عنوان پایان‌نامه
تحلیل پاسخ آکوستیکی میوه خیار طی دوره ماندگاری و ارتباط آن با ویژگیهای مکانیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 929;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76419;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 929;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76419
- تاریخ دفاع
- ۱۸ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- مهدی جهانگیری صالح
- استاد راهنما
- سیدرضا حسن بیگی بیدگلی, محمد ابونجمی
- چکیده
- ایران یکی از بزرگترین تولید کنندگان خیار در جهان است. بیشتر تحقیقات برای ارزیابی بافت خیار به وسیله آزمون‌های مکانیکی صورت گرفته است؛ این روش پیچیده، زمان‌بر و پرهزینه است. هدف اصلی این تحقیق استفاده از روش آکوستیک و نیز محاسبه میزان انرژی لازم جهت شکست میوه خیار (به عنوان روش های نوین) برای ارزیابی بافت آن می باشد. برای این منظور آزمون‌های مکانیکی، انرژی شکست (آزمون ضربه) و آکوستیک در این تحقیق انجام شدند. متغیرهای مستقل عبارت بودند از: زمان ماندگاری چهار سطح (یک، سه، شش و نه روز)، شرایط نگهداری دو سطح (آزمایشگاه و یخچال)، موقعیت بارگذاری سه سطح (سر، میانه و ته در طول میوه) و رقم در دو سطح (ویولا و کیش). برای ارزیابی انرژی شکست و صدای شکست میوه خیار دستگاه آزمون ضربه طراحی و ساخته شد. آونگ دستگاه، از زوایای تعریف شده رها و نمونه را می شکست. میزان انرژی لازم جهت شکستن نمونه محاسبه شد. هم زمان با شکست محصول صدای حاصل از آن توسط صداسنج در قالب فرمت wav به وسیله نرم‌افزار Cool Edit Pro 2.1 در حوزه زمان در حافظه رایانه ضبط شد. با استفاده از تابع FFT سیگنال های صوتی به حوزه فرکانس تبدیل شدند. میزان فشار صوت در فرکانس غالب به عنوان مرجعی برای ارزیابی بافت خیار در نظر گرفته شد و به وسیله آن شاخص فشار صوت تعریف شد. متغیرهای وابسته عبارت بودند از: خواص مکانیکی (تردی، سفتی مقطع عرضی، مدول الاستیسیته، تنش گسیختگی، کرنش گسیختگی، انرژی تسلیم و سفتی کل میوه)، شاخص انرژی شکست (برشی و خمشی) و شاخص فشار صوت (برشی و خمشی). صفت های مکانیکی، میزان انرژی لازم جهت شکست و شاخص فشار صوت تحت تاثیر فاکتورهای زمان ماندگاری، شرایط نگهداری، موقعیت بارگذاری و رقم خیار قرار گرفتند (01/0>P). در طی دوران ماندگاری، صفت های مختلف مکانیکی در محدوده 31% تا 59% کاهش معنی دار، مقدار انرژی شکست برشی افزایش معنی دار به میزان 123% و مقدار شاخص فشار صوت برشی کاهش معنی دار 64% را داشتند. میانگین انرژی شکست برای نمونه¬های داخل آزمایشگاه (J/m2) 8/310 و برای نمونه های داخل یخچال (J/m2) 3/254 بود. میانگین شاخص فشار صوت برشی برای نمونه¬های داخل آزمایشگاه (Pa/m2) 1/61 و برای نمونه های داخل یخچال (Pa/m2) 5/69 بود. خواص مکانیکی و شاخص فشار صوت در ته خیار بیشترین و در سر آن کمترین مقدار را داشتند. میانگین شاخص فشار صوت برشی برای ته خیار (Pa/m2) 3/78 و برای سر آن (Pa/m2) 4/52 بود. خواص مکانیکی و شاخص فشار صوت برای میوه خیار رقم کیش بیشتر از ویولا بود. شاخص فشار صوت برشی برای رقم کیش (Pa/m2) 6/84 و برای رقم ویولا (Pa/m2) 0/46 بود. کرنش گسیختگی روالی برعکس سایر صفات مکانیکی را داشت. برای معتبرسازی روش آکوستیک و ضربه میزان همبستگی آن ها با ویژگی های مکانیکی استخراج شدند. همبستگی بین صفت های مکانیکی، انرژی شکست و شاخص فشار صوت در ضربه برشی در سطح یک درصد معنی دار شد. انرژی لازم جهت شکست برشی میوه خیار بیشترین و کمترین ضریب همبستگی را به ترتیب با کرنش گسیختگی به میزان 72/0 و سفتی کل میوه به مقدار 53/0– داشت. صفت شاخص فشار صوت در ضربه برشی میوه خیار بیشترین ضریب همبستگی را با سفتی کل میوه به میزان 87/0 و کمترین ضریب همبستگی را با انرژی تسلیم به مقدار 49/0 داشت. شاخص های فشار صوت و انرژی شکست همانند شاخص های رایج، جهت ارزیابی بافت میوه خیار به عنوان دو معیار جدید و کارآ قابل استفاده می باشند.
