بخشی از مقاله
چکیده
یکی از عواملی که باعث کاهش کیفیت برنج و در نتیجه کاهش رضایت مشتری میشود، وجود دانه های شکسته برنج است که در اثر عوامل مختلفی همچون عملیات شالیکوبی، خشککردن، حملونقل و عموما بواسطه وجود ترک در دانه ها ایجاد میشوند. تحقیقات نشان میدهد که در بازارهای جهانی در صورت وجود خرده برنج در محصول عرضه شده برای فروش، قیمت آن با توجه به شرایط تا یک دهم برنج مرغوب کاهش مییابد، پردازش تصویر دیجیتال به عنوان روشی جدید میتواند برای شناسایی ترک های ایجاد شده در دانه برنج به کار برده شود، هدف از این پژوهش تشخیص ترکهای تنشی ایجاد شده در برنج رقم هاشمی ناشی از خشک کردن در دو سطح رطوبتی 12درصد و 16 درصد به کمک پردازش تصویر میباشد. بعد از مراحل تهیه میز نور از از هر تیمار 30 دانه به صورت تصادفی انتخاب شد و در دو سطح نوری شدت معمولی و شدت کم تصویر برداری شد، تصاویر در جعبه ابزار پردازش تصویر نرم افزار متلب پردازش شدند. دانه های ترک دار شناسایی شده در سه کلاس، بدون ترک، یک و دو ترک، بیشازسه ترک و نیز در دو کلاس ترک دار و بدون ترک مورد تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که دقت نرم افزار در شدت نور معمولی برای شناسایی ترک 92/9 درصد و برای شدت نور کم 84/3 درصد بود.
کلمات کلیدی: برنج، ترک، پردازشتصویر، شدت نور، رقم هاشمی
.1 مقدمه
برنج یکی از مهمترین محصولات زراعی ایران و جهان است و دوسوم غذای مردم جهان را تشکیل میدهد. تفاوت برنج با سایر غلات که معمولا به صورت آرد مصرف میشوند، این است که عمدتا به صورت دانه مصرف میشود. بنابراین ارزش اقتصادی محصول برنج به میزان زیادی به وسیله برنج سالم تولید شده تعیین میگردد .[2] به همین دلیل مطالعه در مورد جنبههای مختلف برنج دارای اهمیت زیادی میباشد تا مطمئن شویم که محصول تولید شده کیفیت لازم را دارا میباشد و میتواند رضایت مشتری را جلب کند. یکی از عواملی که باعث کاهش کیفیت برنج و در نتیجه کاهش رضایت مشتری میشود، وجود خورده برنج که ناشی از شکسته شدن در اثر عوامل مختلفی همچون شالیکوبی، خشککردن، حملونقل، دانههای ترک خورده ایجاد میشوند، میباشد. تحقیقات نشان میدهد که در بازارهای جهانی در صورت وجود خرده برنج در محصول عرضه شده برای فروش، قیمت آن با توجه به شرایط تا یک دهم برنج مرغوب کاهش مییابد[8]برنج. ترجیحاً به صورت دانه کامل مصرف میشود و قیمت دانه های شکسته حدود یکسوم تا یکدوم قیمت برنج سالم است.
