بخشی از مقاله
چکیده
سفتی یک خاصیت کیفی مهم در تعیین کیفیت میوه قابل قبول برای مصرف کننده است و مرتبط با میزان رسیدگی میوه و شرایط نگهداری آن است . نگهداری گلابی بر فرآیند رسیدگی آن تاثیر می گذارد . اندازه گیری سفتی به طور سنتی بر اساس پروسه مگنس تیلور - M-T - با استفاده از آنالیز کننده بافت یا پنترومتر در آزمایشهای بافت مرجع انجام می - وشد. در این تحقیق، یک روش جدید با استفاده از تکنولوژی لیزر داپلر ویبرومتر - LDV - برای ارزیابی سفتی بافت بکار رفته است . بنابراین، مدلهایی پیوسته بر پایه متغیرهایی که از آزمون غیر مخرب بدست آمدند، حاصل شدند . پارامترهای بدست آمده از متد غیر مخرب با روش مخرب مرجع مقایسه شدند . از روش رگرسیون خطی چند متغیره برای تحلیل پاسخ طیف ارتعاش بکار برده شد. ضرایب رگرسیونی بر پایه پارامترهای غیر مخرب با دو پارامتر دامنه ارتعاش - Amp - و فاز - - بودند که ضریب همبستگی آنها با ماکزیمم نیرو در تست مگنس تیلورR2 0.954 وR2 0.944 بودند . این تحقیق قابلیت بکارگیری این تکنیک و داده های مستخرج از پاسخ ارتعاشی را برای پیش بینی و مدلسازی سفتی میوه و پتانسیل بکارگیری آن را به عنوان یک وسیله جامع حسی غیر تماسی برای ارزیابی غیر مخرب میوه گلابی را نشان داد.
کلید واژه ها: اندازه گیری غیر مخرب، تکنیک ارتعاشی، سفتی، گلابی، لیزر داپلر ویبرومتر
مقدمه
گلابیها پس از برداشت به رسیدن ادامه میدهند تابه مرحلهای میرسند که برای مصرف مناسب و پس از آن غیر قابل استفاده می شوند .[Murayama et al., 1998] بنابراین دستیابی به رسیدگی میوه در زمان انبارداری پس از برداشت خیلی مهم است . سفتی یک عامل مهم و کلیدی در تعیین کیفیت محصول قابل قبول برای مصرف کننده است و مرتبط با میزان رسیدگی محصول و شرایط نگهداری آن است . [Molina-Delgado et .al., 2009] هنگامیکه میوهها میرسند خصوصیات زیادی از آنها مانند نرمی گوشت، رنگ پوست، بو، اسیدیته و شیرینی تغییر میکند و هریک از آنها می تواند به عنوان یک عامل رسیدگی بکار رود.
سفتی میوه به طور سنتی نشانهای از رسیدگی میوه است که با تغییر ویژگی های ویسکوالاستیک همراه است . ویژگی های ویسکوالاستیک میوه بهوسیله روشهای غیر مخرب ارتعاشی تعیین می شود [Terasaki et al., 2001b] که در افزایش کنترل کیفی و بازارپسندی محصول دارای اهمیت است.تحقیقات زیادی برای تعیین سفتی میوه ها انجام شده است که در آنها به طور سنتی از روش مگنس تیلور - - M-T یا فروسنجهای دستی برای تعیین سفتی میوه ها استفاده شده است. آزمایش مگنس تیلور بیشینه نیرویی را که برای نفوذ به بافت میوه با بکارگیری یک استوانه فشاری نیاز است اند ازه گیری می کند . مقاومت بهنفوذ در بافت میوه بستگی به ضخامت دیواره سلولی و مقاومت پیوندهای بین سلولی دارد[Landahl et al., .[ 2004
ارتعاش بر پایه تکنیکهای اندازهگیری غیر مخرب بطرز گستردهای برای اندازهگیری سفتی میوهها بکار برده شده است . این تکنیکها بر پایه ضربه آرام میوه با یک چکش کوچک هستند و ارتعاش مکانیکی منتجه به طور مستقیم با شتاب سنج ها اندازه گیری می شوند .[Langenakens et al., 1997] این روشها دارای این محدودیت هستند که برای تعیین ارتعاش باید شتاب سنج به سطح میوه چسبانده شود.تغییرات وابسته به رسیدگی در بافت میوه های کیوی، هلو و گلابی ژاپنی و نیز برخی اختلالات فیزیولوژیکی بافت یک از نوع مرکبات در مراحل مختلف رسیدگی مورد بررسی قرارگرفت و سپس اختلاف فاز بین سیگنالهای ورودی و خروجی با داده های مخرب بافت سنجی مقایسه شد.[Muramatsu et al., 1999]
همین - طور با استفاده از روش مذکور، آزمایشهایی را برای تعیین تغییرات بافت میوههای خرمالو، سیب و کیوی در مدت زمان رسیدگی، انجام دادند. در دامنه مشخصی از فرکانسها، اختلاف فاز به عنوان تابعی از رسیدگی به طور معنی داری تغییر می کرد. ارتفاع قله در مورد سیبها به عنو ان تابعی از مدت زمان انبارداری بدست آمد، در صورتی که برای سایر میوهها الگوی ثابتی مشاهده نشد .[Muramatsu et al., 2000]همچنین تغییرات در پلی ساکاریدهای دیواره سلولی کیوی و خواص ویسکو الاستیک آن با کمک لیزر داپلر ویبرومتر اندازه گیری شد . در این آزمایش الا ستیسیته گوشت میوه به صورت نمایی کاهش یافت و ویسکوسیته ابتدا افزایش و سپس کاهش پیدا کرد . [Terasaki et al., 2001a]
اندازهگیری سفتی ارقام سیب و گلابی با استفاده از لیزر داپلر ویبرومتر مورد بررسی قرار گرفته و شاخص الاستیک آنها با توجه به فرکانس تشدید دوم و جرم میوه محاسبه شده است . [Terasaki et al., and Murayama et al., 2006] روش ارتعاشی غیر مخرب با LDV برای دستیابی به ارزیابی غیر مخرب کیفیت ارقامی از خرمالو، گلابی و هندوانه در ضمن دوره پس از برداشت انجام شده که شاخص الاستیسیته از فرمول EI=f22m2/3 تعیین و در نهایت روند تغییر EI در طول دوره مشخص شد .[Taniwaki et al., 2009a, b]شاخصهای کیفی میوه میتوانند با سیگنال پاسخ ارتعاشی همبستگی برقرار کنند . مطالعات اندکی برای ایجاد یک مدل با استفاده از سیگنال لیزر داپلر ویبرومتر برای پیشبینی سفتی انجام شده است .
