بخشی از مقاله
چکیده
سیب یکی از مهمترین محصولات باغبانی ایران محسوب می شود که پس از مرکبات مقام دوم را از نظر میزان تولید در سطح کشور دارد. آسیب مکانیکی در انواع میوه و سبزی در اثر تنش های تماسی تحت بارهای استاتیکی، شبه استاتیکی و ضربه ای ایجاد و موجب کاهش کیفیت محصول و ارزش اقتصادی آن میشود. تعیین خواص مختلف سیبهای تولیدی در کشور جهت استفاده در طراحی ماشینهای مختلف و بهبود خطوط فراوری در راستای کاهش ضایعات و افزایش کیفیت ضروری است .
در این تحقیق خواص مکانیکی سیب گلاب کهنز شامل ضریب الاستیسیته، تنش شکست، کرنش شکست، انرژی شکست و چقرمگی، در سه تاریخ برداشت مرسوم در اصفهان، ان دازهگیری و مقایسه گردید . تاثیر تاریخ برداشت بر میانگین ضریب الاستیسته، کرنش و انرژی شکست در سطح یک درصد معنی دار بود . سپس برای بررسی حساسیت به کوفتگی آنها حجم کوفتگی سیب در سه تاریخ برداشت، تحت بارهای متفاوت محاسبه شد و نمودار حجم کوفتگی بر حسب نیرو ی بیشینه ، انرژی از دست رفته حین بارگذاری و باربرداری، تنش تماسی بیشینه هرتز و نسبت جابجایی بیشینه به شعاع انحنای نقطه بارگذاری-که آنرا به صورت معیاری از کرنش میتوان در نظر گرفت- رسم شد و منحنی هایی بر آنها برازش شد که ضریب همبستگی بالای آنها نشان دهندهی رفتار مشابه سیب در سه تاریخ برداشت بود. مقدار حجم کوفتگی در تاریخ برداشت اول و دوم تفاوت چندانی نداشت ولی در تاریخ برداشت سوم مقدار آن بیشتر بود که بیانگر افزایش حجم کوفتگی با کاهش ضریب الاستیسیته است.
مقدمه
هرچند طبق آمار منتشر شده ایران به عنوان هفتمین کشور تولید کننده و دهمین کشور صادر شده سیب در جهان شناخته شده است، ولی به دلیل مشخص نبودن پارامترهای فیزیکی و مکانیکی ارقام سیب تولیدی در ایران، این محصول با درصد تلفات بیشتر و کیفیت پایینتری نسبت به استانداردهای جهانی به دست مصرف کننده می - رسد. در طی مراحل مختلف انتقال نظیر برداشت، حمل و نقل، سورتینگ و انبارداری سیب انواع مختلفی از بارگذاری را تجربه می کند. علل ایجاد انواع آسیب در میوه ها ناشی از بارهای دینامیکی شامل ضربه و ارتعاش و بارهای استا تیکی شامل فشار می باشد.
نیروهای فشاری حین برداشت می تواند توسط دست بردارنده و انگشت ها اعمال شود یا وقتی که میوه در صندوق قرار می گیرد. بارهای فشاری موجب کوفتگی بزرگتر نسبت به بارهای ضربهای میشوند .[Garcia,1988] کوفتگی تنها نتیجه یک عامل نیست که بتوان آن را محاسبه کرد و برای همه واریتهها تعمیم داد . رسیدگی میوه و تاریخ برداشت بر روی کوفتگی موثر است.
Saltveit [1984] گزارش داد که برداشت با تاخیر، حساسیت میوه را افزایش داده و این اثر به رقم میوه نیز وابسته است
Hyde and Ingle [1968]. مشاهده کردند که میوه در بردا شت دوم و سوم میانگین کوفتگی بیشتری نسبت به برداشت اول نشان داده است . - با فاصله 5 روز - .
بر خلاف بالا Studman et al [1997] مشاهده کردند که طرف سبزتر سیب حساستربه کوفتگی در مقایسه با طرف قرمز - طرف رسیده تر - آن بود.Klein [1987] افزایش %10 در حجم کوفتگی در سیب های برداشت شده به فاصله 30 روز را گزارش داد.
اختلاف در قابلیت کوفتگی مربوط به خواص فیریولوژیکی و بیولوژیکی است که میتواند به علت شرایط کاشت، رسیدگی و زمان انبارداری سیب باشد. لذا در این پژوهش برخی خواص مکانیکی سیب گلاب کهنز و حساسیت به کوفتگی آن در سه تاریخ برداشت مرسوم در اصفهان، بررسی گردید.
