بخشی از مقاله
چکیده
براساس گزارش FAO ایران در سال 2009 با تولید حدود 446647 تن بزرگترین تولیدکننده و صادر کننده پسته در جهان بوده است. حفظ رتبه اول ایران در زمینه صادرات پسته نیازمند افزایش کیفیت فرآوری محصول پسته است.
طراحی دستگاههای فرآوری هر محصول نیازمند شناخت صحیح ی از خصوصیات فیزیکی آن محصول میباشد. خصوصیات فیزیکی پسته و مغز آن برای طراحی تجهیزات فرآوری، انتقال، سورتینگ و جداسازی مهم است. طراحی این گونه دستگاه ها بدون توجه به این مسائل ممکن است نتایج ضعیفی را به بار آورد. بنابراین تعیین و توجه به این مشخصات نقش مهمی دارد.
در این مطالعه برخی از خصوصیات هندسی و فیزیکی مورد نیاز در طراحی دستگاه های فرآوری پسته تعیین شده است . برای تعیین خصوصیات ابعادی پسته ها از روش پردازش تصویر استفاده شد . بررسی سهبعدی پستهها مستلزم تصویربرداری از سه طرف پسته است. این کار با استفاده از ترکیب دو آینه تخت با زاویه 45 درجه و یک دوربین CCD انجام شده است.
برای تعیین خصوصیات هندسی، تصاویر مربوط به 100پسته خندان، 100 پسته غیرخندان و 100مغز پسته ارقام اوحدی، اکبری و کله قوچی از محصول سال 89 باغات رفسنجان، مورد بررسی قرار گرفت . خصوصیات اندازهگیری شده شامل مساحت نسبت ظاهری، فشردگی، قطر متوسط، محیط، شعاع میانه و کرویت تصویر میانی، و تصاویر کناری است . همچنین شعاع ماکزیمم مینیمم میانه هر سه تصو یر و کرویت پسته مورد محاسبه قرار گرفته است . زاویه اصطکاک استاتیکی نیز به عنوان خصوصیت فیزیکی موثر در بحث انتقال محصول با استفاده از نقاله برای پسته های خندان، غیرخندان و مغز پسته بر روی سه سطح شیشه، استیل و PVC تعیین گردید.
مقدمه
پسته از حدود هفتاد سال پیش با شروع صادرات ارزش اقتصادی و تجاری ویژه ای پیدا کرده است و به عنوان یک محصول استراتژیک دارای جایگاه خاصی در بین تولیدات کشاورزی می باشد. بدون دانستن خصوصیات فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاو رزی، امکان بررسی مسائل مربوط به فرآوری، حمل و نقل و نگهداری مواد میسر نخواهد بود. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مواد کشاورزی، اطلاعات اولیه و ضروری برای طراحی ماشین آلات، ساختار و روش کنترل آنها در تولید و حمل و نقل و فرآوری بوده و تأثیر عمده ای بر عملکرد و باز ده اینگونه تجهیزات دارد . دراین مطالعه برخی خصوصیات هندسی و فیزیکی پسته های خندان، غیرخندان و مغز پسته با تاکید بر خصوصیات موثر بر جداسازی پستههای خندان و غیرخندان تعیین میگردد.
بررسی منابع
در سال 1994 برخی خصوصیات فیزیکی پسته برای تعیین امکان تشخیص پسته های زودشکافته توسط پیرسون و همکاران مورد ارزیابی قرار گرفت .[ 6] در سال 1996 خصوصیات مربوط به پوست کنی پسته برای تشخیص پستههای زود شکافته از پستههای نرمال توسط پیرسون و همکاران مورد بررسی قرار گرفت
در سال 2006 تعدادی از خصوصیات فیزیکی و آیرودینامیکی پسته رقم اوحدی و مغز آن به منظور طراحی تجهیزات فرآوری توسط کاشانی نژاد و همکاران تعیین شد . در این مطالعه چندین خصوصیت فیزیکی پسته و مغز پسته به عنوان تابعی از محتوای رطوبی آن در بازه %4/10-%38/10 ارزیابی شده است
در سال 2006 برخی از خصوصیات فیزیکی پنج رقم پسته - Kirmizi, Uzun, Halebi, Siirt, Ohadi - توسط اوزدن و آلایونت تعیین شد
در سال 2006 آزمایشاتی توسط هاف و پیرسون جهت تعیین باند مناسب برای جداسازی نوری پستههای معیوب انجام شد. در این تحقیق، روش طیف سنجی نزدیک مادن قرمز برای انتخاب باندهای طیفی مناسب جهت استفاده در ماشینهای سورتینگ با دو طول موج، رایج در سامانههای فرآوری صنایع غذایی، بکار برده شد
در مطالعه دیگری در سال 2007 رضوی و همکاران خصوصیات هندسی و فیزیکی پسته و مغز آن را به عنوان تابعی از محتوای رطوبت و رقم مورد بررسی قرار دادند . در بخش اول این تحقیق، خصوصیات هندسی پنج رقم اصلی پسته ایران - اوحدی، بادامی، ممتاز، اکبری و کله قوچی - به عنوان تابعی از محتوای رطوبت اندازه گیری شد. پارامترهای اندازه گیری شده در این مرحله شامل طول، عرض، ارتفاع، کرویت، مساحت رویه، قطر متوسط حسابی بود که با کاهش رطوبت کاهش مییافت
رضوی و همکاران در بخش دوم تحقیق خصوصیات وزنی را مورد بررسی قرار دادند . خصوصیات اندازه گیری شده شامل جرم یک پسته، درصد نسبت پوست، درصد تلفات پوستکنی، حجم واقعی، چگالی واقعی، چگا لی ظاهری، تخلخل بودند که در پنج سطح رطوبتی واقع بین رطوبت اولیه زمان برداشت تا شرایط خشک شدگی کامل صنعتی، تعیین گردید
رضوی و همکاران در بخش سوم تحقیق خود خصوصیات اصطکاکی پسته را مورد بررسی ق رار دادند . خصوصیات اندازه گیری شده شامل زاویه استقرار تخیله و بارگیری و ضریب اصطکاک استاتیکی بر روی پنج سطح مختلف بود که به عنوان تابعی از رطوبت برای پسته و مغز پسته پنج رقم اصلی اکبری، باد امی، کلهقوچی، ممتاز و اوحدی اندازهگیری شد
در مطالعه دیگری رضوی و همکاران اثر محتوای رطوبت را بر سرعت حد پسته و مغز پسته پنج رقم پسته اکبری، بادامی، کله قوچی، ممتاز و اوحدی بررسی کردند .[8] در سال 2007 رضوی و همکاران در تحقیق دیگری خواص هندسی و پردازش تصویر دانه پسته وحشی - بنه - را مورد بررسی قرار دادند. در این تحقیق تعدادی از ویژگیهای هندسی دانه پسته وحشی توسط روشهای تجربی تعیین و نتایج آن با نتایج حاصل از روش پردازش تصویر مقایسه شد
در سال 2008 برخی از خصوصیات فیزیکی و مکانیکی پسته وحشی ایرانی توسط حیدربیگی و همکاران تعیین شد .
