دانشگاه شیراز
دانشکده کشاورزی
بخش مکانیک ماشینهای کشاورزی
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک ماشینهای کشاورزی
تعیین مقدار کمی پارامترهای بیوفیزیکی دو رقم میوه انار محلی با استفاده از فناوری غیرمخرب اشعه ایکس
استاد راهنما :
دکتر سید مهدی نصیری
مهر ماه 1391
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
در این تحقیق عکسبرداری مقطعی با استفاده از اشعه ایکس ((CT-scan به عنوان یک روش غیر مخرب برای تعیین مقدار کمی برخی خواص بیوفیزیکی دو رقم میوه انار محلی شامل رباب ملس و رباب ترش با دو اندازه مختلف مورد بررسی قرار گرفت. خواص بیوفیزیکی میوهها شامل وزن، حجم و جرم حجمی میوه، وزن، حجم و جرم حجمی آب، وزن و حجم آریل، و نسبت حجمی آریل به میوه، وزن و حجم پوست، و نسبت حجمی پوست به میوه، وزن و حجم هسته، و نسبت حجمی هسته به میوه، نسبت حجمی آب به میوه، نسبت حجمی آب به آریل و نسبت حجمی هسته به آریل به صورت واقعی و همچنین به کمک روش غیر مخرب اشعه ایکس محاسبه گردید. برای بخشبندی تصاویر تولید شده اشعه ایکس ساختار درونی میوه انار (به سه بخش پوست، آریل و هسته) و عملیات پردازش تصویر از نرم افزار Matlab استفاده شد. روابط رگرسیون خطی جهت تخمین حجم میوه انار و اجزای درونی آن شامل پوست، آریل، هسته و آب به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که فاکتور رقم اثر معنی داری بر پارامترهای بیوفیزیکی بیان شده در فوق به جز وزن و حجم میوه دارد (05/0p<). فاکتور اندازه اثر معنی داری بر برخی از پارامترهای بیوفیزیکی بیان شده داشت اما اثر معنی داری بر نسبت حجمی آب به میوه نداشت. ضرایب تبیین روابط تخمین حجم کل میوه، پوست، آریل، هسته و آب مربوط به هر دو اندازه به ترتیب 8/97، 2/97، 1/95، 5/93 و 4/94 درصد برای رقم رباب ملس و 3/97، 7/94، 4/94، 8/91 و 9/91 درصد برای رقم رباب ترش بدست آمد. نتایج تجزیه و تحلیل رگرسیون و آزمون چاو نشان داد که روش غیر مخرب سیتی اسکن به خوبی میتواند حجم انار و اجزای درونی آن را تخمین بزند.
عنوان صفحه
2-11 اصول توموگرافی کامپیوتری.. 20
2-13 مروری بر پژوهشهای گذشته. 23
2-13-1 تحقیقات انجام شده در زمینه خواص فیزیکی و کیفی میوه انار 23
2-13-2 استفاده از روشهای غیر مخرب در ارزیابی کیفیت میوهها 26
2-13-3 تحقیقات انجام شده در زمینه پردازش تصویر. 30
3-1 انتخاب ارقام و برداشت میوه 36
3-3 اندازهگیری رطوبت اولیه دانه و پوست میوههای انار 38
3-4 اندازهگیری پارامترهای بیوفیزیکی میوه انار 39
3-4-2 محاسبه حجم و جرم حجمی واقعی.. 40
شکل3-3 ابزار مورد استفاده برای اندازهگیری حجم. 41
3-6 آزمون غیر مخرب اشعه ایکس… 42
3-6-1 اصول کار دستگاه سیتی اسکن.. 42
3-6-2 اجزای اصلی دستگاه سیتی اسکن.. 43
3-6-2-1 منبع تولید اشعه ایکس… 44
3-6-3 پردازش دادهها و اعداد سیتی اسکن.. 46
3-7-3 جداسازی زمینه از تصویر اصلی.. 53
3-7-4 استخراج ویژگیهای تصاویر. 56
3-7-5 بخشبندی ساختار درونی تصاویر میوه انار 57
4-2 درصد رطوبت اولیه آریل و پوست.. 62
4-3 وزن، حجم و جرم حجمی میوه انار 63
4-4 وزن، حجم و جرم حجمی آب میوه انار 67
4-5 وزن ، حجم و درصد وزن آریل به وزن میوه انار 70
4-6 وزن، حجم و درصد وزن پوست به وزن میوه انار 73
4-7 وزن، حجم و درصد وزن هسته به وزن میوه انار 76
4-8 درصد وزن آب به وزن میوه، درصد وزن آب به وزن آریل و درصد وزن هسته به آریل 79