بیشتر محققان قبلی شاخص الاستیسیته - EI - یا تغییر فاز در فرکانسهای از قبل تعیین شده را بکار برده بودند. آنها محدود به ارزیابی میوههای سیب، گلابی، کیوی، خرمالو و خربزه می شوند. تاکنون پژوهشی در زمینه همبستگی طیف پاسخ ارتعاشی با شاخص کیفی همچون سفتی میوه گلابی رقم درگزی در زمان رسیدگی در سردخانه انجام نشده است.در این پژوهش تکنولوژی لیزر داپلر برای اندازه گیری طیف پاسخ فرکانسی گلابی در زمان انبارداری بکار رفته و روش رگرسیونی چند مرحلهایٌ - MLR - برای ایجاد مدلهای پیش بین سفتی میوه بکار رفتند . این اطلاعات برای طراحی و توسعه دستهبندی غیر مخرب با بکارگیری تکنولوژی لیزر داپلر ویبرومتر ٍ - LDV - و مقایسه آن با دیگر روشهای غیر مخرب مفید هستند.
مواد و روشها
نمونههای گلابی رقم درگزی - رقم صادراتی - برای آزمایشها انتخاب شدند . در کل 120 عدد گلابی استفاده شد که در طول آزمایشها، آنها به مدت 4ماه در دمای 1œC و با رطوبت نسبی %85 در سردخانه نگهداری شدند. به فاصله هر 21 روز، تعداد 20 عدد از نمونهها مورد آزمایش قرار گرفتند.آزمایشها بر روی میوهها بهصورت تکی انجام میشد. در شکل 1 موقعیت میوه گلابی بر روی مولد ارتعاش نشان داده شده است. هر میوه بر روی مولد ارتعاش قرار می گرفت و در گستره فرکانسی از 0-3200Hz به مدت 10 ثانیه توسط سیگنالهای سینوسی تحریک میشد. سیگنالها توسط یک آمپلیفایر - BAA120, TIRA, Germany - تولید میشد و دامنه آن طوری تنظیم شد که از افتادن نمونه ها از سطح ارت عاشی جلوگیری کند .
پاسخ ارتعاشی هر نمونه توسط لیزر داپلر ویبرومتر - VH-1000-D, Ometron, Denmark - به وسیله سیستم پالس - Dynax module, B&K, Denmark - قرائت میشد. ارتعاش بکار رفته برای هر میوه توسط لرزاننده الکترودینامیکی با بکارگیری یک شتابسنج - Model EndevcR 4397' 0HJJLWWʼV - QGHYFR &R' 86$ - که در نزدیکی میوه روی سطح مولد ارتعاش قرار می گیرد اندازهگیری میشد. طیف پاسخ ارتعاشی هر نمونه با الگوریتم تبدیل فوریه سریع در گستره 0-3200 Hz و با دقت 2Hz بدست میآمد . سپس مقادیر تغییر فاز - - و دامنه - Amp - با استفاده از مقادیر واقعی - an - و موهومی - bn - سیگنال پاسخ پس از تبدیل فوریه در هر گستره فرکانسی حاصل شد. رابطه آنها بهصورت زیر است:
بعد از اندازهگیری پاسخ ارتعاشی با لیزر داپلر ویبرومتر، اندازهگیری سفتی مگنس- تیلور انجام شد . این سفتی برابر با بیشینه نیروی وارده به میوه توسط یک پروب 8mm با ماشین آزمون مواد بود. این نیرو در سه ناحیه از دایره استوایی میوه بدست میآمد و بیشینه نیرو از نمودار نیرو- جابجایی بدست می آمد [De Belie et al., .2000] از نرمافزارهای SPSS و Unscrambler نسخههای 16 و 10.2 بهترتیب برای آنالیز دادهها استفاده شد.