مواد و روشها
40 عدد سیب کهنز در هر تاریخ برداشت در تاریخ های 90/5/3 ، 90/5/8 و90/5/12 از باغ مرکز تحقیقات اصفهان واقع در شهرستان سمیرم برداشت گردید . سیب ها در جعبه های تک ردیفه پلاستیکی قرار داده شدند . کف جعبه فومهایی برای جلوگیری از آسیب به نمونه ها قرار داده شد. سپس سیبها به سردخانه 2 درجه دانشگاه صنعتی اصفهان منتقل شدند.4ماه پس از برداشت آزمایشهای مورد نظر انجام شد.
اندازهگیری خواص مکانیکی
برای اندازهگیری خواص مکانیکی سیب ها از دستگاه جامع کشش و فشار زوییک -ساخت کشور آلمان - استفاده شد. 10 عدد از هر برداشت انتخاب شد و از هر عدد یک نمونه استوانه ای با قطر 12 میلیمتر توسط نمونه گیر و به طول 15 میلیمتر توسط یک چاقوی تیز تهیه گردید . نمونه ها با سرعت 6 میلیمتر بر دقیقه تا لحظه شکست توسط دستگاه بارگذاری شدند. متغیرهای تنش شکست، کرنش شکست، انرژی شکست، ضریب الاستیسیته و چقرمگی از نمودار برای هر نمونه به شیوه زیر محاسبه گردید.
تنش گسیختگی از رابطه زیر بدست آمد:
که در این رابطه، تنش شکست بر حسب MPa، F نیروی تسلیم بر حسب N، d قطر نمونهها بر حسبmm و A سطح مقطع نمونه ها بر حسب mm2 میباشند.
کرنش شکست نیز برای نمونه ها از رابطه زیر بدست آمد:
انرژی شکست - بر حسب میلی ژول - نمونهها برابر با سطح زیر نمودار نیرو- تغییر شکل از مبدا مختصات تا نقطه شکست میباشد. در این تحقیق با روش ذوزنقه محاسبه گردید.
ضریب الاستیسیته ظاهری - بر حسب - MPa از شیب نمودار نیرو- تغییر شکل تا نقطه شکست بدست آمد.
برای تعیین میزان چقرمگی هر یک از نمونه ها، مقدار انرژی شکست آنها بر حجم نمونه ها تقسیم شده و مقدار چقرمگی بر حسب mJ/mm3 تعیین گردید.
آزمایشهای بررسی حساسیت به کوفتگی
برای انجام آزمایشات حساسیت به کوفتگی 20 نمونه از هر تاریخ برداشت انتخاب شد و با چاقو به دونیم تقسیم شد . سپس شعاع انحناهای عمود بر هم گونه سیب - محل بارگذاری - هر نمونه با استفاده از دستگاه شعاع انحنا سنج به صورت زیر محاسبه شد:
شکل-1 طرح شماتیک شعاع انحنا سنج
AC فاصله دو پایه مجاور شعاع انحناسنج و BD طول پایه میانی دستگاه است که با قله میوه در تماس است و با شعاع انحنای میوه تغییر میکند. - شکل - 1 سپس هر نمونه بین دو صفحه تخت موازی توسط د ستگاه اینستران با سرعت 50 میلیمتر بر دقیقه بین 32 تا 250 نیوتون بارگذاری و با همان سرعت باربرداری شد . برای استفاده از فرمولهای تنش تماسی هرتز نسبت پواسون هر سه تاریخ برداشت 0/32 فرض گردید و سپس با استفاده از فرمولهای مربوطه شعاع سطح تماس و سپس ماکزیمم تنش تماسی در محل بارگذاری محاسبه شد
نسبت جابجایی بیشینه به شعاع انحنای نقطه بارگذاری- که آنرا به صورت معیاری از کرنش ظاهری در نظر گرفت-نیز برای هر نمونه بدست آمد.
متغیرهای ذیل نیز اندازه گیری شد. انرژی بارگذاری - - WL ،انرژی باربرداری - WU - و انرژی جذب شده WA= WL- -
- WU بعد از انجام آزمایش ها، میوه ها در دمای اتاق 25-22 - درجه سانتیگراد - به مدت 24 ساعت قرار گرفتند . در این مدت رنگ قسمت کوفته شده تمایل به قهوهای شدن پیدا کرد
برای اندازهگیری حجم کوفتگی، ابتدا قطر متوسط هر لکه اندازه گیری شده، سپس به کمک یک چاقوی تیز برشی عمود بر سطح کوفتگی در کل سیب ایجاد گردید و عمق متوسط کوفتگی اندازهگیری شد. سپس از تقریب زیر برای محاسبه حجم کوفتگی محاسبه میشود:
که در آن Vحجم کوفتگی به mm3، d قطر کوفتگی و h عمق کل کوفتگی به mm میباشند.
برای ارائه نتایج به صورت نمودار و انجام رگرسیون ، از نرم افزار EXEL2007 و برای مقایسه داده ها از نرم افزاز SAS استفاده گردید.
