بخشی از مقاله
چکیده
بادام از میوههای هستهدار میباشدتقریباً. کلیه ارقام بادامهای کاشته شده، برخلاف ارقام و گونههای وحشی دارای مغز شیرین میباشند. پوست چوبی میوه ممکن است بسیار سفت یا خیلی نازک باشد و در بین این دو حالت میتوان درجات سفتی و شکنندگی مختلفی را مشاهده نمود. شناخت خواص مکانیکی محصولات کشاورزی و مواد غذایی همواره مورد توجه متخصصان کشاورزی و صنایع غذایی بوده است. این مسئله بویژه در رابطه با ماشینهای کشاورزی، از لحاظ تأثیری که در بخشهای مختلف ماشین در مراحل برداشت، حمل و نقل، ذخیره سازی و فرآوری بر محصول ایجاد میکند حائز اهمیت است. بر این اساس تحقیقی روی خواص مکانیکی بادام شاهرود در دیماه 1390 انجام شد. هدف این تحقیق تعیین انرژی شکست بادام به روش بارگذاری بین دو صفحه موازی، با محاسبه نیروی شکست میباشد. بنابراین با استفاده از آزمایش فاکتوریل در قالب طرحکاملاً تصادفی ،تأثیر سرعت و جهت بارگذاری و اندازه بادام بر روی خواص شکست بادام رقم شاهرود شامل نیروی شکست، تغییر شکل در نقطه شکست و انرژی شکست، مورد آزمون قرار گرفت و با مقایسه میانگین های فاکتور های مورد نظر ، نتایج حاصل نشان داد که در سطح %5 معنی دار هستند ، به طوری که با افزایش سرعت بارگذاری، انرژی شکست بادام بطور معنی داری کاهش می یابد.
کلمات کلیدی: بارگذاری تک محوری، بادام شاهرود، خواص مکانیکی، نیروی شکست.
مقدمه
بادام با نام علمی Prunus amygdalus متعلق به خانوادهی Rosaceae و زیر خانواده Pronoideae میباشد. ارتفاع درخت بادام بر حسب رقم، آب و هوا، حاصلخیزی خاک و مراقبت های زراعی بین 6 تا 10 متر و یا بیشتر متغییر است. تولید جهانی بادام در سال 2004 میلادی توسط سازمان بین المللی غذا و کشاورزی، 1530271 تن گزارش شده است که سهم ایران در این تولید 80000 تن می باشد که این میزان تولید، ایران را در مقام چهارم تولید جهانی قرار داده است. شناخت خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی و مواد غذایی همواره مورد توجه و علاقه متخصصان کشاورزی و صنایع غذایی بوده است. این مسئله بویژه در رابطه با ماشین های کشاورزی، از لحاظ تأثیری که در بخشهای مختلف ماشین در مراحل برداشت، حمل و نقل، ذخیره سازی و فرآوری بر محصول ایجاد می کند حائز اهمیت است. مشخصه های فیزیکی محصولات کشاورزی مهمترین پارامترها در طراحی سیستمهای درجه بندی، انتقال، فرآوری و بسته بندی می باشند. در بین خواص فیزیکی محصولات کشاورزی، ابعاد، جرم، حجم، سطح تصویری و سطح رویه از اهمیت بالایی در سیستمهای اندازه بندی برخوردار هستند.
