عنوان پایان‌نامه
بررسی تغییر رنگ و آهنگ چروکیدگی ورقه نازک سیب با استفاده از پردازش تصویر در طی فرایند خشک شدن
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4553;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50257
- تاریخ دفاع
- ۱۷ مهر ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدحسین نادیان
- استاد راهنما
- شاهین رفیعی
- چکیده
- در میان میوه ها، سیب درختی به عنوان یکی از پر مصرف ترین تولیدات غذایی است که بیشترین اهمیت را از لحاظ اقتصادی و صنعتی دارد. کشت سیب در تمام جهان انجام می شود و ایران با تولید بیش از 2 میلیون تن در سال، در میان 6 کشور برتر تولید کننده قرار دارد. در این تحقیق، یک روش بر اساس روش پردازش تصویر برای تعیین ویژگی های سیب رقم گلدن دلیشز در طی خشک شدن ارائه شده است. این سیستم شامل یک دوربین دیجیتالی، محفظه روشنایی و سخت افزارها و نرم افزارهای رایانه¬ای برای گرفتن و پردازش تصاویر تمام سطح لایه های سیب در طول خشک کردن و با دقت زیاد است. آزمایش ها در دماهای 40، 50، 60، 70 و 80 درجه سلسیوس و در ضخامت های 2، 4 و 6 میلی متر در سرعت های هوای ورودی 1، 5/1 و 2 متر بر ثانیه انجام گرفت. نسبت رطوبت اولیه سیب ها در حدود 1/0±5/5 کیلوگرم آب/کیلوگرم ماده خشک بدست آمد و بر اساس جرم نهایی محصول، رطوبت توده در طی خشک کردن محاسبه شد و 13 مدل تجربی استاندارد بر داده‌های آزمایشگاهی برازش داده شد و کیفیت برازش آن‌ها بر حسب سه پارامتر ضریب تعیین (2R)، مجموع مربعات خطا (SSE) و ریشه متوسط مربع خطای داده‌ها (RMSE) مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت. همچنین ضریب¬ پخش موثر و انرژی فعال¬سازی لایه های سیب مورد آزمایش محاسبه شد. نتایج نشان داد که مدل میدیلی توانست به خوبی مقادیر نسبت رطوبت را با کمترین RMSE و SSE و بیشترین ضریب رگرسیون (2R)، پش¬بینی کند. همچنین، نتایج نشان داد که مقدار ضریب پخش موثر در نمونه های خشک شده در دماهای بین 40 تا 80 درجه سلسیوس، از مقدار 10-10×43/3 تا 9-10×57/3 مترمربع بر ثانیه تغییر می کند. مقادیر انرژی فعال¬سازی از 74/16 تا 48/20 کیلوژول بر مول در شرایط آزمایش تغییر پیدا کرد. ویژگی های ظاهری شامل چروکیدگی و تغییرات رنگ محصول در طول خشک شدن نقش مهمی را در تعیین کیفیت محصولات خشک شده ایفا می کند. تغییرات مساحت سیب ها، تغییرات ضخامت،تغییرات ابعاد سیب¬ها (قطر بزرگتر، قطرکوچکتر، قطر در راستای جریان هوا، قطر عمود بر راستای جریان هوا) ، کشیدگی و گردی در طول خشک کردن و به فاصله های زمانی یک دقیقه محاسبه شد. متغیرها یک رفتار خطی را با نسبت رطوبت نشان دادند. نتایج نشان داد که اندازه قطر بزرگتر نسبت به سایر قطرها، با مقادیر کوچکتر SSE و RMSE و بالاتر2R به خوبی توانست مقادیر نسبت رطوبت را با رابطه خطی برازش کند. پارامترهای رنگ مورد بررسی، پارامترهای رنگ هانتر که شامل L*(روشنایی و تیرگی)، a* (سبزتا قرمز) و b* (آبی تا زرد) می باشند. مقادیر این پارامترها برای محاسبه مقادیر شاخص های تغییر رنگ کلی (dE)، کروما، زاویه هیو و شاخص قهوه ای شدن نیز مورد استفاده قرار گرفتند. مقادیر مولفه¬¬ی L* در ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. مقادیر مولفه¬های a* و b* به ترتیب در طی خشک کردن رفتار های تقریباً ثابت و افزایشی را نشان دادند. یک مدل واکنش های متوالی برای برازش تغییرات رنگ سیب در طی خشک کردن ارایه شد. نتایج نشان داد که مدل متوالی به خوبی توانست نسبت به سایر معادلات مرتبه صفر، اول و دوم تغییرات رنگ را پیش بینی کند. نتایج نشان داد که تغییرات قهوه¬ای شدن در طی خشک شدن به صورت افزایشی است و افزایش دما باعث افزایش قهوه¬ای شدن می¬شود. در حالی که دماهای 40 و 80 درجه سلسیوس نتایج متفاوتی را نشان دادند. در طی خشک شدن، مقادیر کیفیت خلوص رنگ پس از کاهش خیلی کم، افزایش نشان داد و تغییرات زاویه فام رفتار کاهشی داشت.
