आकार न्यूनीकरण, पदार्थ प्रबंधन व यांत्रिक पृथक्करण; उपज का प्रसंस्करण व भंडारण तंत्र

GATE कृषि अभियांत्रिकी (AG) पेपर के खंड 6, कृषि प्रक्रम अभियांत्रिकी, का दूसरा अध्याय, जो खंड के यांत्रिक व भंडारण आधे को समेटता है। आकार न्यूनीकरण व पदार्थ प्रबंधन: आकार न्यूनीकरण की यांत्रिकी व ऊर्जा आवश्यकता, चूर्णित ठोसों का कण-आकार विश्लेषण, छनाई द्वारा आकार पृथक्करण, दानेदार ठोसों का तरलीकरण तथा वायवीय, बाल्टी, पेंच व पट्टा वहन, सफ़ाई व श्रेणीकरण और पृथक्करण की प्रभाविता, ठोसों, द्रवों व गैसों का अपकेंद्री पृथक्करण, समांगीकरण, तथा निस्यंदन व झिल्ली पृथक्करण। कृषि उपज का प्रसंस्करण: बीज, मसाले, फल व सब्ज़ियाँ, और मूल्य संवर्धन। भंडारण तंत्र: नियंत्रित व परिवर्तित वायुमंडल भंडारण, नाशवान खाद्य भंडारण, गोदाम, डिब्बे (bins) व अनाज साइलो, तथा पैकेजिंग सामग्री व मशीनें।

1. आकार न्यूनीकरण: यांत्रिकी, ऊर्जा नियम व कण-आकार विश्लेषण

ठोस संपीडन (रोलों के बीच कुचलना), आघात (हैमर मिल), अपरूपण (काटना, डिस्क व बर मिल) व घर्षण (attrition) (रगड़ना, घर्षण मिल) से तोड़े जाते हैं; बॉल मिल पीसने के माध्यम को लुढ़काती हैं। दी गई अधिकांश ऊर्जा ऊष्मा बनती है — इसीलिए मसाले, जिनका स्वाद वाष्पशील है, कभी-कभी निम्नतापीय (cryogenic) रूप से पीसे जाते हैं। ऊर्जा नियम प्रति इकाई द्रव्यमान कार्य को भरण आकार L₁ से उत्पाद आकार L₂ तक आकार परिवर्तन से जोड़ते हैं:

चूर्णन नियम
नियमप्रति इकाई द्रव्यमान ऊर्जासर्वाधिक उपयुक्त
रिटिंगरE = K_R(1/L₂ − 1/L₁)महीन पिसाई, जहाँ नया पृष्ठ क्षेत्रफल प्रभावी है
किकE = K_K ln(L₁/L₂)मोटा कुचलना; समान आकार अनुपातों हेतु समान ऊर्जा
बॉन्डE = W_i(10/√P − 10/√F)मध्यवर्ती परिसर; W_i kWh/t में कार्य सूचकांक, F व P µm में 80-प्रतिशत-पार आकार

जब भी कोई प्रश्न बहिर्वेशन करता है, नियम असहमत होते हैं। यदि किसी पदार्थ को 6 mm से 2 mm तक घटाने में 10 kJ/kg लगते हैं, तो आगे 1 mm (6 → 1 mm) तक जाना रिटिंगर से 25 kJ/kg (K_R = 30 kJ·mm/kg) परंतु किक से केवल 10 ln 6/ln 3 = 16.3 kJ/kg लेता है। बॉन्ड से, 12 kWh/t कार्य सूचकांक वाले पदार्थ को F = 4000 µm से P = 400 µm तक पीसने में 12(10/20 − 10/63.25) = 4.10 kWh/t चाहिए। पिसे पदार्थ का कण-आकार विश्लेषण मानक छलनियों का ढेर प्रयोग करता है (टायलर श्रेणी में क्रमिक छिद्र √2 गुना भिन्न हैं) और संचयी रोका गया प्रतिशत बताता है; सूक्ष्मता मापांक मानक छलनियों पर संचयी रोके गए प्रतिशतों का योग बटा 100 है — 350 का योग FM = 3.5 देता है, मोटी पिसाई बड़ा FM देती है।