4-9-1 روابط تخمین حجم کل میوه انار 82
4-9-2 روابط تخمین حجم پوست میوه انار 86
4-9-3 روابط تخمین حجم آریل میوه انار 90
4-9-4 روابط تخمین حجم هسته میوه انار 94
4-9-5 روابط تخمین حجم آب میوه انار 98
4-10 مقایسه روابط رگرسیون تخمین حجم. 102
4-10-1 مقایسه روابط رگرسیون تخمین حجم کل میوه انار 103
4-10-2 مقایسه روابط رگرسیون تخمین حجم پوست میوه انار 104
4-10-3 مقایسه روابط رگرسیون تخمین حجم آریل میوه انار 105
4-10-4 مقایسه روابط رگرسیون تخمین حجم هسته میوه انار 108
4-10-5 مقایسه روابط رگرسیون تخمین حجم آب میوه انار 108
4-12 پیشنهادات ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..112
عنوان صفحه
جدول 1-1 سطح زیر کشت، تولید و صادرات هفت کشور برتر تولید کنندهی انار جهان. 4
جدول 4- 18 جدول آزمون F (روش چاو) به منظور مقایسه روابط رگسیون مربوط به تخمین حجم کل میوه انار 104
جدول 4- 19 جدول آزمون F به منظور مقایسه روابط رگسیون مربوط به تخمین حجم پوست میوه انار 106
جدول 4- 20 جدول آزمون F به منظور مقایسه روابط رگسیون مربوط به تخمین حجم آریل میوه انار 107
جدول 4- 21 جدول آزمون F به منظور مقایسه روابط رگسیون مربوط به تخمین حجم هسته میوه انار 109
جدول 4- 22 جدول آزمون F به منظور مقایسه روابط رگسیون مربوط به تخمین حجم آب میوه انار 110
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل 2- 1 خط تولید مجهز به سیستم ماشین بینایی.. 15
شکل 2- 2 تصویر سیاه و سفید. 18
شکل 2- 3 تصاویر رنگی با شاخص… 18
شکل 2- 4 تصاویر غیررنگی با شدت نور 19
شکل 2- 5 تصویر جسمی که از چهار قسمت با جرم حجمیهای مختلف تشکیل شده 21
شکل 3- 1 کولیس مورد استفاده شده برای اندازهگیری ابعاد………………………………………………………………………………… 39
شکل 3- 2 ترازوی مورد استفاده برای اندازهگیری وزن. 41
شکل 3- 3 ابزار مورد استفاده برای اندازهگیری حجم. 42
شکل 3- 5 وضعیت قرارگیری تیوب اشعه ایکس و آشکارسازها 45
شکل 3- 6 یک مقطع عکس برداری شده از میوه انار توسط دستگاه سیتی اسکن.. 48
شکل 3- 7 فلوچارت مراحل مختلف مربوط به آمادهسازی و قطعه بندی تصاویر. 50
شکل 3- 8 نمودار هیستوگرام خاکستری یک نمونه از مقطع انار 51
شکل 3- 9 چگونگی یافتن مقدار حد آستانه از روی نمودار هیستوگرام. 51
شکل 3- 10 سازه دایرهای (الف)، سازه لوزی شکل (ب) و سازه هشت گوش (ج) 53
شکل 3- 11 (الف) تصویر سیاه و سفید، (ب) حذف نوفه های زمینه تصویر، (ج) پر کردن داخل شیء اصلی.. 54
شکل 3- 12 فلوچارت عملیات جداسازی زمینه از تصویر اصلی.. 55
شکل 3- 13 مقادیر خاکستری زمینه تصویر اصلی (بالا) و تصویر حاصل از عملیات AND منطقی (پایین) 56
شکل 4- 1 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر وزن میوه انار…………………………………………………………………………. 69
شکل 4- 2 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر حجم میوه انار 69
شکل 4- 3 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر جرم حجمی میوه انار 70
شکل 4- 4 مقایسه میانگین بر هم کنش فاکتورهای رقم و اندازه بر جرم حجمی میوه انار 70
شکل 4- 5 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر وزن آب میوه انار 72
شکل 4- 6 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر حجم آب میوه انار 73
شکل 4- 7 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر جرم حجمی آب میوه انار 73