- Abstract
- Among fruits, apple is important row material for many food products and the more important one economically and industrially. Apple plantations are cultivated all over the world in many countries and Iran with more than 2 million tonnes produce in year is among six superior apple-producing countries of the world. In this study, a method based on computer vision was used to analyze the effect of drying on surface visual change of apple slices (Golden Delicious V.). The computer vision system (CVS) consists of a digital camera, illumination chamber, computer hardware and software are developed to capture and process the images of the whole surface of apple slices with high precision. The drying experiments were carried out at temperature of 40,50,60,70 and 80 ?C, the air velocities of 1, 1.5 and 2 m/s and thicknesses of 2, 4 and 6 mm at a thin layer dryer. The initial moisture content of apple was about 5.5 ± 0.1 kg water /kg dry matter and based on the product final mass, moisture of mass during drying was achieved and 13 standard experimental models to the experimental data were fitted. Precision fitting models based on three-parameter, the coefficient determination (R2), sum square error (SSE) and root mean square error (RMSE), were evaluated. Moreover, effective moisture diffusivity and activation energy of samples of apple slices was calculated. The results indicated that the Midilli model can represent better predictions for the moisture transfer than the others and has lowest Root Mean Square (RMSE) and Sum Square Errors (SSE) and highest regression coefficient. The results showed that the effective diffusion coefficient in 40 to 80 Celsius degrees temperatures from 3.43×10-10to 3.57×10-9 m2/s be changed. Activation energy value for conditions of testing changed from 16.74 to 20.48 kJ/mol. visual change as shrinkage and color performance an important role in definition of product quality during drying. Variations in area, thickness, major and minor diameters, diameters parallel and perpendicular to airflow, elongation and roundness were measured in intervals one minute. Shrinkage variations showed a linear behavior with the moisture content changes at the examined conditions. The results indicated that the major axis length can represent better predictions for the moisture content than the other diameters and has lowest Root Mean Square (RMSE) and Sum Square Errors (SSE) and highest regression coefficient. The colour parameters for the colour change of the materials were quantified by the Hunter L* (whiteness/darkness), a* (redness/greenness), and b* (yellowness/blueness) system. These values were also used for calculation of the total colour change (dE), chroma, hue angle, and browning index. L* parameter at initial time of experiments was reduced, and then value of this parameter increased. b* and a* parameters at during experiment revealed increasing and almost constant behaviour, respectively. A Consecutive kinetics model has been developed for apple color change reactions during drying. The results indicated that the Consecutive model can represent better predictions for the color change than the n-th order models. The results showed that the Browning index revealed increasing behaviour during drying and increasing the temperature leads to increased it. While the temperatures 40 and 80 degrees ?C showed different results. The values of Chroma after low reducing increased and Hue Angle value indicated decreasing behaviour during drying.
