بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین و حساسترین مراحل پس از برداشت گردو، شکستن پوسته سخت آن برای استحصال مغز گردو است. در این تحقیق از روش سطح پاسخ به منظور بررسی تأثیر فاکتورهای دمای حمام فراصوت 20 - ، 35 و 50 درجه سلسیوس -
و مدت زمان فراصوت 5 - ، 15 و 25 دقیقه - همچنین نحوه اعمال نیرو - سرعت و جهت بارگذاری - روی کیفیت مغز شدگی گردو و بهینهسازی فرآیند خروج مغز گردو مورد بررسی قرار گرفت. شکستن پوسته گردو توسط دستگاه آزمون مواد در سرعتهای بارگذاری 0/5، 1/5 و 2/5 میلیمتر بر ثانیه در جهت طولی و عرضی انجام شد. نتایج نشان داد نمونههای فراصوت شده و نمونههای شاهد - بدون فراصوت - اختلاف معنیداری از لحاظ درصد مغزهای سالم در سطح احتمال %5 با یکدیگر داشتند و اعمال فراصوت کیفیت مغز خروجی را بهبود بخشید. همچنین مشاهده شد با افزایش سرعت بارگذاری
و مدت زمان اعمال فراصوت درصد مغزهای سالم و درجه کیفیت مغزهای شکسته افزایش یافت. کیفیت بهینه مغز شدگی گردو در سرعت بارگذاری 2/48 mm/s، زمان اعمال فراصوت 24/58 min، دمای 25°C حمام فراصوت و در جهت بارگذاری طولی به دست آمد.
واژههای کلیدی : کیفیت مغز، گردو، فراصوت، منحنی سطح پاسخ
مقدمه
گردو با نام علمی - Juglans Regia - یکی از میوههای با ارزش و قدیمی جهان محسوب میشود. در بین کشورهای تولید کننده گردو، ایران در مکان سوم قرار دارد. متأسفانه کشور ایران با وجود در اختیار داشتن 15 درصد تولید جهانی، کمتر از 0/1 درصد صادرات جهان را به خود اختصاص داده است. سطح زیر کشت گردو در کشور حدود 150 هزار هکتار و میزان تولید 450 هزار تن در سال است . - FAO, 2014 -
یکی از راههای اصولی برای جلوگیری از بروز صدمات مکانیکی، شناخت ویژگیهای مقاومتی محصول تحت شرایط مختلف است. اطلاع از خواص مکانیکی و فاکتورهای مؤثر در گسیختگی محصولات کشاورزی برای مدل سازی و طراحی سیستمهای خردکن و ماشینهای خرمنکوبی، فرآوری، ذخیرهسازی، آسیاب کردن، حملونقل، درجهبندی، تمیز کردن و جداسازی اهمیت دارد . - Mohapatra and Bal, 2007 - یکی از مهمترین و حساسترین مراحل پس از برداشت گردو، شکستن پوسته سخت آن برای استحصال مغز گردو است . - Mohammadi, 2011 - نیروی لازم برای شکستگی گردو معیار مناسبی برای طراحی با کارایی بالا و کیفیت بهتر سیستمهای پس از برداشت است. از این جهت هرچه این مقدار نیرو کمتر باشد با صرف انرژی کمتر میتوان جداسازی مغز از پوسته را انجام داد. لذا با استفاده از فناوری فراصوت، این مقدار نیرو کاهش پیدا کرده و مغز خارج شده کیفیت بهتری خواهد داشت.