شکل 4- 8 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر وزن آریل میوه انار 75
شکل 4- 9 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر حجم آریل میوه انار 76
شکل 4- 10 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر درصد آریل به وزن میوه انار 76
شکل 4- 11 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر وزن پوست میوه انار 78
شکل 4- 12 مقایسه میانگین بر هم کنش فاکتورهای رقم و اندازه بر وزن پوست میوه انار 79
شکل 4- 13 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر حجم پوست میوه انار 79
شکل 4- 14 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر درصد پوست به وزن میوه انار 80
شکل 4- 15 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر وزن هسته میوه انار 82
شکل 4- 16 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر حجم هسته میوه انار 82
شکل 4- 17 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر درصد هسته به وزن میوه انار 83
شکل 4- 18 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر درصد آب به وزن میوه انار 85
شکل 4- 19 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر درصد آب به وزن آریل میوه انار 85
شکل 4- 20 مقایسه میانگین اثر اصلی رقم و اندازه بر درصد هسته به وزن آریل میوه انار 86
مقدمه
انار (Punica granatum L.) از خانواده Punicaceae است، یکی از قدیمیترین میوههایی است که به طور وسیع در بسیاری از کشورهای گرمسیری و نیمه گرمسیری کشت میشود (Fadavi et al., 2006). انار به دلیل کیفیت مرغوب از نظر صادرات در بین محصولات کشاورزی محصولی بی رقیب بوده و از نظر اقتصادی دارای اهمیت فراوان است. علاوه بر این انار توجه بسیاری از مصرف کنندگانی که علاقهمند به غذای مغذی با طعم عالی هستند را نیز به خود جلب کرده استPatil,) .(1976 میوه انار که بیشتر به صورت تازه یا فراوری شده (رب انار، آب انار، شربت انار و انار دانه) مصرف یا صادر میگردد بخشی از منابع اقتصادی جهان را به خود اختصاص داده است (Li et al., 2006; Seeram et al., 2005). بخش خوراکی میوه که آریل[1] نام دارد حدود 52 درصد وزن میوه را تشکیل میدهد، که شامل 78 درصد آب میوه و 22 درصد بذر میباشد. آب میوه حاوی مقادیر قابل توجهی از مواد جامد محلول، قندهای احیاء، قند کل، آنتوسیانین[2]، ترکیبات فنولی[3]، اسید اسکوربیک[4] و پروتئینها میباشد (Kulkarni et al., 2004).
پژوهشهای جدید پزشکی نشان میدهد که میوه انار طیف وسیعی از ویژگیهای دارویی مانند اثرات ممانعت کنندگی از سرطان، بیماریهای قلبی و عروقی و اثرات ضد تورمی، ضد ویروسی و ضد باکتری در ممانعت از تورم لثه را دارا میباشد. این اثرات سودمند مربوط به خاصیت آنتی اکسیدانی بالای انار میباشد (Martinez et al., 2006).
انار در آسیای مرکزی بومی ایران و ترکمنستان تا شمال هند میباشد و به صورت وحشی در این مناطق رشد میکند. درخت انار قابلیت سازگاری با اقلیمهای مختلف را دارا میباشد که باعث پراکنش آن در مناطق مختلف دنیا شده است. کشت و کار انار به دوران قبل تاریخ بر میگردد. شرایط آب و هوایی مدیترانهای که دارای ویژگیهایی مانند نور زیاد خورشید، زمستانهای ملایم با کمترین دمای 12- درجه سلسیوس و تابستانهای گرم و خشک بدون بارندگی در طی مراحل آخر نمو میوه است، بهترین شرایط اقلیمی برای پرورش انار میباشد (Levin, 2006). در چنین شرایطی میوه انار به بلوغ کامل میرسد.