2. छनाई, सफ़ाई व श्रेणीकरण; तरलीकरण व वहन

छनाई आकार से पृथक करती है। कोई छलनी पूर्ण नहीं: कुछ महीन कण बड़े आकार के साथ चले जाते हैं और कुछ बड़े फटी या घिसी जालियों से निकल जाते हैं। महीन कण प्राप्त करने हेतु छलनी की प्रभाविता अधोप्रवाह में महीन कणों की प्राप्ति और उससे मोटे पदार्थ के अस्वीकरण का गुणनफल है। हल किया उदाहरण: 40 kg महीन कणों वाला 100 kg/h भरण 30 kg/h अधोप्रवाह देता है जो 95 प्रतिशत महीन (28.5 kg) है और 70 kg/h ऊर्ध्वप्रवाह। महीन कणों की प्राप्ति 28.5/40 = 0.7125; भरण में मोटा पदार्थ 60 kg है, जिसमें से 1.5 kg अधोप्रवाह में पहुँचता है, अतः अस्वीकरण 58.5/60 = 0.975; प्रभाविता 0.7125 × 0.975 = 69.5 प्रतिशत।

सफ़ाई व श्रेणीकरण मशीनें, और प्रत्येक द्वारा प्रयुक्त गुण
मशीनकिसके आधार पर पृथक करती है
वायु-छलनी शोधकआकार (छलनियाँ) व अंतिम वेग (वायु-धारा)
चूषक (aspirator)अंतिम वेग — हल्का भूसा व सिकुड़े बीज उठाकर बाहर
विशिष्ट-गुरुत्व पृथक्कारकघनत्व, झुके, कंपित, वायु-तरलीकृत डेक पर
खाँचेदार बेलनलंबाई — छोटे बीज खाँचों में उठते, लंबे छूट जाते
सर्पिल पृथक्कारकआकृति (गोलाई) — गोल बीज तेज़ लुढ़ककर बाहर उड़ते
चुंबकीय पृथक्कारकसतह बनावट, खुरदरे या चिपचिपे बीज-आवरणों पर चिपकने वाले लोह-चूर्ण के माध्यम से
रंग (प्रकाशीय) छँटाई यंत्ररंग, वायु-धाराओं से अस्वीकृत

तरलीकरण। जब वायु दानेदार ठोसों की परत से होकर ऊपर बहती है, दाब-पात वेग के साथ तब तक बढ़ता है जब तक वह प्रति इकाई क्षेत्रफल परत के उत्प्लावी भार ΔP = (1 − ε)(ρ_p − ρ_f)gL के बराबर न हो जाए, न्यूनतम तरलीकरण वेग पर; उसके आगे परत फैलती है और उबलते द्रव की भाँति व्यवहार करती है जबकि ΔP स्थिर रहता है। 0.4 रिक्तता पर 1200 kg/m³ घनत्व वाले कणों की 0.5 m परत 0.6 × 1200 × 9.81 × 0.5 = 3532 Pa दाब-पात पर तरलीकृत होती है (वायु घनत्व उपेक्षित)। तरल परतें दानेदार खाद्यों को एकसमान रूप से सुखाती, जमाती व भूनती हैं। वहन: वायवीय वाहक अनाज को वायु-धारा में (तनु या सघन प्रावस्था) ले जाते हैं, लचीले ढंग से परंतु उच्च ऊर्जा लागत पर; बाल्टी उत्थापक अनाज को ऊर्ध्वाधर उठाते हैं, शीर्ष घिरनी पर अपकेंद्री क्रिया से उतारते हुए जब बाल्टी की चाल v²/r ≥ g बनाए — 60 चक्कर/मिनट हेतु, g/ω² = 9.81/(2π)² = 0.248 m की घिरनी त्रिज्या — या कम चालों पर गुरुत्व से (सतत व धनात्मक निस्सरण); पेंच (बरमा) वाहक, जिनकी क्षमता ≈ (π/4)(D² − d²) × पिच × N × स्थूल घनत्व × भरण गुणक है, वहन करते हुए मिलाते हैं और छोटे व झुके मार्गों हेतु उपयुक्त हैं; और पट्टा वाहक प्रति टन न्यूनतम शक्ति से लंबी दूरियों पर बड़ी मात्राएँ ले जाते हैं।