تحقیقات مشخصکرده است امواج فراصوت باعث افزایش استخراج قند از چغندرقند - هدایتی و همکاران، - 1392 شده و راندمان عمل و سرعت فرآیند استخراج ترکیبات مختلف از بافتهای گیاهی را افزایش داده است - Zhang et . - al., 2016 در تحقیقی بر کیفیت استخراج مغز فندق بهعنوان تابعی از ضخامت پوسته و قطر متوسط، مشاهده شد فندق در بارگذاری عرضی، با نیروی کمتری میشکند و در سرعتهای بارگذاری کمتر از 1 mm/s کمترین درصد مغزهای شکسته حاصل گشت . - kacal and Koyuncu, 2017 - در تحقیقی دیگر روی ژنوتیپهای گوناگون گردو مشخص شد با افزایش جرم میوه و کاهش ضخامت پوسته، درصد مغزهای استخراجی سالم بهتر میشود - Bayazit, . - 2009 ثابت شده است که کیفیت جداسازی به رطوبت پوسته، اندازه مغز، ضخامت پوسته و جهت بارگذاری بستگی دارد . - Ozdemir and Ozilgen, 1997 -
مواد و روشها
گردوی کاغذی برداشت شده از یکی از باغات الموت قزوین برای انجام آزمایشها انتخاب شد. قبل از شروع آزمایشها و اعمال تیمار فراصوت، گردوهای دارای شکل غیرطبیعی و معایب فیزیکی حذفشده و نمونههای سالم و یکنواخت که دارای قطر متوسط هندسی37-38 میلیمتر بودند، برای تمام آزمایشها استفاده شدند. طول، عرض و ضخامت گردو توسط کولیس دیجیتالی با دقت 0/01 mm اندازهگیری شد. میانگین قطرهندسی - Dg - گردو از رابطه - 1 - محاسبه شد
. - Mohsenin, 1986 -
قبل از انجام آزمایشها، مقدار معینی از نمونهها 11 - تا 13 گرم - در سه نوبت در دمای 105°C و به مدت 24 ساعت در داخل آون قرار گرفتند و بر اساس روش استاندارد وزنی، مقادیر رطوبت اولیه اندازهگیری شد - Braga et . - al., 1999 رطوبت اولیه محصول 5/5 درصد بر پایهتر به دست آمد و رطوبت نمونهها بعد از اعمال فراصوت به 8/8 درصد بر پایهتر رسید. گردوهای تر برای بازگشت به رطوبت اولیه خود در آون به مدت یک ساعت در دمای 45 °C خشک شدند.
اعمال فراصوت
برای اعمال فراصوت از یک دستگاه حمام فراصوت - D-78224 Singen/htw, Elma, Germany - استفاده شد که قادر به تولید امواج فراصوت با فرکانس 50 kHz و توان 1000 W میباشد. برای محصولات کشاورزی، دامنه فرکانس بین 20 تا 100 کیلوهرتز در نظر میشود . - Kek et al, 2003 - بر اساس تحقیقات گذشته - Cao et al ., 2010 - و شرایط پیش آزمایشها، دماهای 20 - ، 35 و 50 درجه سلسیوس - و زمانهای 5 - ، 15 و 25 دقیقه - بر گردوهایی که در آب مقطر قرار داشتند، اعمال شد.ارتفاع آب در داخل محفظهی حمام فراصوت طوری بود که همهی نمونهها تحت تأثیر امواج فراصوت قرار گرفتند. به دلیل کمتر بودن چگالی گردو نسبت به آب، گردوها روی آب میماندند، برای حل این مشکل و تأثیر همگون امواج فراصوت بر محصول از یک ظرف توری در داخل محفظه استفاده شد - شکل . - 1
شکل :1 گردوهای در حال اعمال امواج فراصوت
بارگذاری شبه استاتیک
برای تعیین خواص مکانیکی از دستگاه آزمون مواد - k-SH50, Hunsfield, England - با دو فک تخت که روی نمونه قرار میگیرد، استفاده شد. گردوهای تر وخشک شده بعد از اعمال فراصوت در سرعتهای بارگذاری 0/5، 1/5 و 2/5 میلیمتر بر دقیقه در جهت طولی و عرضی بارگذاری شدند. بارگذاری تا 30 درصد ارتفاع محصول برای انتخاب نقطه بهینه جهت توقف فشردهسازی، ادامه یافت . - Koyuncu et al., 2004 -
محاسبهی کیفیت مغزگردو
در این تحقیق نتایج برحسب تعداد تکههای مغز خردشده و اندازه مغز مطابق جدول - 1 - تعیین شد. روش تحلیلی و بهینهسازی مورد استفاده در این آزمایش، روش سطح پاسخ بود. برای این منظور از نرمافزار Design Expert 7 استفاده شد.