انار علاوه بر ایران در 35 کشور دیگر جهان از جمله هندوستان، ترکیه، افغانستان، عراق، پاکستان، سمرقند، ارمنستان، گرجستان، ازبکستان، تاجیکستان، آذربایجان، ترکمنستان یوگوسلاوی سابق، مصر، تونس، لیبی، سوریه، لبنان، فلسطین، سودان، برمه، بنگلادش، موریتانی مراکش، قبرس، اسپانیا، ایتالیا، یونان، فرانسه، آلمان، چین، ژاپن، روسیه، استرالیا و آمریکا وجود دارد. در حال حاضر ایران با حدود 65000 هکتار سطح زیر کشت و بیش از 1470000 تن تولید اولین تولید کننده و صادر کنندهی انار دنیاست (شاکری، 1387). آمار دقیقی در مورد تولید انار در جهان در دسترس نیست، اما تخمین زده میشود که تولید جهانی آن در حدود 5/1 میلیون تن در سال باشد. چهار کشور برتر تولید کنندهی انار دنیا شامل ایران، هند، چین و آمریکا میباشد (جدول 1-1) (Holland et al., 2010).
در ایران کشت انار به طور وسیع در مناطق مرکزی و در شهرهای یزد، ساوه، شیراز و اصفهان انجام میشود. آثار به جا مانده و حک شده بر دیوارهای سنگی تخت جمشید و نوشتههای مورخین همه گویای این واقعیت است که انار از میوههای بومی ایران بوده است (بهزادی شهربابکی، 1377).
قسمت خوراکی میوه انار شامل مقدار قابل توجهی اسید، ویتامینها، پلیساکاریدها، پلفنولها، لیپیدها و عناصر معدنی میباشد (Melgarejo et al., 2000).
برای تولید محصول انار با کیفیت مطلوب مانند سایر میوهها ایجاد شرایط مناسب برای گیاه از لحاظ تغذیه، آبیاری، هرس و مبارزه با آفات و بیماریها در جهت افزایش فتوسنتز و جلوگیری از تضعیف گیاه به ویژه در مرحله رشد سریع میوه ضروری است .(Mengel, 2001)
جدول 1-1 سطح زیر کشت، تولید و صادرات هفت کشور برتر تولید کننده ی انار جهان
| صادرات (تن) | تولید (تن) | سطح زیر کشت (هکتار) | کشور |
| 147000 | 1470000 | 65000 | ایران |
| 22000 | 500000 | 54750 | هند |
| نا مشخص | 2147000 | نا مشخص | چین |
| 17000 | 147000 | 6070 | آمریکا |
| نا مشخص | 90000 | 7600
|
ترکیه |
| 14700 | 37000 | 2400 | اسپانیا |
| 2000 | 25000 | 2600 | تونس |
تمامی فعالیتهای آنتیاکسیدانی انار به حضور ترکیبات فنولی متعدد نظیر ایزومرهای پونیکلاژین[5] مشتقات الاژیکاسید[6] و آنتوسیانینهای تریگلوکوزیدها[7] و 3و5 دی گلوکوزید[8] دلفینیدین[9] سیانیدین[10] و پلارگونیدین[11] و فلاونوییدها[12] (کرسیتین[13] و کامپفرول[14]) مرتبط است که این ترکیبات به دلیل خاصیت آنها در جذب رادیکالهای آزاد و ممانعت از اکسیداسیون درون شیشهای[15] لیپیدها شناخته شدهاند (Aviram et al., 2002; Gil et al., 2000).
یکی از مشکلات مهمی که امروزه در کشور ما وجود دارد ضایعات پس از برداشت محصولات کشاورزی به ویژه میوه و سبزی و استاندارد نبودن کیفیت آنها میباشد که از ارزش صادرات و بازاریابی آنها کاسته است. علت اصلی این مشکلات به دو مورد کلی مربوط میگردد: اول شرایط رشد و نمو گیاه و دوم شرایط نگهداری پس از برداشت محصول. بنابراین لازم است عوامل موثر در طول فصل رشد طوری تنظیم گردد که کمیت وکیفیت مطلوب محصول حاصل شود. تغذیه گیاه میتواند کمیت، کیفیت و طول مدت انبارداری را تحت تاثیر قرار دهد.
