بخشی از مقاله
مقدمه
انگور با تولید 69.1 میلیون تن در سال 2012 یکی از محصولات با تولید سالانه بالا در دنیا میباشد، مطابق آمار فائو ایران در سال 2005 با تولید 2.9 میلیون تن انواع انگور رتبهی هفتم جهان را در اختیار داشت که این مقام در سال 2012 با کاهش تولید به 2.1 میلیون تن به رتبهی نهم نزول کرده است .(www.fao.org)
یکی از مهمترین مشخصههای محصولات غذایی و کشاورزی، مقدار رطوبت آنهاست که به شدت خواص مکانیکی حرارتی فیزیکی و شیمیایی محصول را تحت تاثیر قرار میدهد (حسن پور و همکاران، .(1390 تعیین خواص محصولات کشاورزی و عوامل موثر بر تغییرات این خواص به عنوان مبنایی برای طراحی، ساخت و بهینهسازی ماشینها و تجهیزات براشت، انتقال، درجه بندی و فرآوری محصولات کشاورزی همیشه مورد توجه بوده است (غریب زاهدی و همکاران، .(1388 شناخت خواص فیزیکی و مکانیکی محصولات کشاورزی و مواد غذایی همواره مورد توجه و علاقه متخصصین کشاورزی و صنایع غذایی بوده است. این مساله به ویژه در رابطه با ماشینهای کشاورزی از لحاظ تاثیری که در بخشهای مختلف ماشین در مراحل برداشت، حمل و نقل، ذخیره و فراوری بر محصول ایجاد میکند، حائز اهمیت است(پور آذرنگ، .(2002 از آنجاییکه خواص مکانیکی ماده میتواند درک بهتر و روشنتری از خواص فیزیکی و در نتیجه خصوصیات بافت آن ماده به دست دهد ، لذا این مفهوم پایه و اساس بسیاری از روشهای ابزاری در شناسایی خصوصیات بافت مواد بیولوژیک میباشد(لوئیس، .(1989 مواد بیولوژیکی، مجموعهای بیومکانیکی با ساختمان خیلی پیچیدهای را تشکیل میدهند که رفتار آنها را با
ثابتهای ساده فیزیکی، مانند آنچه در فولادها میباشد، نمیتوان مشخص نمود و ساختمان این مواد در برابر عواملی از قبیل، رطوبت و دما عکسالعمل نشان میدهد(سیتکی، .(1986 با بررسی روند تغییرات خواص مکانیکی محصولات غذایی میتوان از این تغییرات در طراحی ماشینهای درجهبندی و فرآوری استفاده کرده و باعث کاهش تلفات و حفظ کیفیت محصول طی عملیات برداشت تا انبارداری و مصرف شد.
در یک بررسی از سوی کادام (2014) بارندگی یک تهدید عمده در زمینه بررسی انگور معرفی شده و تاکید میشود که بارندگی در زمان برداشت شدیدا کیفیت و بازار پسندی انگور را تحت تاثیر قرار میدهد . در مطالعهی مرکز تعاونی تحقیقات اروپا، ماه سپتامبر زمان بحران در تاکستانها معرفی شده است و علت آن را وجود بارانهای فصلی و مصادف بودن آن با برداشت انگور بیان کردهاند، همچنین از عوامل موثر در پوسیدگی و ترکیدگی در اثر باران، لقی خوشه (محل دم) را معرفی میکنند(مارک، .(2010
بارندگی و مجاورت حبهی انگور با آب بعد از مدت زمانی باعث نفوذ رطوبت به داخل حبهی انگور می شود لیکن این نفوذ در زمان رشد میوه به دلیل سالم بودن آوندهایی که وظیفهی آنها حمل و نقل املاح از داخل حبه به بیرون از آن و برعکس میباشد افزایش محتوای رطوبتی در این زمان از طریق این آوندها خنثی شده و فشاری متحمل حبه نمیگردد ولی در زمان بلوغ کامل حبه یا زمان برداشت و بخصوص پس از برداشت به دلیل عدم کارایی مناسب آوندها یا قطع شدن کامل آنها (در موارد پس از برداشت) درون حبه یک فشار تورژسانس ایجاد میشود که ناشی از نفوذ رطوبت و افزایش محتوای رطوبتی حبه میباشد. این افزایش فشار داخل حبه ماندگار شده و منجر به ایجاد تغییراتی در خواص حبه انگور میشود.
انگور به علت دارا بودن بافت نرم و پوست نازک در برابر انواع صدمات حساس میباشد، از جمله صدمات وارده بر میوههایی از قبیل انگور افزایش فشار تورژسانس آنها در اثر قرار گرفتن در مجاورت آب و تغییر خواص آن میباشد. برای کمینه سازی این صدمات و طراحی مناسبتر تجهیزات فرایندهای جابجایی ، خشککردن، جداسازی، انتقال، ذخیرهسازی، دستگاههای آبمیوه و آبغورهگیری و دیگر فرایندها، شناخت خواص این محصول کشاورزی و عوامل موثر بر این خواص نظیر اثر آبخوردگی حائز اهمیت میباشد.