3. अपकेंद्री पृथक्करण, समांगीकरण, निस्यंदन व झिल्ली पृथक्करण

गुरुत्व के अधीन किसी तरल से होकर बैठता कण स्टोक्स अंतिम वेग v = D²(ρ_p − ρ)g/(18μ) पर पहुँचता है, स्तरीय क्षेत्र में वैध (कण रेनॉल्ड्स संख्या लगभग 1 से कम)। जल से 100 kg/m³ सघन 10 µm कण (μ = 10⁻³ Pa·s) केवल 5.45 µm/s से बैठता है — इसीलिए महीन पृथक्करण अपकेंद्रित्र में किए जाते हैं, जहाँ g के स्थान पर ω²r आता है। सापेक्ष अपकेंद्री बल RCF = ω²r/g लाभ मापता है: 3000 चक्कर/मिनट व r = 0.1 m पर RCF ≈ 1006। क्रीम पृथक्कारक डिस्क-स्टैक अपकेंद्रित्र है जो दूध को घनत्व से मलाई-रहित दूध व क्रीम में बाँटता है; डिकेंटर ठोसों को द्रवों से अलग करते हैं; चक्रवात (cyclone) भँवर द्वारा कणों को दीवार की ओर फेंककर धूल या चूर्ण को वायु से अलग करते हैं (फुहार-शुष्कक निकास, अनाज-प्रबंधन निकास)।

समांगीकरण दूध को उच्च दाब पर संकरे वाल्व से बलपूर्वक गुज़ारता है, वसा गोलिकाओं को बहुत छोटी गोलिकाओं में तोड़ते हुए ताकि — स्टोक्स नियम से, क्योंकि ऊपर उठने का वेग D² के अनुसार चलता है — वे मलाई की परत न बनाएँ; कम दाब पर दूसरा चरण पहले द्वारा बने गुच्छों को तोड़ता है। निस्यंदन गाढ़े घोल को ऐसे माध्यम से गुज़ारता है जो ठोसों को केक के रूप में रोकता है; स्थिर दाब पर निस्यंद आयतन V व समय t रूथ समीकरण t/V = (μαc/(2A²ΔP))V + μR_m/(AΔP) का पालन करते हैं, एक सरल रेखा जिससे केक व माध्यम प्रतिरोध निकाले जाते हैं; डायटमी मृदा जैसे निस्यंदन सहायक संपीड्य केकों को सरंध्र रखते हैं। झिल्ली पृथक्करण अर्ध-पारगम्य झिल्ली से दाब-चालित निस्यंदन है, छिद्र-आकार से श्रेणीबद्ध: सूक्ष्म-निस्यंदन (MF) जीवाणु व वसा हटाता है, परा-निस्यंदन (UF) प्रोटीन रोकता है जबकि लैक्टोज़ व लवण पार करता है (मट्ठा प्रोटीन सांद्र, पनीर-दूध), नैनो-निस्यंदन (NF) द्विसंयोजी आयन व शर्कराएँ रोकता है जबकि अधिकांश एकसंयोजी आयन पार करता है, और उत्क्रम परासरण (RO) जल के अतिरिक्त लगभग सब कुछ रोकता है, ऐसे दाबों पर जो विलयन के परासरण दाब से अधिक होने चाहिए — रस व दूध को बिना ऊष्मा के पूर्व-सांद्रित करने हेतु प्रयुक्त।

