The standard bulk density for AC Marie oats was constant at approximately 445 kg/m3, except at 19.5% m.c. where it was lower. The average particle density of AC Marie oats was 1305 kg/m3. AC Belmont had the highest bulk density among the oats at 82% of the bulk density of Columbus wheat, with Robert and AC Marie having densities of 59 and 67% of wheat, respectively. AC Belmont had steadily increasing emptying and filling angles with increasing moisture to a maximum of 35.8 for an emptying angle and 38.6 for a filling angle at 19.5% m.c. Robert oats had a gradual rise in emptying and filling angles with increasing moisture to a maximum of 32.9 for emptying and 29 for filling at the highest moisture content. The emptying and filling angles of AC Marie oats stayed fairly constant until the moisture content increased to 19.5%. The absence of hulls in AC Belmont generally resulted in greater friction coefficients, bulk density, particle density, emptying and filling angles than for the two cultivars with hulls at a given moisture content. The main difference when comparing all the cultivars was a greater particle density for Robert oats. All of the oat cultivars exerted a similar lateral force to galvanized steel walls (4.8 to 5.2 kPa) at 17.0% m.c., which is 6 to 13% less than that for wheat. Key words: oats, hulled, hulless, bulk, physical properties.
Les caractéristiques de manutention et d'entreposage d'un cultivar à grain nu (AC Belmont) et de deux cultivars à grain vêtu (Robert et AC Marie) ont été mesurées chez des échantillons d'avoine en vrac (Avina satival.). Ces caractéristiques comprenaient divers coefficients de frottement, la masse volumique apparente en vrac normale, la masse volumique apparente en seau, la masse volumique réelle du grain ainsi que l'angle de repos au remplissage et au déchargement. Le coefficient de frottement a été mesuré au contact de quatre matériaux structuraux: l'acier galvanisé, le contreplaqué, le béton fini à la taloche et le béton fini à la truelle. Ce coefficient allait de 0,24 (teneur en eau de 10,5%, avoines AC Belmont et Robert sur acier galvanisé), à 0,68 (teneur en eau de 19,4%, avoine AC Belmont sur béton lissé à la taloche). En général, plus la teneur en eau du grain était élevée, plus le coefficient de frottement l'était également. La masse volumique apparente en vrac normale de l'avoine AC Belmont diminuait avec l'augmentation de la teneur en eau; elle s'établissait en moyenne à 637 kg/m3. La masse volumique réelle du grain de ce cultivar atteignait un maximum de 1409 kg/m3, mais tombait à 1360 kg/m3 quand la teneur en eau était de 19,5%. La masse volumique apparente en vrac normale de l'avoine Robert diminuait également avec l'augmentation de la teneur en eau; elle était de 538 kg/m3 en moyenne. La masse volumique apparente en vrac normale était constante, s' établissant généralement à environ 445 kg/m3, mais elle était moindre quand la teneur en eau atteignait 19,5%. La masse volumique réelle était de 1305 kg/m3 en moyenne. L'avoine AC Belmont présentait la masse volumique apparente en vrac la plus élevée, équivalant à 82% de celle du blé Columbus. Les masses volumiques apparentes des avoines Robert et AC Marie équivalaient respectivement à 59 et 67% de celle du blé. Les angles de repos au déchargement et au remplissage augmentaient constamment dans le cas de l'avoine AC Belmont, atteignant 35, 8 au déchargement et 38, 6 au remplissage pour une teneur en eau de 19,5%. Ces angles augmentaient graduellement dans le cas de l'avoine Robert, atteignant 32,9 au déchargement et 29 au remplissage pour la teneur en eau la plus élevée. Dans le cas de l'avoine AC Marie, les deux angles de repos variaient peu jusqu'à ce que la teneur en eau atteigne 19,5%. L'absence de balle chez l'avoine AC Belmont entraînait de façon générale des coefficients de frottement, une masse volumique apparente en vrac, une masse volumique réelle ainsi que des angles de repos plus élevés que dans le cas des deux cultivars à grain vêtu, pour une teneur en eau égale. La principale différence observée entre les divers cultivars était la masse volumique réelle plus élevée de l'avoine Robert. Les grains de tous les cultivars exerçaient une pression latérale similaire contre les parois d'acier galvanisé (4,8 à 5,2 kPa), pour une teneur en eau de 17,0%. Cette pression est 6 à 13% moindre que celle exercée par les grains de blé à teneur en eau de 16,4%. Mots clés : avoine, grain vêtu, grain nu, vrac, propriétés physiques.
