بخشی از مقاله
چکیده
ایران با تولید تن لیمو ترش ششمین کشور در جهان به شمار می آید. با توجه به انرزی بر بودن درجه بندی دستی لیمو، دستگاهی جهت درجه بندی لیموترش طراحی، ساخت و بهینه سازی شد و در تابستان سال در آزمایشگاه دانشگاه شهر کرد با استفاده از لیموترش منطقه جهرم مورد تست و ارزیابی قرار گرفت .
دستگاه ساخته شده یک درجه بند استوانه ای شیاردار می باشد که قابلیت درجه بندی لیمو به دو دسته ریز و درشت را دارد . مهمترین پارامترهای دخیل در عملکرد این دستگاه سرعت دورانی استوانه، شیب دستگاه و میزان تغذیه می باشد در این راستا از یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی استفاده شد . همچنین برای ارزیابی دستگاه از شاخص های متوسط ناخالصی دستگاه - - ، بازده یا دقت درجه بندی - EW - و ظرفیت کاری دستگاه - Q - استفاده شد .
نتایج حاصل نشان داد که در تمامی آزمایشها تأثیر پارامترهای دور، شیب و تغذیه بر روی شاخص های ارزیابی در سطح %1 به جزء اثر دور بر ظرفیت کاری دستگاه معنی دار بوده است . از مدل آماری سطوح پاسخ، جهت بهینه سازی عملکرد دستگاه در نرم افزار مینی تب استفاده شد که نتیجه آن بهینه سرعت دورانی 30 دور بر دقیقه، شیب 4 درجه و تغذیه 600 کیلوگرم بر ساعت می باشد . متوسط ناخالصی دستگاه 16/4 %، بازده درجه بندی % 84/91 و ظرفیت کاری دستگاه 520/97 کیلوگرم بر ساعت به دست آمد.
مقدمه
لیموترش یکی از گونه های مرکبات است و خاک های با قابلیت نفوذ بالا که دارای 5/5 PH تا 6 باشند برای
لیموترش مناسب می باشند 1995]، .[Potter میوه لیموترش به درشتی یک گردو - نوع جنوب - و بعضی خیلی بزرگتر - نوع شمال - بوده و دارای پوست صاف و معطر و نازک و دارای برآمدگی در رأس میوه در بعضی از انواع می باشد. لیموی شمال در فصل بهار و لیموی جنوب در فصل تابستان از اواخر مرداد تا اواسط پاییز برای فروش به بازار عرضه می شود
مصرف عمده لیمو ترش بصورت تازه خوری بوده و بعنوان چاشنی و طعم دهنده غذاها به کار رفته و در صنایع نوشابه سازی و شیرینی پزی نیز استفاده فراوان دارد
بر اساس آمار فائو ایران با تولید تن تولید لیموترش رتبه ششم را در جهان دارا می باشد بنابراین مدیریت پس از برداشت این محصول ارزشمند بسیار ضروری است.
مهمترین پارامترها در طراحی و ساخت سیستم های درجه بندی، جابجایی، فرآوری و بسته بندی محصولات کشاورزی خواص فیزیکی آنها می باشد. از بین این خواص، جرم، حجم، ابعاد، سطح تصویر و مرکز ثقل مهمترین پارامترها در طراحی سیستم های اندازهبندی میباشند
دستگاه های درجه بندی که برای درجه بندی محصولات سبک و سنگین مورد استفاده قرار می گیرند بر دو نوع می باشند؛ نوع اول مستقیماً جرم را اندازه گیری کرده و نوع دوم با اندازه گیری پارامترهای دیگر نظیر ابعاد بطور غیر مستقیم جرم را اندازه گیری می کنند. درجه بندهای وزنی به دلیل هزینه های زیاد زمانبری و پیچیدگی عملیات استفاده از آنها کم می باشد
بنابراین درجه بندی ابعادی به عنوان یک روش اقتصادی در طراحی سیستم های درجه بندی اکثر محصولات کشاورزی از جمله لیموترش میتواند مورد استفاده قرار گیرد . ماشینهای متعددی برای درجه بندی محصولاتی چون سیب، پرتقال، سیب زمینی، نارنگی و منگوستین ساخته شده اند که طراحی دستگاه با توجه به شکل ظاهری محصول و خواص فیزیکی آن انجام می گیرد
متأسفانه بدلیل فقدان دستگاه های درجه بندی، لیموترش های تولیدی بصورت دستی درجه بندی و بسته بندی می گردد که علاوه بر گرفتن وقت و انرژی زیاد ازکشاورز، قابلیت صادرات نداشته و ارزش افزوده محصول کاهش می یابد .لذا هدف این تحقیق طراحی، ساخت و بهینه سازی دستگاه درجه بند مکانیکی از نوع
ابعادی برای درجه بندی لیموترش می باشد.