🧠 स्टोक्स और व्यास का वर्ग
वसा गोलिका का व्यास आधा करने पर उसका उठने का वेग चौथाई रह जाता है; दस गुना घटाने पर सौ गुना घटता है। समांगीकरण उसी वर्ग के माध्यम से कार्य करता है, और प्रत्येक अवसादन टंकी व अपकेंद्रित्र भी।

4. बीज, मसाले, फल व सब्ज़ियों का प्रसंस्करण; मूल्य संवर्धन

  • बीज: ऊपर की मशीनों पर सफ़ाई व उन्नयन (खरपतवार बीज, निष्क्रिय पदार्थ और हल्के या टूटे बीज हटाना), सुरक्षित नमी तक सुखाना, आकार हेतु श्रेणीकरण, कवकनाशी या कीटनाशी से उपचार, और नमी-रोधी थैलों में पैकिंग, अंकुरण व शुद्धता परीक्षण के साथ।
  • मसाले: सफ़ाई, आवश्यकतानुसार ब्लांचिंग या उपचार (हल्दी उबाली जाती है, काली मिर्च गर्म पानी में डुबोई जा सकती है), सुखाना (धूप या यांत्रिक), पॉलिशिंग, और पिसाई — द्रव नाइट्रोजन के साथ निम्नतापीय पिसाई वे वाष्पशील तेल बचाती है जिन्हें सामान्य पिसाई ऊष्मा के रूप में उड़ा देती है; ओलियोरेज़िन व सुगंधित तेल मूल्य-संवर्धित निष्कर्ष हैं।
  • फल व सब्ज़ियाँ: धुलाई, छँटाई व श्रेणीकरण, छिलाई (यांत्रिक, भाप, क्षार), कटाई, ब्लांचिंग, गूदा बनाना व रस निष्कर्षण, स्पष्टीकरण, सांद्रण, और डिब्बाबंदी, हिमीकरण, सुखाने, अचार बनाने, या जैम, जेली, स्क्वैश, कैचप व निर्जलित उत्पादों में रूपांतरण द्वारा परिरक्षण।
  • मूल्य संवर्धन उपज को खेत के निकट संसाधित कर उसका मूल्य बढ़ाता है — श्रेणीकरण व पैकिंग, प्राथमिक प्रसंस्करण (सफ़ाई, सुखाना, मिलिंग), और द्वितीयक उत्पाद — कटाई-उपरांत हानियाँ घटाते हुए व रोज़गार जोड़ते हुए; उपोत्पाद (भूसी, चोकर, छिलका, खोई) ईंधन, तेल, चारा या पेक्टिन बनते हैं।

5. भंडारण तंत्र: नियंत्रित व परिवर्तित वायुमंडल, नाशवान पदार्थ, गोदाम, डिब्बे व साइलो, पैकेजिंग

ताज़ी उपज कटाई के बाद श्वसन करती रहती है, अपनी शर्कराएँ खपाते हुए और ऊष्मा, CO₂ व जल छोड़ते हुए; भंडारण आयु उस श्वसन को धीमा कर बढ़ाई जाती है। नियंत्रित-वायुमंडल (CA) भंडारण उपज को गैस-रोधी शीत कक्ष में घटी O₂ (कुछ प्रतिशत) व बढ़ी CO₂ के साथ रखता है, नाइट्रोजन जनित्रों व CO₂ शोधकों (scrubbers) से बनाए रखते हुए, एथिलीन हटाकर; सेब पारंपरिक CA फ़सल है। परिवर्तित-वायुमंडल पैकेजिंग (MAP) ऐसे पैकेज के भीतर निष्क्रिय रूप से समान वायुमंडल बनाती है जिसकी फ़िल्म पारगम्यता उपज के श्वसन से मेल खाती है। नाशवान भंडारण क्षेत्र-ऊष्मा शीघ्र हटाने हेतु पूर्व-शीतलन से आरंभ होता है — जल-शीतलन, बल-वायु शीतलन, पत्तेदार सब्ज़ियों हेतु निर्वात शीतलन, और पैकेज में बर्फ़ — उसके बाद सही ताप व उच्च सापेक्ष आर्द्रता पर शीत भंडारण, केले व आम जैसी उष्णकटिबंधीय उपज में शीतन-क्षति से बचते हुए।