از اینرو، تولید برنج سالم همواره با صرف انرژی و زمان فرآوری کمتر، هدف جهانی صنعت برنج میباشد .[1] مهمترین مشکل در صنعت برنج، ترک خوردن دانه یا خوردشدگی آن میباشد. دانههای ترک خورده ممکن است در فرآیند تبدیل دچار شکستگی شوند و درنتیجه میزان شاخص کیفی کاهش یابد. در بین مراحل فرآوری برنج، فرآیند خشک کردن یکی از مهمترین مراحل فرآوری است که درصد وسیعی از ضایعات را به خود اختصاص میدهد. پارامترهای زیادی بر کیفیت دانه برنج طی مرحله خشک کردن تاثیر میگذارد که دما و رطوبت مهمترین آنها میباشند. طی عملیت خشک کردن، دانه به صورت غیر یکنواخت خشک میشود و بنابراین از سطح دانه به طرف داخل آن گرادیان رطوبتی به وجود خواهدآمد.[11] این گرادیان رطوبتی سبب ایجاد تنشهای کششی و فشاری در سطح و داخل دانه شده که منجر به ترک خوردگی و شکست دانه میگردد .[3]
بهطورکلی ترک در دانه برنج باعث ایجاد شکستگی آن میشود که درنهایت از کیفیت برنج کاسته میشود. برای تشخیص دانههای ترکدار روشهای مختلف وجود دارد که تاحدی زمانبر میباشند. در حالی که توسعه روش های ابزاری تشخیص کیفیت توده دانه، مانند تشخیص ترک در دانه های برنج، از اهدافی است که میتواند ضمن ارتقای کیفیت مواد غذایی حاصل از غلات، سبب تسهیل بیشتر در تجارت و کنترل کیفی غلات گردد. با توجه به پیشرفت صنعت و رویکرد صنایع به سوی روشهای نوین نظیر پردازش تصویر، هوش مصنوعی، کنترل کامپیوتری و مکانیزه شدن امور سنتی در صنعت فرآوری غلات نیز ابزار سنجش لحضه ای کیفیت که بتواند به صورت پیوسته و هدفمندانه این کار را انجام دهد مورد توجه میباشد. طبقه بندی های مصنوعی که توسط کامپیوترها طراحی میشوند به تقلید تصمیم گیری انسان برای کیفیت محصول میپردازند، اخیرا به شدت مورد مطالعه قرار گرفتند.[9]
در میان آنها پردازش تصویر به عنوان روشی ساده و سریع و درعین حال توانمند توانسته با گرفتن و آنالیز تصویر و استخراج مولفه ها و ویژگی های لازم به وسیله کامپیوترها و وسایل دیگر به منظور به دست آوردن اطلاعات برای کنترل فرایندها، به بحث و تخمین در مورد تصویر بپردازد. توسعه روش های ابزاری تشخیص کیفیت توده دانه، مانند تشخیص ترک در دانه های برنج، از اهدافی است که میتواند ضمن ارتقای کیفیت مواد غذایی حاصل از غلات، سبب تسهیل بیشتر در تجارت و کنترل کیفی غلات گردد. هدف از این تحقیق نیز بررسی امکان استفاده از تکنیک پردازش تصویر در تشخیص ترک در دانه و تعیین دقت تشخیص در تیمارهای مختلف است.
.2 مواد و روشها
رقم مورد آزمایش جزو ارقام متداول کشتشده در استان مازندران به نام هاشمی بود. تحقیقات مورد نظر در آزمایشگاه خواص مکانیکی محصولات کشاورزی، دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی انجام گرفت. در این پژوهش پساز اماده سازی نمونه اولیه رطوبت اولیه دانهها تعیین شد. روش خشککردن با آون رایجترین روش تعیین رطوبت است. در این روش وزن کم شده در اثر خشککردن، همان وزن آب میباشد که با قرار گیری در معادله فوق میزان رطوبت محصول را میدهد. برای این منظور وزن مشخصی از محصول مورد نظر در دما و مدت زمان معینی در ظروف آلمینیومی شمارهگذاری شدهای داخل آون قرار داده میشود. بسیاری از انجمنهای حرفهای چون ASAEٌ، AOAC ٍو AACC َ استانداردی