SUPERVISOR
Aminolah Masoumi,Seyed Jalil Razavi najafabadi,Abbas Hemmat
امین اله معصومی (استاد راهنما) سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد مشاور) عباس همت (استاد راهنما)
STUDENT
Neda Mokhtari
ندا مختاری
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Design and Development of Vibratory Table to Study the Effects of Vibration and Packaging Type on Mechanical Damages of Golden Delicious Apples
Mechanical damages to fruits and vegetables are mostly induced during harvest and postharvest stages. One of the sources of postharvest mechanical damage is fruit and vegetable traortation. During fruit traortation, mechanical damages are generated by vibration, which is due to interaction of the road and truck’s suspension system. Severity of fruit damages during vibration depends on characteristics of vibration (frequency, acceleration and duration of vibration), fruit (fruit vibratory characteristics), traort type (specification of vehicle suspension system), road conditions, vehicle speed, fruit packaging type and position of fruit packages in the truck. Apple is an important product in our country and has a high production volume. Fruits and vegetable are exposed to mechanical damages due to unsuitable storing, packaging and traorting. To study the effect of packaging type on the damages caused by vibration, in this study, a vibratory table was designed and developed for the tests. The design of the system was based on rotary unbalanced masses. The vibratory table consisted of two parts. The first part is the suspension system which includes upper and lower springs and a fixed frame; the second part includes the vibrating table and a movable frame, and an eccentric mechanism which is installed on this part. The eccentric mechanism includes masses that are connected to rotary axes which rotate by a belt and pulley system. In this study, the effects of vibration frequencies (9 and 13 Hz), vibration during (30 and 60 min) and packaging type (net-foam, shredded paper and tray pack), and position of each apple row in the box on the apple bruising, using a factorial experiment in a completely randomized design with three replications, were investigated. The degree of damage on each apple was defined by a relative bruise index (RBI). The index is defined as the ratio of total bruise area on each apple to surface area of the same fruit. The effect of vibration frequency, vibration during, packaging type and position of fruit row in the box on RBI was significant ( P 0/05). The lowest RBI was obtained at frequency of 13 Hz and vibration duration of 30 minutes for the net-foam packaging; and the highest was obtain at frequency of 9 Hz and vibration duration of 60 minutes for the tray packaging. After vibration test, in order to study the vibration effects on the flesh strength؛ penetration tests on the whole fruit and compression tests on cylindrical samples of apples were conducted. The cubic equation of Henry and et al. (2000) was fitted to the force-deformation of the compression tests. The results showed that the effect of vibration characteristics (vibration frequency and duration), as well as the effect of packaging type and location (row) of apples in the box on the coefficients of a and c of the Henry’s model was not significant. However, the effect of frequency on the b coefficient was significant ( P 0.05) and the values of this coefficient at frequency of 9 Hz was significantly higher than 13 Hz. The effect of vibration frequency and duration on the penetration force of the apple flesh was significant ( P 0.01) and, the flesh strength was lowest at frequency of 13 Hz and duration of 60 minutes. The effect of frequency, vibration duration and type of packaging on the apple flesh fracture stress was significant. Increasing the frequency and duration of vibration caused a reduction in the fracture strength of apple flesh (failure point). Therefor, the vibration could have surface effect as bruising as well as bulk effect as reduction in flesh strength. Keywords: mechanical damage, packaging, vibration frequency, vibration acceleration, fruit vibratory characteristics, relative bruising index