در حیطه تعیین نیرو و انرژی لازم برای شکست تحقیقات بسیاری صورت گرفته است، از جمله فوتز و همکاران((1993 معتقد بودند که مقاومت مکانیکی به ترکیبات سلولزی دیواره سلول و مواد مرکبی که سلولها را به هم پیوند میدهند بستگی دارد. پرآوین و ایرودآیاراج (1995)، حداکثر نیروی شکست مواد دانهای تحت اثر نیروهای استاتیک و شبه استاتیک را معیاری برای طراحی ادوات با کارائی و کیفیت کار بالاتر میدانند. ووتر و باردماکر((1988، کانگ و همکاران ( (1995و کیرک و مک لئود (1967) نیز معتقدند که دانستن نیرو و انرژی لازم برای شکست دانه تحت اثر نیروهای شبه استاتیک، برای مدلسازی و پیشگوئی رفتار ماده در بارگذاری دینامیک در جریان حمل و نقل و فراوری دانه مفید است.
عالمی و همکاران (1388) با بررسی خواص مکانیکی دانهی سویا در بارگزاری شبه استاتیک تاثیر معنیدار رطوبت و دما بر روی نیرو و انرژی لازم برای شکست دانهی سویا را مشاهده کردند. کوناک و همکاران((2002، نیروی شکست دانه نخود دیم رقم کوکباسی را در محدوده رطوبتی %5.2 تا %16.5 تعیین کردند. آنها تاثیر شدید رطوبت بر نیروی شکست را نتیجه گرفتند. لیو و همکاران (1990) نیز با تعیین نیرو و انرژی شکست دانه سویا تحت اثر نیروهای شبه استاتیک (در سرعت بارگزاری 1.2 میلی متر بر دقیقه)، تاثیر معنیدار رطوبت و جهت بارگذاری را نتیجه گرفتند. در یک تحقیق از سوی ظریف نشاط و همکاران (1392) تاثیر زمان برداشت، رطوبت خاک و رقم را بر خصوصیات رئولوژیکی سیبزمینی بررسی و نتایج از تاثیر معنیدار رطوبت خاک بر میزان صدمات مکانیکی و نیرو و انرژی شکست خبر میداد. کردی و همکاران((1393 تغییرات خواص مکانیکی ذرت دانهای خشک شده را تحت رطوبت زمان برداشت آزمایش کردند، نتایج نشان داد رطوبت زمان برداشت، بر تمامی ویژگیهای مکانیکی از جمله نیرو و انرژی شکست دانهها به غیر از سفتی تاثیر معنیداری دارد. همچنین در یک بررسی نتایج نشان داد که رطوبت دانه نخود روی تمام خصوصیات مکانیکی اندازهگیری شده از جمله نیرو و انرژی گسیختگی تاثیر معنیداری دارد(گلمحمدی و همکاران، .(1392
از آنجاییکه آزمایش بارگذاری شبه استاتیک معمولا بیانگر ویژگیهای مقاومتی و خواص مکانیکی نمونه مورد آزمایش خواهد بود، لذا اطلاعاتی که ازمنحنی نیروBتغییر شکل این آزمایش استخراج می گردد که نه تنها برای بررسی اثر رطوبت بر روی خواص مکانیکی مفید است، بلکه می تواند در طراحی و بهنیهسازی ماشینهای فرآوری، همچون ماشینهایی که در فرآیند آبمیوهگیری انگور استفاده می شود، مورد بهرهبرداری قرار گیرد.
با توجه به عدم وجود اطلاعات کافی در مورد بررسی اثر رطوبت بر روی نیرو و انرژی شکست انگور ضرورت تعیین تغییرات این خواص احساس میشود، بنابراین هدف از این تحقیق تعیین، آنالیز و مقایسه ی تغییرات نیرو و انرژی شکست انگور سفید بیدانه تحت تاثیر بارندگی قبل از برداشت و غوطه وری در آب مقطر بعد از برداشت است.
روش تحقیق
تهیه نمونه انگور
درخت انگور مورد مطالعه از یکی از باغات ارومیه در هفتهی اول مهرماه برای انجام آزمایشات اجاره و حصارکشی شد. برای محافظت از باران ناخواسته فصلی در زمان آزمایش، روی درخت با محافظ پوشانده شد.
