مدل سازي سفتي خرما با استفاده از روش غير مخرب ضربه

Date Fruit Firmness ModellingUsing Nondestructive Impact Test

درجه بندي خرما در حال حاضر به صورت دستي در ايران انجام مي شود. در حين انجام عمليات درجه بندي صدماتي به محصول وارد مي شود كه از كيفيت و بازارپسندي آن مخصوصاً براي صادرات مي كاهد. هدف از انجام تحقيق حاضر اندازه گيري و مدلسازي سفتي خرما با استفاده از تحليل مؤلفه هاي اولين نيمموج سيگنال ضربه به منظور به دست آوردن الگويي براي برآورد سفتي حاصل از آزمون غير مخرب ضربه بود. به اين منظور ابتدا يك سامانه بر خط متشكل از دو بخش مكانيكي و الكترونيكي براي ضبط سيگنال خروجي از بارسنج سامانه طي آزمون غير مخرب بر روي رايانه طراحي و ساخته شد. نمونه هاي رقم مضافتي در 4 مرحله متفاوت رسيدگي (كيمري، خارك، رطب و خرما) تهيه و در دو سوي متفاوت و در 3 سرعت انتقال ( 1/5،1 و 2 متر بر ثانيه) تحت آزمون قرار گرفتند. براي تعيين سفتي، نمونه ها به دو نيمه تقسيم و هر نيمه به صورت جداگانه طي آزمون مگنس- تيلور تحت آزمايش مخرب نفوذ قرار گرفت. بيشينه نيروي لازم براي نفوذ پروب به دورن ميوه به عنوان شاخص سفتي نمونه در نظر گرفته شد. سپس مدلسازي سفتي از روي سيگنال ضربه با استفاده از مؤلفه هاي نيم موج اول صورت گرفت. نتايج نشان داد كه بهترين ضريب تبيين در مرحله كاليبراسيون 2(Rc ) برابر با 0/508، ضريب تبيين در مرحله اي آزمون 2(Rp ) برابر با 0/416 و ريشه ميانگين مربعات خطاي پيشگويي RMSEP برابر با 3/12 نيوتن حاصل شد. همانگونه كه انتظار ميرفت بيشينه نيروي لازم براي نفوذ به گوشت ميوه، طي مراحل مختلف رسيدگي دچار افت محسوسي شد. اين تغييرات به نحوي بود كه به صورت كامل معرف مرحله رسيدگي خرما بود. در نتيجه با در نظر گرفتن ملاحظات مهندسي مربوط به سيستم جداسازي و اينكه سرعت پايينتر خطر آسيب رساندن به محصول را كمتر مي كند، توصيه مي شود كه از سرعت 1 متر بر ثانيه در توسعه صنعتي سيستم استفاده گردد. با توجه به نتايج مشابه برازش مدل هاي مختلف براي هر دو پهلو و كل داده ها، ميتوان چنين نتيجه گيري كرد كه نتايج مدلسازي مستقل از محل برخورد بوده و در نتيجه روش توسعه يافته قابليت كاربرد براي درجه بندي محصول را دارد.

Date (Phoenix dactylifera) is an ancient fruit containing great source of minerals and nutritive materials. Date palm is also one of the most important trees in desert. Iran has the largest fields of planting and ranks second grade in terms of producing date. This product plays an important role in foreign exchange income. Grading of date fruit is currently done manually which causes mechanical damage to the fruit during the operation. Therefore, developing an automatic grading system in order to increase the quality of the product and reduce the labor cost is of great importance. In this research an electro-mechanical system was developed for online measuring firmness of date fruit based on nondestructive impact force. The samples of Mazzafati variety were prepared form at four different maturity stages (Kimri, Khalal, Rutab andTamr). The nondestructive tests were performed on two sides of the samples at three different speeds (1, 1.5 and 2 m s-1). Since the firmness of date fruit is related to the maturity stage, this property was considered as the grading index. Each fruit was divided into two equal parts and the core was removed. Destructive tests were also performed on both sides separately based on Magness-Taylor (MT) test using a universal tension compression device. The maximum force of penetration was considered as the firmness index. In the analysis method, three characteristics of the signal’s first halfwave were defined including peak force (Fp), its duration (Pd), and the area under its diagram (Ig). The non-linear multivariate regression approach was performed on MT firmness against these properties.The obtained model could predict the firmness of the sample by a coefficient of determination (R2 c) of 0.508 and a root mean squares error of prediction (RMSEP) of 3.12 N. According to the similar results for both sides separately and considering all data together, it can be concluded that firmness prediction was not dependent to the oreientation of fruit during the impact, hence the developed approach can be used for practical grading purposes. Overall, regarding enginireeing considerations related to grading system and the fact that the lower speed causes less damage to the fruit the speed of 1m s-1 is recommended for developing the commercial system