آسیب های مکانیکی به میوه و سبزی ها در مراحل برداشت و پس از برداشت وارد می شوند. یکی از مراحل پس از برداشت، حمل و نقل است. هنگام حمل و نقل میوه و سبزی ها، صدمات ناشی از ارتعاشات، در اثر متقابل جاده و سامانه تعلیق کامیون، ایجاد می گردد. نوع آسیب های وارده به میوه ها هنگام ارتعاش بستگی به خصوصیات ارتعاش (فرکانس، شتاب و مدت زمان ارتعاش)، نوع میوه (خصوصیات ارتعاشی میوه)، نوع وسیله حمل کننده (خصوصیات سیستم تعلیق وسیله)، شرایط جاده، سرعت حرکت وسیله نقلیه، نوع بسته بندی میوه، روش چیدن و موقعیت جعبه ها در داخل مخزن کامیون دارد. سیب ( Malus Domestica ) به عنوان یک محصول پر اهمیت، در کشور ما از حجم تولید بالایی برخوردار است ولی متاسفانه به دلیل نقصان در بخش های انبارداری، بسته بندی و حمل و نقل، سالانه مقدار زیادی آسیب های مکانیکی به آنها وارد می شود که درصد این آسیب های گاهی به رقم 30 تا 50% می رسد. بخش قابل توجه این نوع آسیب های مکانیکی وارد به این محصول به دلیل بسته بندی و شرایط نامناسب حمل و نقل اتفاق می افتد. به منظور بررسی نقش بسته بندی بر صدمات ناشی از ارتعاشات سیب گلدن دلیشس، در این پژوهش میز ارتعاشی جهت بررسی تأثیر پارامترهای مؤثر بر صدمات ارتعاشی ساخته شد. اساس طراحی سیستم بر مبنای نابالانسی دوار بود. دستگاه ارتعاشی از دو قسمت تشکیل شد. قسمت اول: سیستم تعلیق دستگاه که شامل فنرهای بالایی و پایینی و قاب ثابت است. قسمت دوم: شامل صفحه ارتعاش و قاب متحرک و مکانیزم خارج از مرکز به این قسمت متصل می hy;شود. مکانیزم خارج از مرکز شامل وزنه هایی است که روی محورهای دوار وصل شدند و توسط سیستم تسمه و پولی به چرخش در می آیند. در این مطالعه، تأثیر فرکانس ارتعاش (9 و Hz 13)، مدت زمان ارتعاش (30 و 60 دقیقه) و نوع بسته بندی (توری فومی، کاغذی و شانه ای) و محل قرارگیری سیب ها در جعبه ها (ردیف چیدن میوه در جعبه) بر مقدار صدمات وارد به سیب مورد بررسی قرار گرفت. آزمایشات بصورت فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام گرفت و میانگین صدمات در تیمارهای مختلف با آزمون LSD با هم مقایسه شدند. مقدار آسیب دیدگی سیب ها با شاخص کوفتگی نسبی (نسبت مساحت سطح صدمه دیده به مساحت سطح رویه میوه) بیان شد. اثر فرکانس ارتعاش، مدت زمان ارتعاش، نوع بسته بندی و ردیف چیدمان میوه در جعبه بر شاخص کوفتگی نسبی سیب در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. کمترین مقدار آسیب دیدگی سیب ها در فرکانس Hz13 و مدت زمان ارتعاش 30 دقیقه در بسته بندی توری فومی و بیشترین مقدار در فرکانس Hz 9 و مدت زمان 60 دقیقه در بسته بندی شانه ای رخ داد. پس از اتمام آزمایش ارتعاشات روی جعبه میوه ها، میوه های کامل تحت آزمایش نفوذ و نمونه های استوانه ای تهیه شده از گوشت آن ها تحت آمایش فشردگی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اثر خصوصیات ارتعاش (فرکانس ارتعاش و مدت زمان ارتعاش) و نیز اثر نوع بسته بندی و محل قرارگیری سیب در جعبه (ردیف چیدمان میوه در جعبه) بر ضریب a و c مدل هنری برازش شده بر منحنی نیرو-تغییر شکل نمونه های استوانه ای، معنی دار نبود. اما اثر فرکانس بر ضریب b مدل هنری در سطح احتمال (05/0 P ) معنی دار بود و مقادیر این ضریب در فرکانس Hz 9 بیشتر از Hz 13 بود. اثر فرکانس ارتعاش و مدت زمان ارتعاش بر نیروی نفوذ در گوشت سیب در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود و تحت فرکانس Hz 13 و در مدت زمان 60 دقیقه سفتی گوشت کاهش یافت. اثر فرکانس ارتعاش، مدت زمان ارتعاش و نوع بسته بندی بر تنش شکست گوشت سیب معنی دار بود. افزایش فرکانس ارتعاش و مدت زمان ارتعاش موجب کاهش تنش در نقطه شکست گوشت سیب گردید. بنابراین، ارتعاش نه تنها موجب صدمات موضعی (کوفتگی) نزدیک به پوست میوه گردید؛ بلکه خواص مکانیکی کل گوشت میوه نیز تحت تاثیر ارتعاش قرار گرفت. کلمات کلیدی : صدمات مکانیکی، بسته بندی، فرکانس ارتعاش، شتاب ارتعاش، خصوصیات ارتعاشی میوه، شاخص کوفتگی نسبی