مواد و روش ها
برای تعیین دستگاه مناسب برای درجه بندی ابعادی لیموترش، تعیین همبستگی بین جرم با ابعاد محصول ضروری می باشد که در صورت بالا بودن این همبستگی ساخت چنین دستگاهی مقرون به صرفه می باشد . برای انجام آزمایش لیموترش منطقه جهرم تهیه شد و به دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد انتقال یافت . بر روی هر لیموترش می توان سه محور عمود برهم تعریف نمود - شکل . - 1 اولی محور اصلی لیموترش که در راستای رأس میوه قرار دارد - طول، - L، محورهای دوم و سوم که در صفحه عمود بر محور اصلی قرار دارند، قطر - D - و ضخامت - T - لیموترش می باشند 1375]، خجسته پور .[ ولی با توجه به اینکه دو بعد قطر و ض خامت لیموترش بسیار به هم نزدیک می باشند فقط دو بعد طول و قطر آن اندازه گیری شد.
ابعاد لیموترش در راستای این دو محور با استفاده از یک کولیس دیجیتال با دقت 0/01 میلی متر اندازه
گیری شد. همچنین اندازه گیری جرم لیموترش ها بوسیله ترازوی دیجیتالی با دقت 0/01 گرم انجام شد. برای
تعیین همبستگی بین ابعاد و جرم از نرم افزار Excel استفاده شد که نتایج همبستگی بیشتری بین جرم با قطر
لیموترش را نشان داد که مبنای درجه بندی قرار خواهد گرفت - شکل . - 2 محاسبه پارامتر اندازه بندی برای
لیموترش نیز این همبستگی را تأیید می کند.
شکل . 2 نمودار پراکندگی و مدل برازش بین جرم و قطر لیموترش
در این تحقیق با توجه به شکل هندسی، انعطاف پذیری و نتایج حاصل از اندازه گیری ابعاد و جرم و همبستگی موجود بین جرم و قطر لیموترش ها، دستگاه درجه بند استوانه ای شیاردار انتخاب گردید . برای تعیین گذرگاه سورت که محصول کوچکتر بتواند از آن عبور کند و محصول بزرگتر نتواند از آن خارج شود از روش ارائه شده توسط پلگ استفاده شد . با توجه به مصارف متعدد لیموترش - ازجمله مصرف تازه خوری و صنایع آبگیری و تبدیلی - درجه بندی آن به دو دسته توجیه پذیر خواهد بودضمناً. مبنای جرمی مشخصی برای لیموترش های دو دسته ریز و درشت وجود نداشت، بنابراین از روش درجه بندی چشمی - بصری - و رابطه - 1 - برای تعیین مبنا و دسته های جرمی استفاده شد .
برای این کار ابتدا تعداد 200 عدد لیموترش به طور تصادفی انتخاب گردید و در اندازه بندی چشمی ملاک درشتی و ریزی محصول، تشخیص خود فرد بوده و برداشتن لیموترش بطور پیوسته و در اولین انتخاب صورت گرفت. با استفاده از این روش مقدار 30/11 گرم بعنوان مبنا قرار گرفت، لیموترش های با جرم کمتراز 30/11 گرم ریز و بالاتر از آن درشت می باشند. سپس میانگین ها - 1 و - 2 و انحراف معیار 1 - و - 2 برای دو گروه جرمی مورد نظر تعیین شدند و با استفاده از رابطه - 1 - فاصله گذرگاه درجه بندی - Xs1 - محاسبه شد
از علامت مثبت یا منفی رابطه - 1 - باید طوری استفاده نمود تا نتیجه در محدوده 2 1 Xs1 قرار گیرد. با توجه به این رابطه گذرگاه بهین درجه بندی 36/57 میلی متر محاسبه شد.
دستگاه درجه بند لیموترش شامل حلقه های استوانه دوار، میله های درجه بندی، نگهدارنده حلقه ها، ظرف های جمع آوری لیموترش، سیستم تغذیه و سیستم انتقال قدرت می باشد . در شکل - 2 - طرح کلی دستگاه نشان داده
شده است.
به منظور ارزیابی عملکرد دستگاه چهار پارامتر سرعت دورانی استوانه، میزان تغذیه دستگاه، شیب دستگاه و چگونگی تغذیه لیموترش به عنوان عوامل موثر بر عملکرد آن شناسایی شدند .. سرعت دورانی استوانه با توجه تحقیقات قبلی و آزمایشات اولیه در سه سطح 20، 30 و 40 دور بر دقیقه انتخاب شد .
درسرعت های کمتر از 20 دور بر دقیقه ظرفیت و دقت دستگاه پایین بوده و در سرعت های بالاتر از 40 دور بر دقیقه لیموترش ها به بیرون از دستگاه پرتاب شده و آسیب های وارده به لیموترش افزایش شکل .2 نمای کلی دستگاه می یافت. شیب دستگاه با توجه به ضریب اصطکاک لیموترش بر روی دو میله فولادی، در سه سطح 2 - ، 4 و6 درجه - تعیین شد.
میزان تغذیه لیموترش با توجه به ابعاد دستگاه در سه سطح 300، 600 و 900 کیلوگرم در ساعت تعیین گردیدند. در این مورد نیز با انجام آزمایشات اولیه میزان تغذیه مورد تحلیل قرار گرفت؛ که در میزان تغذیه زیاد تا 1500 کیلوگرم در ساعت دقت درجه بندی به شدت کاهش می یافت