شکل، اندازه، حجم، سطح رویه، چگالی، تخلخل، رنگ و ظاهر نیز از جمله مشخصه های فیزیکی هستند که در بسیاری مسائل مربوط به طراحی یک ماشین مخصوص یا تحلیل رفتارهای حاصله در انتقال مواد دارای اهمیت می باشد]محسنین، .[1978 شناخت ساختمان ماده می تواند درک بهتری از خواص فیزیکی و در نتیجه خصوصیات بافت آن ماده بدهد، لذا این مفهوم پایه و اساس بسیاری از پژوهش ها به منظور شناسایی خصوصیات بافت مواد بیولوژیک بوده است ]لوئیس، .[1989 تاکنون روش های مختلفی برای شناسایی خواص بافت مواد بیولوژیک مورد استفاده قرار گرفته اند که از آن جمله می توان روشهای مکانیکی، صوتی و استفاده از امواج الکترومغناطیس را نام برد. در این میان روشهای مکانیکی به علت سادگی و شباهتی که از لحاظ ماهیت با مراحل برداشت و فرآوری پس از برداشت محصول دارند، از عمومیت بیشتری برخوردارند در عین حال باید توجه نمود که در روش مکانیکی نیز بسته به نوع بارگذاری و ماهیت تحقیق و همچنین فرضیاتی که محقق در مورد رفتار بافت لحاظ مینماید، با گستره وسیعی از پارامترهای مکانیکی مواجه خواهد شد. در صورتیکه هدف، کسب اطلاعات از بافت محصول به منظور بهینه سازی ماشین آلات پس از برداشت باشد، پارامترهای مورد نظر باید پارامترهایی باشد تا امکان ورود آنها به محاسبات مهندسی وجود داشته باشد]توکلی هشجین، .[1382
جهت تعیین خواص مکانیکی، با انجام آزمایش بوسیلهی دستگاه آزمون مواد بر روی بادام می توان نیروی لازم برای شکست و سایر پارامترهای مورد نیاز را در بارگذاری شبه استاتیک تعیین نمود. دانستن این صفات برای مدل سازی و پیشگیری رفتار بادام در بارگذاری دینامیک مفید است، که در مرحله شکستن بادام برای استخراج مغز آن صورت میگیرد. استاندارد انجمن مهندسین کشاورزی امریکا [2006]، روش تعیین مقاومت و سفتی دانه ها را مشخص کرده است. این استاندارد فشردن دانه در بین دو صفحه ی موازی، تحت اثر نیروهای شبه استاتیک را برای این منظور پیشنهاد کرده است . بر این اساس تحقیقات زیادی در زمینه ی تعیین نیرو و انرژی لازم برای شکست محصولات هدان ای تحت اثر نیروهای استاتیک و شبه استاتیک صورت گرفته است. پری و همکاران [1959] ، اثر ضربه و خسارات مکانیکی ناشی از آن را بر روی دانه ی لوبیا مورد مطالعه قرار دادند. آنها دریافتند که سرعت ضربه، رطوبت دانه، درجه حرارت و اندازه دانه بر صدمات مکانیکی وارد بر لوبیا اثر معنیداری دارند. سیلبرستین و رآو [1977]، حداکثر نیرو و انرژی مورد نیاز برای شکستن بادام رقم فلورونر و مقدار تغییر شکل آن در حین بارگذاری را تعیین کردند، در کلیه آزمایش ها جهت بارگذاری عمود بر امتداد طولی دانه انتخاب گردید و سرعت بارگذاری ثابت و معادل 50/8 mm/min بود.
مواد و روشها
در این تحقیق نمونه ها از بادام رقم شاهرود از باغات بادام منطقه سامان واقع در استان چهارمحال و بختیاری انتخاب شد و به آزمایشگاه خواص مکانیکی منتقل شد. نمونه ها پس از تمیز کردن و جدا کردن از پوست، درون یخچال در دمای حدود +5 درجه سیلسیوس قرار گرفتند تا شرایط رطوبتی حفظ شده و برای انجام آزمایشها نگهداری شوند سپس آزمایشات در دیماه سال 1390 انجام شد. از آنجایی که آزمایش شبه استاتیکمعمولاً بیانگر ویژگیهای مقاومتی و خواص مکانیکی نمونه مورد آزمایش خواهد بود، لذا اطلاعاتی که از منحنی نیرو- تغییر شکل این آزمایش استخراج می گردد، نه تنها برای بررسی اثر رطوبت و رقم های مختلف بر روی خواص مکانیکی مفید است، بلکه می تواند در طراحی و بهینه سازی ماشینهای فرآوری، همچون ماشین هایی که در فرآیند استخراج مغز بادام و روغن از مغز آن استفاده می شود، مورد بهره برداری قرار گیرد. بر این اساس هدف از آزمایش این بخش تعیین تغییرات متناسب نیرو- تغییر شکل بادام به روش بارگذاری بین دو صفحه موازی، بررسی نیروی شکست و انرژی لازم برای شکست بادام و تعیین مقدار چغرمگی و نرمی بادام می باشد. برای انجام این آزمایش از دستگاه اینسترون مدل stm20 استفاده شد - شکل . - 1
شکل -1 نمایی از دستگاه اینسترون در حین بارگذاری تک محوری
در این تحقیق با انجام آزمون آماری فاکتوریل در قالب طرحکاملاً تصادفی اثرات سرعت بارگذاری در سه سطح بارگذاری 50 - ، 200، 400 میلیمتر بر دقیقه - ، جهت بارگذاری در سه سطح - x , y , z - مطابق شکل 2 و اندازه دانه در دو سطح بزرگ - 25 میلیمتر و بیشتر از آن - و کوچک - کمتر از 25 میلیمتر - ،بر روی انرژی مصرفی، در نقطه گسیختگی بادام تحت اثر نیروهای شبه استاتیک مطالعه گردید. تعداد تکرار در آزمایشها 4 تکرار در نظر گرفته شد. همچنین مقدار رطوبت در این آزمایش 10 درصد بر پایهی وزن خشک می باشد.