Structures and Environment
Sealing of welded-steel hopper bins for fumigation of stored grain with carbon dioxide - D. Mann, D.S. Jayas, N.D.G. White and W.E. Muir
Fumigation of grain with carbon dioxide (CO2) requires the maintenance of high CO2 concentrations (20 to 60% by volume in air) for extended periods (> 4 d). Grain storage structures currently used on Canadian farms are not airtight and should be sealed if they are to be used for fumigation with CO2. Various sealing techniques were applied to two welded-steel hopper bins to improve their gas-tightness. Each sealing technique was tested by adding 136 kg of dry-ice pellets to a steel box connected to the empty bin by ABS piping. If the CO2 displaced air, this would have created a CO2 concentration of approximately 65% inside the empty bin. Carbon dioxide concentrations continually increased as the sealing improved, but never reached 65%. Uniformity of CO2 within the bin in both the radial and vertical directions also improved as the sealing improved. Fumigating with CO2 using this type of bin will be possible if either 1) the length of exposure at the lower CO2 concentration is increased, or 2) additional dry ice is added to the bin to compensate for leakage.
La fumigation des grains avec du bioxyde de carbone (CO2) exige le maintien de fortes concentrations de CO2 (20 à 60% par volume d'air) durant une longue période de temps (> 4 jours). Les structures d'entreposage des grains présentement utilisées sur les fermes canadiennes ne sont pas étanches et doivent être scellées si on veut y procéder à la fumigation avec du CO2. Plusieurs techniques de scellage ont été utilisées pour améliorer l'étanchéité de deux coffres à grains en acier soudé. Les deux coffres étaient reliés par un tuyau ABS. On a testé chacune des techniques en introduisant 136 kg de glace sèche dans un des coffres, l'autre demeurant vide. Si le CO2 avait déplacé l'air, la concentration de CO2 à l'intérieur du coffre vide aurait atteint 65%. Les concentrations de bioxyde de carbone à l'intérieur du coffre vide ont augmenté à mesure que l'étanchéité s'améliorait, mais n'ont jamais atteint 65%. L'uniformité de la distribution du CO2 à l'intérieur des coffres s'est aussi améliorée dans les directions radiale et verticale, à mesure que l'étanchéité augmentait. La fumigation avec du CO2 sera possible dans ce type de structure si 1) on augmente le temps d'exposition à des concentrations de CO2 plus faibles ou 2) on ajoute plus de glace sèche à l'un des coffres pour compenser pour les fuites.
A laboratory study of poultry abattoir wastewater treatment by membrane technology - S.Q. Zhang, O. Kutowy, A. Kumar and I. Malcolm
Ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) were tested as potential methods of treating poultry abattoir chiller tank effluent for recycling. Various ultrafiltration and nanofiltration membranes were tested for their fouling propensities as well as for their ability to produce a permeate which meets Agriculture and Agri-food Canada's guidelines for recycling: total plate count of less than 1,000 organisms/mL; total coliform counts of less than 10 organisms/mL; total E. coli counts of less than 2 organisms/mL; total organic carbon less than 100 mg/L; and light transmittance of greater than 90%. Several UF membranes removed all bacteria and achieved the required 90% light transmittance but failed to meet the total organic carbon (TOC) target. However, the TOC effluent criterion was met by NF membranes. Both of the commercial thin film composite membranes not only produced permeate with less than 100 mg/L of TOC but also gave a reasonable flux of 46-66 Lm-2h-1. It should therefore be possible to develop a recycling system for chiller tank effluent using any of the above nanofiltration membranes. Recycling would reduce water consumption and wastewater disposal and has the potential to reduce energy costs by reusing pre-chilled water.