अनाज भंडारण सूखे अनाज को ठंडा और कीटों, फफूँदों, कृन्तकों व नमी से दूर रखता है। गोदाम बोरों में भरे अनाज को डनेज पर ढेरों में, आवरण के नीचे धूमित कर रखते हैं; CAP (आवरण-व-चबूतरा) भंडारण बोरों को खुले में पॉलिथीन आवरण के नीचे उठे चबूतरों पर रखता है। डिब्बे (bins) व साइलो अनाज को थोक में रखते हैं और यांत्रिक प्रबंधन, वायु-संचार व धूमन संभव बनाते हैं। ऊँचे (गहरे) डिब्बे में भित्ति घर्षण अनाज के भार का भाग वहन करता है, अतः दाब द्रव की भाँति गहराई के साथ रैखिक रूप से नहीं बढ़ते: जैनसेन समीकरण पार्श्व दाब p = (γR/μ′)[1 − e^(−μ′kh/R)] देता है, R डिब्बे की जलीय त्रिज्या, μ′ अनाज-भित्ति घर्षण गुणांक व k पार्श्व से ऊर्ध्वाधर दाब का अनुपात — गहराई के साथ सीमा γR/μ′ की ओर बढ़ते हुए। डिब्बा गहरा कहलाता है जब अनाज का विभंजन तल सतह के नीचे सामने की दीवार से मिले, और उथला जब वह अनाज सतह को काटे, जिसके लिए रैंकिन सिद्धांत लागू है।

पैकेजिंग नमी, गैसों, प्रकाश, सूक्ष्मजीवों व प्रबंधन-क्षति से रक्षा करती है। सामग्रियाँ जूट व कागज़ से प्लास्टिक तक हैं — LDPE (अच्छा नमी अवरोधक परंतु गैस-पारगम्य), HDPE, पॉलीप्रोपिलीन, पॉलिएस्टर, और एक अवरोधक परत (ऐलुमिनियम पन्नी, EVOH) को सील-योग्य परत से जोड़ने वाले बहुपरत लैमिनेट — जो अपनी जलवाष्प व ऑक्सीजन संचरण दरों से आँके जाते हैं। मशीनों में आकार-भर-सील मशीनें (चूर्ण व दानों हेतु ऊर्ध्वाधर, ठोस वस्तुओं हेतु क्षैतिज), निर्वात व गैस-प्रवाह पैकर, पूतिरोधी (aseptic) भरक, और कैन सीमर सम्मिलित हैं।

मुख्य बिंदु

  • महीन पिसाई हेतु रिटिंगर E = K_R(1/L₂ − 1/L₁), मोटे कुचलने हेतु किक E = K_K ln(L₁/L₂), बीच में बॉन्ड E = W_i(10/√P − 10/√F)।
  • छलनी प्रभाविता = वांछित अंश की प्राप्ति × अवांछित अंश का अस्वीकरण।
  • प्रत्येक शोधक एक गुण प्रयोग करता है: चूषक — अंतिम वेग, खाँचेदार बेलन — लंबाई, सर्पिल — गोलाई, गुरुत्व मेज़ — घनत्व।
  • तरलीकरण पर ΔP = (1 − ε)(ρ_p − ρ_f)gL; बाल्टी उत्थापक अपकेंद्री रूप से उतारता है जब ω²r ≥ g।
  • स्टोक्स v ∝ D²; RCF = ω²r/g; झिल्लियाँ छिद्र-आकार में MF > UF > NF > RO क्रम में।
  • CA भंडारण श्वसन धीमा करने हेतु O₂ घटाता व CO₂ बढ़ाता है; जैनसेन समीकरण गहरे डिब्बे में पार्श्व दाब देता है।

