تشخیص رسیدگی خربزه با روش غیرمخرب پاسخ آکوستیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا

2 استاد گروه مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران

3 دانشیار گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

4 دانشیار گروه مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران

5 استادیار پژوهشی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

در این تحقیق برای تشخیص رسیدگی دو رقم خربزه صادراتی "زرد ایوانکی" و "سوسکی سبز" از راه غیرمخرب  سامانۀ آزمایشگاهی مبتنی بر فناوری آکوستیک استفاده شد.  سامانه آزمایشگاهی شامل راه­کار تحریک مکانیکی میوه، حسگر صوتی (صداسنج)، تجهیزات نمایش و ضبط سیگنال صدا و تکیه­گاه میوه است.  در این سامانه، میوه بر اثر ضربۀ آونگ تحریک شده و پاسخ سیگنال به کمک صداسنج غیرتماسی دریافت و پردازش می­شود.  برای بررسی تغییرات رسیدگی، خربزه­ها در پنج بازۀ زمانی در طول فصل رشد برداشت شدند.  در هر مرحله، خواص فیزیکی و مکانیکی، درصد مواد جامد انحلال­پذیر و رطوبت، آزمون­های حسی و آکوستیکی روی نمونه­ها اندازه­گیری شد.  نتایج نشان می­دهد که در طول فصل رشد برای هر دو رقم، تراز فشار صوت، جرم و درصد مواد جامد انحلال­پذیر روندی صعودی و فرکانس تشدید و مدول الاستیسیته روندی نزولی دارند.  در رقم زرد ایوانکی، فرکانس تشدید از 25/132 به 33/111 هرتز و در رقم سوسکی سبز از 91/128 به 33/111 هرتز کاهش یافت.  تراز فشار صوت رقم زرد ایوانکی، از 21/49 به 74/57 دسی­بل و در رقم سوسکی سبز، از 66/49 به 22/58 دسی­بل رسید.  از مقایسه با نتایج آزمون­های حسی مشخص شد که فرکانس تشدید و تراز فشار صوت در وضعیت رسیده خربزه رقم زرد ایوانکی به ترتیب 34/113 هرتز و 93/56 دسی­بل و در رقم سوسکی سبز به ترتیب 26/114 هرتز و 25/56 دسی­بل است.  اختلاف فرکانس تشدید و تراز فشار صوت بین دو رقم ناچیز و روند تغییرات یکسان است.  نتایج این تحقیق می­تواند در ساخت سامانه صوتی غیرمخرب به منظور ارزیابی رسیدگی خربزه سودمند باشد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Melon Ripeness Detection using Non-Destructive Acoustic Impulse Response

چکیده [English]

An experimental system based on acoustic technology was set up to nondestructively determine the ripeness of two export melon varieties (Zard-Eyvanekey, Sousky-Sabz). The system comprised a mechanical impulse device, sound sensor (sound level meter), recording signal equipment and the melon patch. Fruit was excited by the pendulum and the response signal was detected by non-contact sensing and processed. TSS, moisture content, acoustic and sensory levels were measured at five stages of ripening. Results indicated that, as ripening progressed, sound pressure, mass and TSS increased while resonance frequency and elastic modulus decreased for both varieties. The resonance frequency for Zard-Eyvanekey decreased from 132.25 to 111.33 Hz and for Sousky-Sabz from 128.91 to 111.33 Hz. Sound pressure increased from 49.21 to 57.74 dB for Zard-Eyvanekey and from 49.66 to 58.22 dB for Sousky-Sabz. A sensory evaluation test determined that the period of optimum ripeness of Zard-Eyvanekey was at 113.34 Hz and 56.93 dB and for Sousky-Sabz was at 114.26 Hz and 56.25 dB. Changes in resonance frequency and sound pressure were slight and similar for both varieties. These results can be useful for the design of nondestructive sound systems to detect melon ripeness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acoustic
  • melon
  • Ripeness
  • Sensory test
  • Resonance frequency
Abbott, J. A., Lu, R., Upchurch, L. B. and Stroshine, L. R. 1997. Technologies for non-destructive quality evaluation of fruits and vegetables. Hort. Rev. 20, 1-120.

Abbott, J. A., Childers, N. F., Bachman, G. S., Fitzgerald, J. V. and Matusik, F. J. 1968. Acoustic vibration for detecting textural quality of apples. Proc. Amer.  Soc. Hort. Sci. 93, 725-737.

Anon. 2003. Compression Test of Food Materials of Convex Shape. ASAE S368.4 DEC2000 (R2006).

Anon. 2003. Descriptors for Melon (Cucumis melo L.). International Plant Genetic Resources Institute (IPGRI) . Rome. Italy.

Cooke, J. R. 1972. An interpretation of the resonant behavior of intact fruits and vegetables. Transactions ASAE. 15(6): 1075-1080.

De Belie, N., Schotte, S., Lammertyn, J., Nicolai, B. and De Baerdemaeker, J. 2000. Firmness changes of pear fruit before and after harvest with the acoustic impulse response technique. J. Agric. Eng. Res. 77(2): 183-191.

Diezma-Iglesias, B., Ruiz-Altisent, M. and Barreiro, P. 2004. Detection of internal quality in seedless watermelon by acoustic impulse response. Biosystems Eng. 88(2): 221-230.

Finney, E. E. 1972. Vibration techniques for testing fruit firmness. J. Texture Stud. 3(3): 263-283.

Hassan-Beygi, S. R., Ghaebi, S. M. and Arabhosseini, A. 2009. Some physico-mechanical properties of apricot fruit, pit and kernel of Ordubad variety. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript 1459. Vol. XI.

Hernández Gómez, A., Garcia Pereira, A. and Wang, J. 2006. Acoustic impulse response potential to measure mandarin fruit ripeness during storage. Revista Ciencias Tecnicas Agropecuarias, 15(4): 24-30.

Hernández Gómez, A., Garcia Pereira, A., Wang, J. and Yong, H. 2005. Acoustic testing for peach fruit ripeness evaluation during peach storage stage. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias. 14(2): 28-34.

Jancsok, P. T., Clijmans, L., Nicola, B. M. and De Baerdemaeker, J. 2001. Investigation of the effect of shape on the acoustic response of "Conference" pears by finite element modeling. Postharvest Biol. Technol. 23(1): 1-12.

Lu, Q., Wang, J., Hernández Gómez, A. and Garcia Pereira, A. 2009. Evaluation of tomato quality during storage by acoustic impulse response. J. Food Process. Pres. 33, 356-370.

Mahmoudi, A. 2006. Development of a suitable algorithm using Artificial Neural Networks (ANN) for sorting of pistachio nuts with closed shells using impact acoustics. Ph. D. Thesis. University of Tehran. Karaj. Iran (in Farsi)