Les systèmes d'ultrafiltration (UF) et de nanofiltration (NF) ont été étudiés afin d'évaluer leur capacité à traiter et à recycler les eaux provenant des bassins de refroidissement des abattoirs de volailles. Plusieurs membranes d'ultrafiltration et de nanofiltration ont été évaluées afin de comparer leur propension à colmater en présence de matière organique ainsi que pour déterminer leur capacité de produire un effluent qui respecte les recommandations d'Agriculture et agro-alimentaire Canada qui sont: nombre total de microorganismes sous 1000 organismes/mL, nombre total de coliformes sous de 10 organismes/mL, nombre total de E. coli sous de 2 organismes/mL, carbone organique total à moins de 100 mg/L et transmission de lumière supérieure à 90%. Plusieurs membranes UF éliminent toutes les bactéries, produisent un effluent ayant une transmission lumineuse supérieure à 90% mais qui dépasse les recommandations concernant la quantité acceptable de carbone totale. Cependant, le système nanofiltration peut satisfaire cette condition. Les membranes de nanofiltration commercial filtrent la quantité requise de carbone organique et laissent passer un flux raisonnable de 46 à 66 Lm-2h-1. Il est donc possible de développer un système pour recycler l'effluent provenant d'un bassin de refroidissement en utilisant un système de nanofiltration avec l'un ou l'autre des deux films. Un système de recyclage permettrait de réduire la consommation d'eau ainsi que la quantité d'eau usée dont il faut disposer. De plus, une économie des coûts d'énergie est possible si l'eau pré-refroidie est réutiliser.
Comparison between vertical and horizontal air flow for fruit and vegetable precooling. - I. Edeogu, J. Feddes and J. Leonard
Three methods of precooling fresh fruits and vegetables were tested, a vertically-directed forced-air cooling (VFC) treatment, a horizontally-directed forced-air cooling (HFC) treatment and a control, room cooling (CRC) treatment. Six boxes each, of carrots, lettuce and strawberries were cooled by the three treatments. Cooling was conducted in a cold room with temperatures varying between 0oC and 2oC. The airflow through the produce in the forced-air cooling treatments was adjusted to 2 Ls-1kg-1. Temperature of the produce and the room were measured, mass losses determined and quality of the produce evaluated. A modified cooling coefficient, Ccm, was used to describe cooling. The rate of cooling under the VFC treatment was generally higher compared to the rate of cooling under the HFC treatment. Average half-cooling times of the carrots, lettuce, and strawberries cooled under the VFC treatment were 31.6, 40.9, and 26.0 min, respectively, compared with 33.5, 62.7, and 57 min under the HFC treatment. The results also indicated that the HFC and VFC treatments cooled the produce in about 25 to 50% less time than the CRC treatment. However, the least moisture loss occurred in the CRC treatment.
Trois méthodes utilisées pour le refroidissement des fruits et légumes frais ont été testées: le refroidissement par air pulsé dans la direction verticale (RPV), le refroidissement par air pulsé dans la direction horizontale (RPH), et le refroidissement conventionnel (RC). Six boîtes de carottes, de laitues et de fraises ont été refroidies en utilisant chacune des trois méthodes. Le refroidissement a été fait dans une chambre froide où la température variait entre 0C et 2C. Le débit d'air utilisé pour les méthodes à air pulsé a été maintenu à 2 Ls-1kg-1. On a mesuré la température du produit et de la pièce, déterminé la perte de poids et évalué la qualité des produits. Un coefficient de refroidissement modifié, Ccm a été utilisé pour décrire le refroidissement. Le taux de refroidissement par la méthode RPV a généralement été plus élevé que celui de la méthode RPH. Les demi-temps de refroidissement des carottes, de la laitue et des fraises avec la méthode RPV ont été respectivement de 31.6, 40.9 et 26.0 minutes, comparativement à 33.5, 62.7 et 57.0 minutes avec la méthode RPH. Les résultats montrent que les temps de refroidissement avec les méthodes RPH et RPV sont de 25 à 50% inférieurs à ceux de la méthode RC. Cependant, les pertes d'humidité avec la méthode RC sont les plus faibles.
