مقايسه دو طيف‌سنج مرئي-فروسرخ نزديك طول‌موج كوتاه (Vis/SWNIR) و فروسرخ نزديك (NIR) در توانايي عيارسنجي چغندرقند

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

سالانه مقادير زيادي از قند و شكر در جهان با استفاده از چغندرقند توليد مي‌شوند كه اين نشان‌دهنده اهميت بسيار بالاي اين محصول است. مهم‌ترين مؤلفه كيفي چغندرقند مقدار ساكارز موجود در آن است. روش‌هاي مرسوم براي اندازه‌گيري مقدار ساكارز چغندرقند زمان‌بر بوده و براي انجام آن‌ها از مواد شيميايي مانند استات سرب و سولفات آلومينيوم استفاده مي‌شود كه از عوامل توليد پسماند خطرناك هستند. اين در حالي است كه روش‌هاي تشخيص عيار به صورت غيرمستقيم بسيار سريع بوده و باعث توليد پسماند نمي‌شوند. يكي از اين روش‌ها كه امروزه براي تعيين سريع و غيرمخرب كيفيت محصولات كشاورزي استفاده مي‌شود، روش طيف‌سنجي Vis/NIR است. اين روش توانايي بررسي خواص دروني و ظاهري محصولات كشاورزي را به صورت غيرمستقيم دارد. در اين پايان‌نامه تعداد 362 نمونه خمير چغندرقند از شركت قند اصفهان تهيه شد. در مرحله اول عيار نمونه‌ها درون كارخانه با روش مرسوم عيارسنجي اندازه‌گيري شد. در ادامه نمونه‌ها براي طيف‌گيري به آزمايشگاه غيرمخرب گروه مهندسي بيوسيستم منتقل شدند. سامانه طيف‌سنجي Vis/NIR استفاده شده در اين پژوهش شامل منبع نور (2 لامپ هالوژن)، فيبرنوري، ديمر، طيف‌سنج‌هاي Vis/SWNIR و NIR و رايانه قابل حمل بود. طيف‌سنج Vis/SWNIR استفاده شده در اين سامانه از نوع CCD و با قدرت تفكيك 2/0 نانومتر و طيف‌سنج NIR استفاده شده از نوع سنسور نقطه‌اي و با قدرت تفكيك 9 نانومتر بود. طيف نمونه‌ها در سه بازه طيفي 400-1100، 950-1650 و 1650-400 نانومتر جمع‌آوري شد. پس از جمع‌آوري داده‌هاي طيفي، داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار Unscramble x مورد تحليل و ارزيابي قرارگرفتند. براي آماده‌سازي اطلاعات، پيش‌پردازش‌هاي مختلفي بر روي داده‌ها اعمال شد و از بهترين پيش‌پردازش براي مدلسازي در هر بازه طيفي استفاده شد. از روش حداقل مربعات جزئي (PLS) براي توسعه مدل‌هاي پيشگوي ساكارز استفاده شد. نتايج نشان داد كه پيش‌پردازش مشتق اول، بهترين پيش‌پردازش براي توسعه مدل‌هاي پيشگوي ساكارز در هر سه بازه طيفي بود. بهترين مدل در بازه طيفي 1100-400 نانومتر منجر به ضريب همبستگي (rp ) برابر 777/0، ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSEP) برابر 87/0 (°Z) و انحراف پيشگوي باقيمانده (RPD)برابر 18/2 شد كه نشان‌دهنده توانايي بسيار خوب مدل پيشگوي ساكارز است. بهترين مدل در بازه طيفي 1650-950 نانومتر با rp برابر 573/0، RMSEP برابر 10/1 (°Z)و RPD برابر 72/1 همراه بود كه نشان‌دهنده توانايي قابل قبول مدل ساخته شده است. بهترين مدل PLS در تخمين ساكارز زماني بدست آمده كه از تركيب داده‌هاي دو طيف‌سنج (بازه طيفي 1650-400 نانومتر) براي ساخت مدل استفاده شد. مدل PLS مربوطه به همراه پيش‌پردازش مشتق اول توانست ميزان ساكارز را با rp برابر 817/0، RMSEP برابر 82/0 (°Z)و RPD برابر 32/2 و با يك عملكرد بسيار خوب پيشگويي كند.

215466

مهندسي مكانيك بيوسيستم

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

جواد كرامت

مرتضي صادقي، محمد مهدي مجيدي

احمد ميره‌اي