ارزيابي و پيش بيني خواص مكانيكي سيب زميني در طول انبارداري با استفاده از تصويربرداري پس پراكنش ليزري

Evaluation and prediction of mechanical properties of potato during storage by laser light backscattering imaging

دراين پژوهش، تغييرات بافت سيب‌زميني در طول انبارداري بااستفاده از روش تصويربرداري پسپراكنش نور ليزر توسط مدل‌هاي فيزيكي و رياضي و باتوجه به نتايج آزمون‌هاي مخرب مكانيكي ارزيابي شد. همچنين، بااستفاده از ويژگي‌هاي حاصل از تصاوير سعي بر توسعه مدل‌هايي براي پيش‌بيني خواص مكانيكي سيب‌زميني شد. از 594 سيب‌زميني تصويربرداري پس پراكنش نور ليزر صورت گرفت. از اين تصاوير پروفايل پس پراكنش هر نمونه به‌دست آمد. سپس، نمونه‌هاي استوانه‌اي شكل استخراج‌شده از سيب‌زميني‌ها مورد آزمون فشاري تك‌محوري قرار گرفتند. پروفايل‌هاي پس پراكنش از تصاوير، با برازش مدل گاوسي درجه اول بر داده‌هاي حاصل از تصوير نهايي و همچنين محاسبه فركانس تكرار شدت‌هاي مختلف در تصاوير، پارامترهايي مرتبط با جذب و پراكنش نور بازگشتي از درون بافت غده‌ها در سه طول‌موج 650، 780 و nm 980 در شش دوره انبارداري سرد به دست آمد. نتايج آزمون مكانيكي و همچنين تغييرات پارامترهاي تخمين زده‌شده از برازش مدل گاوسي و فركانس‌هاي شدت حاصل از تصاوير و مقايسه و بررسي رفتار آن‌ها در طول شش ماه انبارداري، بيانگر اثر تغييرات ساختار مكانيكي بر خواص نوري نمونه‌ها بود. درنهايت، 5 مدل براي پيش‌بيني مدول الاستيسيته مماسي، مدول الاستيسيته سكانتي، چقرمگي و حداكثر نيروي شكست با كمك سيستم استنتاجي عصبي ـ فازي، به ترتيب با دقت هاي 827/0، 815/0، 808/0، 847/0، و 811/0 حاصل شد. نتايج و اطلاعات حاصل در اين پژوهش اساساً براي درك اثر جذب و پراكنش نور متأثر از تغييرات ناشي از انبارداري و به‌منظور طراحي حس‌گرهاي پربازده و سامانه‌هاي تعيين كيفيت براي ارزيابي كيفيت مكانيكي غيرمخرب در غدد سيب‌زميني مفيد خواهد بود.

In this research, changes in potato texture during storage were evaluated by laser light backscattering imaging method and using physical and mathematical models according to the results of mechanical destructive tests. Using the characteristics of the images, we tried to develop models for predicting the mechanical properties of potatoes. At first, the backscattering images taken from 594 potatoes. Backscattering profiles obtained for each sample. Cylindrical samples extracted from potatoes and subjected to uniaxial compression test. By fitting the first order Gaussian model to the obtained data from the final image and calculating the frequency of repetition of different intensities in the images, the parameters related to the absorption and scattering of reflected light from the tissue of the tubers obtained at three wavelengths of 650 nm, 780 nm and 980 nm and in six months of the cold storage. The behavior comparison of the mechanical test results and the changes in the Gaussian model fitting estimated parameters and the intensity frequencies during storage showed the effect of mechanical structure changes on the optical properties of the samples. Five models with satisfactory results obtained to predict the tangent modulus of elasticity (R=0.827, 0.815), secant modulus of elasticity (R=0.808), toughness (R=0.874), maximum fracture force (R=0.811) with the fuzzy-neural inference system. The results in this study could mainly useful for understanding the effect of tissue changes during storage on light scattering and absorption. It can be useful to design high-performance sensors and quality determination systems for non-destructive mechanical properties evaluation of potato tubers.