अभ्यास प्रश्न (13)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. किसी पदार्थ को 6 mm से 2 mm तक पीसने में 10 kJ/kg लगते हैं। रिटिंगर नियम से उसी पदार्थ को 6 mm से 1 mm तक पीसने में कितनी ऊर्जा लगती है, kJ/kg में?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 25

    K_R(1/2 − 1/6) = K_R/3 = 10, अतः K_R = 30 kJ·mm/kg; E = 30(1/1 − 1/6) = 30 × 5/6 = 25 kJ/kg। मिलीमीटर में आकार घटाव से मापित करना (5/4 × 10 = 12.5) उपेक्षित करता है कि रिटिंगर ऊर्जा नए पृष्ठ का अनुसरण करती है, जो 1/L के अनुसार बढ़ता है।

  2. किसी पदार्थ को 6 mm से 2 mm तक पीसने में 10 kJ/kg लगते हैं। किक नियम से उसे 6 mm से 1 mm तक पीसने में कितनी ऊर्जा लगती है, kJ/kg में (एक दशमलव स्थान तक)?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 16.3

    K_K ln(6/2) = K_K ln 3 = 10, अतः K_K = 9.102 kJ/kg; E = 9.102 ln 6 = 9.102 × 1.792 = 16.3 kJ/kg। समान आँकड़ों हेतु रिटिंगर नियम 25 kJ/kg देता है — उत्पाद महीन होने पर दोनों नियम अलग होते जाते हैं, और किक का नियम मोटे आकारों हेतु है।

  3. 12 kWh/t बॉन्ड कार्य सूचकांक वाले पदार्थ को 4000 µm के भरण 80-प्रतिशत-पार आकार से 400 µm के उत्पाद 80-प्रतिशत-पार आकार तक पीसा जाता है। कितनी ऊर्जा आवश्यक है, kWh/t में (एक दशमलव स्थान तक)?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 4.1

    E = W_i(10/√P − 10/√F) = 12(10/√400 − 10/√4000) = 12(0.5 − 0.1581) = 12 × 0.3419 = 4.10 kWh/t। P व F उलटने पर ऋणात्मक ऊर्जा आती है, और मिलीमीटर में आकार रखना स्थिरांक 10 को तोड़ता है, जो माइक्रोमीटर मानता है।

  4. पिसे मक्के के छलनी विश्लेषण में मानक छलनियों पर संचयी रोके गए प्रतिशतों का योग 350 है। सूक्ष्मता मापांक क्या है?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 3.5

    FM = Σ(संचयी रोका गया प्रतिशत)/100 = 350/100 = 3.5। व्यक्तिगत (असंचयी) प्रतिशतों का योग सदा 100 देता है और 1 का अर्थहीन FM।

  5. एक छलनी को 40 प्रतिशत महीन कणों वाला 100 kg/h भरण मिलता है। अधोप्रवाह 30 kg/h है और उसमें 95 प्रतिशत महीन कण हैं। प्रभाविता को अधोप्रवाह में महीन कणों की प्राप्ति गुणा उससे मोटे पदार्थ के अस्वीकरण के रूप में परिभाषित करते हुए, छलनी प्रभाविता, प्रतिशत में (एक दशमलव स्थान तक), क्या है?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 69.5

    भरण में महीन = 40 kg; अधोप्रवाह में = 0.95 × 30 = 28.5 kg; प्राप्ति = 28.5/40 = 0.7125। भरण में मोटा = 60 kg; अधोप्रवाह में मोटा = 1.5 kg; अस्वीकरण = 58.5/60 = 0.975। E = 0.7125 × 0.975 = 0.695 = 69.5 प्रतिशत। केवल प्राप्ति (71.3 प्रतिशत) बताना मोटे संदूषण की उपेक्षा करता है।

  6. 0.5 m गहरी दानेदार ठोसों की परत की रिक्तता 0.4 व कण घनत्व 1200 kg/m³ है। वायु घनत्व उपेक्षित करते हुए, आरंभिक तरलीकरण पर परत के पार दाब-पात, Pa में (निकटतम पूर्ण संख्या तक), क्या है?