Information and Computer Technologies
Utilisation d'indices pour évaluer le potentiel de pollution diffuse sur deux bassins versants agricoles - K. Chokmani et J. Gallichand
La problématique de la pollution de leau par le secteur agricole devient de plus en plus aiguë. Une des solutions envisagée pour régler ce problème est la gestion de leau par bassin versant. Cette gestion ne peut se faire sans outils pour évaluer leffet des pratiques agricoles sur la qualité de leau de surface. Lobjectif de cette étude consiste à évaluer une méthode qualitative, basée sur la détermination dindices de pollution diffuse agricole répartis sur le territoire des bassins versants, pour prédire la qualité de leau de surface. Deux bassins versants en production animale ont été instrumentés pour mesurer les débits et la qualité de leau aux exutoires entre mars 1994 et février 1995. Un système dinformation géographique a été utilisé pour compiler les données spatiales et faire certains calculs élémentaires. La qualité de leau observée dans les bassins versants est en relation directe avec lutilisation du territoire, en particulier la production animale intensive. L'azote ammoniacal, le phosphore total, l'oxygène dissous et les coliformes fécaux ont été les paramètres les plus contraignants pour la qualité de leau de surface des deux bassins. Des divergences ont été observées entre les résultats de la méthode des indices de pollution potentielle et ceux du suivi de la qualité de leau des bassins. Ces divergences sont attribuables à des imperfections de la méthode des indices de pollution agricole qui font que certains processus de transport des nutriments et des sédiments ne sont pas considérés. Toutefois, cette méthode a permis didentifier les zones, à lintérieur des bassins versants, les plus susceptibles de contribuer à la contamination de leau de surface.
Water pollution from agriculture is becoming an accute problem. One of the solutions is to tackle the problem at the watershed scale. However, this can not be done without management tools to evaluate the effect of agricultural practices on water quality. The objective of this study was to assess a distributed indicator method for predicting the potential for surface water pollution. Water quality at the outlet of two watersheds, where animal production is dominant, was monitored on a continuous basis between March 1994 and February 1995. A geographical information system was used to compile spatial data needed by the indicator method and to perform elementary taks. Observed water quality was related to land use, particularly the intense animal production. Ammonium, total phosphorus, dissolved oxygen and fecal colimorms were parameters most affecting surface water quality. Differences were noticed between observed water quality and that predicted by the method of agricultural nonpoint source potential pollution indicators. These differences might be due to neglecting some nutrient and sediment transport processes. However, the method allowed the identification of zones, within each watershed, that could contribute more to water pollution.
Artificial neural network modelling of microbial acclimation periods in soil contaminated with petroleum hydrocarbons - A.M. Suchorski-Tremblay and R. Kok
Artificial neural networks (ANNs) were used to model the acclimation of indigenous microorganisms in soil contaminated with diesel fuel or creosote. Acclimation data were obtained by measuring the appearance of 14C (as CO2) mineralized from radiolabelled tracers that were added to soil microcosms. The ANNs were trained and tested with the following inputs: incubation temperature, water content (as percentage of the soil's water holding capacity), addition or not of nitrogen and phosphorus fertilizers, and sampling time. The ANN output was directly related to the cumulative percent of 14C recovered (%14C). The resultant ANN models were incorporated into a user-friendly software package called AccliMat, written in QuickBASIC. With this package, the ANN models can be utilized to calculate the amount of %14C that will be recovered after a given number of days, or the number of days required to reach a given %14C.
Des réseaux de neurones artificiels (RNA) ont servi de modèles prévisionnels pour l'acclimatation de microorganismes indigènes dans un sol contaminé par le diesel ou le créosote. Cette acclimatation a été mesurée en fonction de la présence de l'isotope 14C (sous forme de CO2), provenant de la dégradation des traceurs radioactifs ajoutés à des échantillons de sol. Les RNA ont été soumis à différentes conditions d'apprentissage suivant l'entrée de cinq données: la température d'incubation, la teneur en eau du sol (par rapport à sa capacité de rétention), l'ajout ou non d'engrais d'azote et de phosphore, et le temps d'échantillonnage. Les valeurs produites par les RNA étaient directement liées aux quantités de 14C récupérées (%14C) dans les microcosmes pédologique. Nos modèles RNA ont été incorporés à AccliMat, un progiciel relativement simple à utiliser, écrit en QuickBASIC. Dans le cadre de ce progiciel, les RNA peuvent servir à prévoir le pourcentage de 14C récupéré dans un sol après un certain nombre de jours, ou encore, le temps requis pour atteindre un niveau donné de 14C (%14C).
Design and development of multimedia courseware: An overview - L. Parrott and R. Kok
An overview of some of the basic considerations of multimedia courseware development and use is presented. This includes descriptions of the common types of digital media and their formats. Methods of courseware distribution are also discussed, with emphasis on dissemination via the Internet. The material presented will be of interest to educators considering the incorporation of information technology into their classroom lectures and to those who wish to create courseware for distance learning purposes.