- Abstract
- Iran is one of the greatest cucumber producers in the world. Most researches to assess the cucumber tissue were done by mechanical tests; these methods are complex, time consuming and costly. The main aim of this study is using acoustic methods and calculate the amount of energy required to fracture (as novel methods) to evaluate the texture of cucumber fruit. For this purpose mechanical testing, fracture energy (impact test) and the acoustic tests were done in this study. Test treatments included the shelf life of four levels (1, 3, 6 and 9 days after harvesting), two storage conditions (room and refrigerator), three loading positions (near the stem, mid-region and near the blossom end region of cucumber fruit) and two varieties (Viola and Kish). To assess the fracture energy and sound, an impact system was designed and developed. The pendulum was released from defined angles and fractured the sample. The amount of energy required to fracture the sample was calculated. Simultaneous with sample fracturing resulting sound was recorded by sound level meter in "wav" formats with Cool Edit Pro 2.1 software in time domain in the computer's memory. Acoustic signals were converted to the frequency domain using FFT function. The sound pressure value at dominant frequency was considered as a reference for evaluation of cucumber tissue and sound pressure index was defined. The dependent variables were: mechanical properties (crispness index, cross-section firmness, modulus of elasticity, failure stress, failure strain, yield energy and whole firmness), fracture energy index (cutting and bending) and sound pressure index (cutting and bending). Mechanical properties, fracture energy and sound pressure index were affected by storage time, storage conditions, loading position and variety. During the nine days of shelf life mechanical properties decreased significantly from 31% to 59%, the amount of fracture energy were increased 123% and sound pressure index was significantly decreased 64%. The average of fracture energy was 310.8 (J/m2) for samples stored at the room conditions and 245.3 (J/m2) for samples stored at the refrigerator conditions. The average of sound pressure index was 61.1 (Pa/m2) for samples stored at the room conditions and 69.5 (Pa/m2) for samples stored at the refrigerator conditions. Mechanical properties and sound pressure index at near the stem of cucumber fruits had the maximum value and at near the blossom part had the minimum value. The average of sound pressure index was 78.3 (Pa/m2) at near the stem and 52.4 (Pa/m2) at near the blossom part of cucumber fruits. Mechanical properties and sound pressure index for Kish variety were more than Viola variety. Cutting sound pressure index was 84.6 (Pa/m2) for Kish variety and 46.0 (Pa/m2) for Viola variety. Failure strain had the opposite procedure of other mechanical properties. For validation, the acoustic and impact methods were compared with mechanical data and their correlation coefficients were extracted. The correlation between mechanical properties, fracture energy and sound pressure index was significant at 1% level. The energy required for cutting fracture had the greatest correlation coefficients with failure strain with the amount of 0.72 and had the minimum correlation coefficients with whole fruit firmness with the amount of -0.53. Sound pressure index had the greatest correlation coefficients with whole fruit firmness with the amount of 0.87 and had the minimum correlation with yield energy with the amount of 0.49. Fracture energy and sound pressure index can be used to evaluate the tissue of cucumber fruit as new and efficient criteria like common parameters. Keywords: Cucumber fruit, Fracture energy, Mechanical properties, Sound pressure index