آماده سازی نمونه ها
با توجه به شیوهی انجام این پژوهش، بررسی در دو فاکتور و هر فاکتور در سه سطح به شرح زیر انجام شد: فاکتور اول: بررسی اثر بارندگی در حین برداشت انگور بیدانه سفید بر روی درخت
اعمال بارندگی مصنوعی با استفاده از آب مقطر و یک عدد آبپاش در دمای محیط (حدودا 22 درجه سلسیوس) و در هفتهی اول مهرماه 1394 حوالی عصر انجام شد. قبل از اعمال بارندگی سه خوشه از درخت معین طوری که بیشترین شباهت ظاهری با هم دارا بودند انتخاب شدند.
.1 شاهد:1 خوشهی باران ندیده و سالم برای مقایسه .2 یک باران دیده: خوشهای که تنها یکبار به مدت 30 دقیقه با شدت بارش 1.5 میلیمتر بر دقیقه زیر باران مصنوعی قرار گرفت
که در این مقاله تحت عنوان خوشهی یک بارش دیده نام برده میشود.
.3 دو باران دیده: خوشهای که ابتدا مشابه خوشهی یک بارش دیده، باران روی آن اعمال گردید و سپس به مدت نیم ساعت منتظر شدیم تا آب سطحی آن تا حدودی خشک شود سپس همان شرایط بارندگی را دوباره فراهم آوردیم، که در کل به مدت یک ساعت زیر باران با شدت 1.5 میلیمتر بر دقیقه بارندگی اعمال شد و از آن تحت عنوان خوشهی دو بارش نام برده میشود.
بعد از اعمال شرایط فوق با استفاده از یک نایلون خوشه را محصور کردیم تا شرایط رطوبت بعد از بارندگی برای آن فراهم شود، خوشهها در ساعت 8 صبح روز بعد چیده شده و در شرایط کنترل شده داخل کلمن به آزمایشگاه انتقال یافتند.
مدت و شدت بارندگی
مدت بارندگی به فاصلهی زمانی بین شروع و خاتمه بارندگی گفته میشود.
شدت بارندگی به مقدار بارندگی در واحد زمان اطلاق میشود که از رابطه 1 بدست میآید:
(1)
که در آن I شدت بارش بر حسب میلیمتر بر دقیقه، P مقدار بارندگی بر حسب میلیمتر و t زمان بارندگی بر حسب دقیقه است. فاکتور دوم: بررسی اثر آبخوردگی روی انگور بیدانه سفید پس از برداشت در آزمایشگاه
در این بخش نیز سه خوشهی مشابه به طور تصادفی از درخت معین جدا شده و به آزمایشگاه انتقال داده شدند، دو خوشه از سه خوشه برای افزایش محتوای رطوبتی به روش غوطه ور کردن داخل آب با دمای 20 درجهی سلسیوس انداخته شدند، یکی از خوشهها را بعد از یک ساعت و خوشهی بعدی را بعد از گذشت دو ساعت از داخل آب بیرون آورده و رطوب آنها بر پایهی تر اندازه گیری شد.
در هر یک از سطوح دو فاکتور ذکر شده بعد از اعمال شرایط حبهها از خوشهها جدا شده و با استفاده از یک تیغ تیز دم آنها را با دقت جدا کردیم ( البته به غیر از نمونههای آزمون جدایی دم از حبه).
تعیین محتوای رطوبتی
برای تعیین محتوای رطوبت محصول از آون استفاده گردید. 5 عدد حبه ی انگور از هر خوشه جدا و در ظرف مخصوص قرار گرفت و در آون با درجه حرارت 75 2 سلسیوس قرار داده شد. بعد از 15 ساعت نمونهها به همراه ظرف از آون خارج و در دیسیکاتور سرد شد و
پس از توزین مجدد با ترازوی دیجیتال در آون با همان دما قرار گرفت و تا زمانی که اختلاف وزن نمونه قبل و بعد از خشک شدن کمتر از 0.5 گرم نشد این کار ادامه پیدا کرد. در نهایت درصد محتوای رطوبت و وزن بر مبنای تر با استفاده از رابطهی (2) بدست آمد (آق باشلو و همکاران، .(2008
(2) متوسط درصد رطوبت برای هر یک از گروه های شاهد، یک و دو ساعت آبخورده به ترتیب 70.1، 73.25 و 75.5 بدست آمد.
ابعاد محوری
در هر یک از آزمونها سعی گردید تا از حبههایی که شباهت ظاهری نسبتا بیشتری به هم دارند استفاده شود برای این کار با استفاده از یک کولیس دیجیتال (ساخت کشور ژاپن) ابعاد محوری حبهها اندازهگیری و دستهبندی شد.
آزمونهای مکانیکی
برای انجام آزمونهای مکانیکی از دستگاه آنالیز بافت( (Texture Analyzer دانشگاه ارومیه مجهز به یک نیرو سنج 5 کیلوگرمی استفاده شد. جزئیات تنظیم دستگاه و نوع پروب استفاده شده در جدول 1 آمده است.