در سال 2008، نظری گلهدار و همکاران اثر محتوای رطوبت بر برخی از خصوصیات فیزیکی پسته وحشی و مغز آن
مورد بررسی قرار گرفت
بررسی منابع بیانگر این نکته است که عمده کارهای انجام شده در رابطه با تعیین خصوصیات فیزیکی پسته با
استفاده از ابزارهای معمول اندازه گیری بوده است و از فناوری های نوینی مانند پردازش تصویر در اندازه گیری خصوصیات هندسی پسته استفاده نشده است . همچنین اکثر مطالعات انجام شده بر روی پسته و مغز پسته بوده و مطالعهای بر روی خصوصیات فیزیکی پسته های خندان و غیرخندان بهصورت جداگانه انجام نشده است.
مواد و روشها
در این مطالعه خصوصیات هندسی و برخی خصوصیات فیزیکی پسته های خندان، غیرخندان و مغز سه رقم پسته اکبری، اوحدی و کله قوچی تهیه شده از محصول سال 89 باغات رفسنجان مورد بررسی قرار گرفته است . پس از انجام عملیات فرآوری در یکی از ایستگاه های فرآوری پسته، رطوبت محصول نهایی تا رسیدن وزن آن به مقدار ثابت، با استفاده از آون در دمای 103 2 °C، کاهش داده شد.
تعیین سه بعد اصلی طول، عرض و ارتفاع براساس تصاویر تهیه شده و به دست آوردن سایر ویژگی های هندسی پستههای مورد بررسی، نیازمند تهیه تصاویری از سه دید مختلف آنها است . در این تحقیق از روش تصویربرداری سهطرفه توسط ترکیب دو آینه تخت و یک دوربین ناحیهای استفاده شد. نمونهای از تصاویر تهیه شده به این روش در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل-2 هنمونای از تصاویر تهیه شده از پستههای خندان، غیرخندان و مغز پسته در داخل محفظه تصویربرداری
برای تهیه تصاویر مناسب از پستههای قرار گرقته در داخل محفظه تصویربرداری از یک دوربین CCD رقومی رنگی 8 مگاپیکسل Canon مدل Power Shot S51S استفاده شد . پس از تهیه تصاویر مناسب از 100 نمونه پسته خندان، 100 پسته غیرخندان و 100 مغزپسته از هریک از ارقام اکبری، اوحدی و کله قوچی مرحله پردازش تصویر و استخراج خصوصیات هندسی تصاویر مربوط به پسته ها در محیط نرم افزار MATLAB انجام شد . پس از جداسازی تصویر، تصویر مریوط به هر پسته به صورت سه قطعه مجزا در آمده و مساحت و مرکز سطح قطع ات تعیین گردید.
سپس با مرکزیت مرکز سطح قطعه مورد نظر، نمودار قطبی پسته بدست آمده و با انتگرال گیری عددی در محیط قطعه، اندازه محیط و شعاع و قطر میانگین هر قطعه و همچنین مقدار شعاع حداکثر و حداقل تصویر پسته محاسبه گردید. در ادامه مقادیر شعاع حداکثر، زاویه شعاع حداکثر، شعاع حداقل، زاویه شعاع حداقل، مرکز سطح، شعاع میانگین، قطر میانگین، نسبت دید قطعه، گردی و فشردگی محاسبه شد. پس از تعیین شعاع حداکثر، شعاع دوم و شعاع حداقل کرویت پسته بر اساس سه شعاع اندازه گیری شده محاسبه شد .
همچنین مساحت و محیط سه قطعه مربوط به تصویر یک پسته، شعاع میانگین سه قطعه پسته، قطر میانگین سه قطعه تصویر پسته، نسبت شعاعی سه قطعه تصویر پسته، گردی سه قطعه تصویر پسته و فشردگی سه قطعه تصویر پسته محاسبه گردید.
در بخش دوم تحقیق برخی از خصوصیات فیزیکی پسته های خندان، غیرخندان و مغز پسته به صورت جداگانه تعیین شد . زاویه اصطکاک استاتیکی مهمترین خصوصیت اندازهگیری شده در این بخش است . اصول کار این دستگاه بر مبنای افزایش تدریجی زاویه سطح شیبداری است که نمونه پسته بر روی آن واقع است