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 3532

    ΔP = (1 − ε)(ρ_p − ρ_f)gL = 0.6 × 1200 × 9.81 × 0.5 = 3531.6 ≈ 3532 Pa — प्रति इकाई क्षेत्रफल ठोसों का उत्प्लावी भार। (1 − ε) के स्थान पर ε लेने पर 2354 Pa आता है, कणों के बजाय वायु-भरे स्थान का भार।

  7. 10 µm व्यास का एक कण जल से 100 kg/m³ सघन है, जिसकी श्यानता 1 × 10⁻³ Pa·s है। गुरुत्व के अधीन उसका स्टोक्स अवसादन वेग, µm/s में (दो दशमलव स्थानों तक), क्या है? g = 9.81 m/s² लें।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

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    उत्तर: 5.45

    v = D²Δρg/(18μ) = (10 × 10⁻⁶)² × 100 × 9.81/(18 × 10⁻³) = 9.81 × 10⁻⁸/0.018 = 5.45 × 10⁻⁶ m/s = 5.45 µm/s। व्यास का वर्ग भूलने पर वेग एक लाख गुना अधिक आता है।

  8. एक अपकेंद्रित्र कटोरा 0.1 m प्रभावी त्रिज्या के साथ 3000 चक्कर/मिनट पर घूमता है। सापेक्ष अपकेंद्री बल (अपकेंद्री से गुरुत्वीय त्वरण का अनुपात), निकटतम पूर्ण संख्या तक, क्या है? g = 9.81 m/s² लें।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 1006

    ω = 2π × 3000/60 = 314.16 rad/s; ω²r = 98 696 × 0.1 = 9870 m/s²; RCF = 9870/9.81 = 1006। N को सीधे चक्कर/मिनट में लेना (3000² × 0.1/9.81) 90 000 से अधिक देता है, rad/s में बदलना भूलते हुए।

  9. एक बाल्टी उत्थापक की शीर्ष घिरनी 60 चक्कर/मिनट पर घूमती है। वह न्यूनतम घिरनी त्रिज्या (बाल्टी केंद्र तक) क्या है जिस पर अनाज अपकेंद्री निस्सरण से बाहर फेंका जाता है, m में (तीन दशमलव स्थानों तक)? g = 9.81 m/s² लें।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.248

    अपकेंद्री निस्सरण हेतु घिरनी के शीर्ष पर ω²r ≥ g चाहिए। ω = 2π rad/s, अतः r = g/ω² = 9.81/39.48 = 0.248 m। ω = 60 rad/s लेने (चक्कर/मिनट को rad/s समझकर) पर असंभव रूप से छोटा 2.7 mm आता है।

  10. नियंत्रित-वायुमंडल भंडारण ताज़े सेबों की आयु मुख्यतः किसके द्वारा बढ़ाता है?

    1. फल के चारों ओर O₂ घटाकर व CO₂ बढ़ाकर उसका श्वसन धीमा करना
    2. भंडारित फल का पकना तेज़ करने हेतु O₂ बढ़ाना
    3. भंडार से सारी नमी हटाना
    4. फल को उसके हिमांक से नीचे भंडारित करना
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — फल के चारों ओर O₂ घटाकर व CO₂ बढ़ाकर उसका श्वसन धीमा करना

    श्वसन O₂ खपाता व CO₂ छोड़ता है, अतः कम ताप पर कम-O₂, उच्च-CO₂ वायुमंडल उसे धीमा करता है और पकना व नरम होना टालता है। O₂ बढ़ाना उलटा करता है, शुष्क वायु फल को सिकोड़ देगी, और हिमीकरण उसकी बनावट नष्ट कर देगा।

  11. झिल्ली पृथक्करणों के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं?