Cet article décrit une série de facteurs à considérer lors du développement de matériel multimédia dédié à l'enseignement. Cela inclut une description de divers types de médias numériques, ainsi que des différents formats qui leur sont associés. Les méthodes de distribution du matériel pédagogique électronique sont également discutés, l'emphase étant mise sur la dissémination via l'Internet. Le contenu de çet article intéressera autant les enseignants envisageant d'utiliser les technologies de l'information pour leur enseignement en classe, que ceux désirant produire du matériel pour l'enseignement à distance.
Processing of digital images of touching kernels by ellipse fitting - N.S. Shashidhar, D.S. Jayas, T.G. Crowe and N.R. Bulley
An algorithm was developed to fit ellipses to digital images of separated and touching kernels with random orientations. The algorithm was evaluated for its ability to count objects in the images and to estimate length, width, perimeter, and area of individual objects. The estimated parameters were compared with the parameters determined using conventional image processing techniques on images of physically-separated kernels. All 300 kernels were counted correctly. In some situations, it may be possible that kernels would align in such a manner that they would not be separated and counted correctly by the algorithm. The estimated size features were not significantly different from the conventionally-determined parameters at p>0.05. Keywords: machine vision, grain identification, ellipse fitting, occluding objects, separation, feature extraction.
Un algorithme a été développé pour établir corrélation entre des ellipses et des images digitales de grains séparés et se touchant, disposés au hasard. L'algorithme a été évalué pour son aptitude à compter les objets compris dans les images et à estimer longueur, largeur, périmètre, et aire de chacun des objets. Les paramètres estimés ont été comparés avec ceux déterminés en utilisant les techniques conventionnelles de traitement d'image de grains physiquement séparés. Tous les 300 grains ont été comptés correctement. Dans certains cas, il peut être possible que les grains soient alignés de manière à ce qu'ils ne soient pas séparés et comptés correctement par l'algorithme. Les paramètres estimés des dimensions n'étaient différents de ceux déterminés avec la méthode conventionnelle qu'à p>0.05. Mots clés: vision machine, identification de grain, corrélation avec ellipse, reconnaissance d'objets, séparation, caractéristique d'extraction.
Technical Note
Techniques to diagnose plow and disk pans - Y. Chen and S. Tessier
The phenomena of plow or disk pan formation has recently been given considerable attention, as it is associated with important agronomic consequences. However, most reports only describe such phenomena on a qualitative basis. This note describes and validates the use of a new procedure to objectively diagnose the occurrence of mechanically induced hard pans. Data from experiments carried out at three locations, featuring tillage management systems based on mouldboard plow and heavy disk harrows, was reviewed to illustrate the use of this procedure. A plow pan was assumed responsible for differences in soil bulk density (b) or cone index (CI) at two reference depths, one above and the other below the bottom of the tilled layer. The occurrence of a plow pan was diagnosed based on statistical confidence interval comparisons of b or CI values between these two depths. However, CI profiles seem less reliable to diagnose plow pans. Based on the same principle, a disk pan could be diagnosed on the account of differences in micro-cone index (MCI) at two reference depths.
Une grande emphase a été placée à l'identification du phénomène qu'est la formation de couches indurées comme les semelles de labour ou de disques. Cependant, la plupart des études rapportant ce phénomène ne concluent souvent que sur des bases qualitatives quant à la présence ou non de couches indurées. Une nouvelle méthode d'étude a été élaborée pour diagnostiquer objectivement l'apparition d'une couche indurée. Des essais ont été effectués à trois sites en comparant des systèmes de travail du sol comportant la charrue à versoirs et la herse à disque. Une semelle de labour semble responsable de différences de masse volumique apparente (b) et de résistance à l'enfoncement (CI) entre deux profondeurs de différence, l'une au dessus et l'autre sous l'interface entre la zone influencée et non-influencée par le travail du sol. La présence d'une semelle de labour a été vérifiée par des comparaisons statistiques (intervalle de confidence) des valeurs de b ou CI entre ces deux profondeurs. Cependant, les mesures de CI semblent moins concluantes pour le diagnostic de semelles de labour. Avec le même principe, on peut conclure sur l'apparition d'une semelle lissage sous les disques de herses lourdes avec des mesures de la résistance à l'enfoncement (MCI) avec un micro-pénétromètre.