ارزیابی کیفیت محصولات کشاورزی سالهای زیادی یک موضوع مورد علاقه برای محققین شده است. با این وجود تعریف مشخصی از کیفیت برای محصولات کشاورزی وجود ندارد به طوریکه محققین مختلف تعریفهای مختلفی از کیفیت محصولات ارائه کردهاند. با این حال فاکتورهای پایه و عمده که به طور معمول برای ویژگیهای کیفیت استفاده میشوند عبارتند از: اندازه، شکل، رنگ مزه، بافت، طعم و عاری بودن از عیب و مواد خارجی. از آنجایی که تعداد زیادی از فاکتورهای کیفیت محصولات کشاورزی به خواص بیوفیزیکی آنها مرتبط هستند، روشهای غیر مخرب برای ارزیابی کیفیت محصولات کشاورزی بر اساس خواص بیوفیزیکی گسترش یافتهاند (Chen and Sun, 1991).
امروزه مشتریان محصولات غذایی در هنگام خرید تاکید زیادی بر کیفیت محصولات غذایی دارند و همین امر توجه صنعت غذا را به تکنیکهایی که به صورت بلادرنگ کیفیت محصولات غذایی را کنترل کند، معطوف کرده است. ارزیابی غیر مخرب کیفیت میوه در طول برداشت، انتقال رسیدگی و فراوری میتواند به ارزش آن در بازار بیفزاید. کیفیت خوب محصول میتواند نظر مشتری را برای خرید آن جلب کند. ارزیابی کیفیت داخلی میوه معمولا با بریدن و تست کردن آن همراه است. دستگاه غیر مخربی که بتواند به صورت بلادرنگ خصوصیاتی از کیفیت میوه مانند قند اسیدیته، pH، محتوای رطوبتی و میزان آب را تخمین بزند، میتواند ارزش قابل توجهی برای صنعت غذا داشته باشد. محققان تکنیکهای متنوعی برای ارزیابی کیفیت داخلی میوه مانند پاسخ تشدید مغناطیسی، روشهای نوری، روشهای صوتی، تابش مادون قرمز و اشعه ایکس را امتحان کردهاند. بعضی از این روشها در صنعت غذا با موفقیت گسترش پیدا کردهاند. جذب اشعه یکی از خواص محصولات غذایی میباشد که میتواند به عنوان یک روش پایه برای تجزیه و تحلیل غیر مخرب کیفیت محصولات غذایی استفاده شود (Eufemio et al., 1999).
برخی از انارهای چیده شده از یک باغ ممکن است از نظر میزان درصد پوست و میزان حجم آب با یکدیگر متفاوت باشند. یعنی ممکن است برخی از انارها از لحاظ ابعاد هم شکل باشند اما دارای درصد آب متفاوتی باشند، یا به عبارت دیگر دارای پوسته کلفت و بافت اسفنجی باشند. برخی از انارها ممکن است دارای هستههای درشت یا نسبت بالای حجم هسته به گوشت باشند. وجود این انارها ممکن است بر میزان و کیفیت صادرات این محصول با ارزش تاثیر بگذارد. بنابراین با توجه به مطالب بالا اهدف این تحقیق عبارتند از:
- ارائه الگوریتم مناسب برای بخشبندی تصاویر اجزای درونی میوه انار حاصل از عکس برداری اشعه ایکس
- تعیین مقدار کمی پارامترهای بیوفیزیکی میوه انار شامل حجم آب، حجم آریل، حجم هسته، حجم پوسته و حجم کل میوه انار با استفاده از فناوری غیر مخرب عکس برداری اشعه ایکس.
- بررسی و ارزیابی روابط تخمین حجم اجزای درونی میوه انار و مقایسه آنها با یکدیگر.
تعداد صفحه : 142
قیمت : 14700تومان