    1. उत्क्रम परासरण घुले लवण व शर्कराएँ रोकता है और लगभग केवल जल पार करता है
    2. मट्ठे का परा-निस्यंदन प्रोटीन रोकता है जबकि लैक्टोज़ व लवण पार करता है
    3. चारों प्रक्रमों में सूक्ष्म-निस्यंदन के छिद्र सबसे बड़े हैं
    4. नैनो-निस्यंदन एकसंयोजी आयनों को द्विसंयोजी आयनों से अधिक दृढ़ता से रोकता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — उत्क्रम परासरण घुले लवण व शर्कराएँ रोकता है और लगभग केवल जल पार करता है; B — मट्ठे का परा-निस्यंदन प्रोटीन रोकता है जबकि लैक्टोज़ व लवण पार करता है; C — चारों प्रक्रमों में सूक्ष्म-निस्यंदन के छिद्र सबसे बड़े हैं

    छिद्र-आकार MF से UF व NF होते हुए RO तक घटता है। RO मूलतः केवल जल पार करता है; UF बड़े प्रोटीन अणु रोकता है और लैक्टोज़ व खनिज पार करता है; MF के छिद्र सबसे चौड़े हैं। NF चौथे कथन का उलटा करता है — वह द्विसंयोजी आयन रोकता है और अधिकांश एकसंयोजी पार करता है, इसी से वह मट्ठे का आंशिक विखनिजीकरण करता है।

  12. अनाज साइलो के अभिकल्प में जैनसेन समीकरण का प्रयोग किसे निकालने हेतु होता है?

    1. गहरे डिब्बे की दीवारों पर पार्श्व दाब, जो भित्ति घर्षण के कारण गहराई के साथ एक सीमा की ओर जाता है
    2. भंडारित अनाज में नमी प्रवासन की दर
    3. डिब्बे में वायु-संचार हेतु आवश्यक वायु-प्रवाह
    4. उथले डिब्बे में पार्श्व दाब, जो गहराई के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — गहरे डिब्बे की दीवारों पर पार्श्व दाब, जो भित्ति घर्षण के कारण गहराई के साथ एक सीमा की ओर जाता है

    जैनसेन ने अनाज की एक परत के भार को उसके चारों ओर दीवार पर घर्षण से संतुलित किया, इसीलिए गहरे डिब्बे में दाब द्रव की भाँति बढ़ने के बजाय γR/μ′ की ओर स्थिर हो जाता है। उथले डिब्बे का रैखिक, द्रव-सदृश दाब रैंकिन की स्थिति है।

  13. प्रत्येक सफ़ाई मशीन को उसके द्वारा प्रयुक्त गुण से मिलाएँ। निम्न में से कौन-से युग्म सही हैं?

    1. चूषक — अंतिम वेग
    2. खाँचेदार बेलन — लंबाई
    3. सर्पिल पृथक्कारक — रंग
    4. विशिष्ट-गुरुत्व पृथक्कारक — घनत्व
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — चूषक — अंतिम वेग; B — खाँचेदार बेलन — लंबाई; D — विशिष्ट-गुरुत्व पृथक्कारक — घनत्व

    चूषक उठती वायु-धारा में हल्का पदार्थ उठाता है; खाँचेदार बेलन लंबे बीजों में से छोटे चुनता है; गुरुत्व मेज़ घनत्व से स्तरित करती है। सर्पिल पृथक्कारक गोलाई से छाँटता है — गोल बीज तेज़ लुढ़कते व बाहर फेंके जाते हैं — और रंग छँटाई प्रकाशीय छँटाई यंत्रों से होती है, अतः तीसरा युग्म ग़लत है।