را برای تعیین رطوبت به روش آون منتشر کردهاند که دما و مدت زمان قرارگیری در آون و همچنین اندازهی نمونه را برای محصولات مختلف ارائه میدهند. بعد از مدتزمان تعیینشده، نمونهها از آون درآورده شده و سپس آنها را وزن کرده و وزن آب از دسترفته محاسبه میگردد. بعد از انجام آزمایش صورت گرفته رطوبت اولیه نمونه 7درصد بر پایه تر ذکر شد. محتوای رطوبت دانه برنج در موقع برداشت تا تبدیل آن از23درصد الی 8درصد بر پایه تر متغیر میباشد .>6@
از اینرو در این تحقیق برای بررسی تاثیر محتوای رطوبت دانه دو رقم برنج بر خواص فیزیکی آن، از سطوح رطوبتی 12 و 16 درصد بر پایه تر استفاده شد. در این تحقیق برای تأثیر اثر رطوبت بر ایجاد ترک در دانه ها از خشککن آون آزمایشگاهی استفاده شد. شرکت های سازنده ی این دستگاه آزمایشگاهی، برای انجام فعالیت های گوناگون، این وسیله را در شکل های مختلفی طراحی کرده اند. در بعضی از آنها، انتقال گرما به شکل خودکار و طبیعی انجام میشود، در صورتی که در بعضی از مدلهای دیگر این وسیله، انتقال گرما با کمک پنکه و یا از ویژگی سبک بودن هوای گرم و سنگین بودن هوای سرد، برای جابجایی هوای داخل آون استفاده میشود. معمولا، عملکرد آون ها در طیف گرمایی بین دمای اتاق تا 350 درجه سانتیگراد قرار میگیرد. با آن که انواعی از فورها هستند که تا دمای 600 درجه سانتیگراد را نیز فراهم میسازند.[5] توزین نمونهها در حین خشک کردن با استفاده از یک ترازو با دقت ±0/01g انجام شد. برای شروع آزمایش یک نمونه 500گرمی از توده برنج با رطوبت 12درصد و یک نمونه 500گرمی از توده برنج با رطوبت 16درصد آماده کردیم، طبق استاندارد ASAE، شماره S448، در خشککردن غلات به روش لایه نازک مواد باید به طور کامل در معرض هوای خشک قرار گرفته و داری ضخامت یکنواخت باشند. به طوری که ضخامت سه لایه دانه غله مربوطه تجاوز نکند.[4]
-1-2 تصویربرداری مطابق با کار برای گرفتن تصویری دقیق، با کیفیت و رزولوشن بالا و داشتن بهترین کنتراست، بین تصویر و پس زمینه آن
میبایست، عمل نورپردازی به بهترین نحو ممکن انجام گیرد و نور به صورت یکنواخت به زیر نمونه بتابد. برای نیل به این مهم محفظهای فلزی تهیه و ساخته شد - شکل . - 1 قسمتی از محفظه برای قرارگیری لامپها ساخته شد لامپهای ال ای دی تک لاین و سه عدد هالوژن با مشخصات - - khazar sheed, 6w,450lm به کمک سرپیچ و چسپ در جای خود نصب شدند. بر روی محفظه برای قرار دادن نمونه شیشه قرار داده شد، برای از بین بردن سایه و فیلتر کردن نور تابیده شده بین نمونه و سطح شیشه از کاغذ سفید و شفاف کالک استفاده شد. تا نور به صورت یکنواخت بر زیر نمونهها تابیده شود و تا حد ممکن از فوکوس نور به صورت طبیعی و غیر مستقیم به عمل آید .[7]
در این مطالعه از دوربین سونی مدل XPERIA Z3 با رزولوشن 20 مگاپیکسل بهره گرفته شد و تصاویر تحت شرایط ثابت و تنظیمات دستی دوربین اخذ گردیدند. رنگ نور استفاده شده در این پژوهش رنگ نور استفاده شده سفید بود همچنین از دو شدت نور کم و معمولی استفاده شد. از هر تیمار 30 دانه به صورت تصادفی انتخاب شد و در دو شرایط تصویر برداری شد. در زیر تصویر گرفته شده از نمونه ها در حالت شدت نورکم - شکل - 2، و درحالت نور معمولی - شکل - 3، آورده شده است.
