ارزیابی و مدل سازی خشک شدن کیوی در خشک کن خلأ با استفاده از پردازش تصویر
چکیده
خشک کردن یکی از قدیمی¬ترین روش¬های نگهداری محصولات کشاورزی می¬باشد، که بازار محصولات را وسیع¬تر کرده و با استفاده از این روش می توان محصولات را انبار و در تمام طول سال به بازارهای مصرف منتقل نمود. از سوی دیگر، کاربرد پردازش تصویر در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی به منظور کنترل کیفیت محصولات افزایش یافته است. در این تحقیق میوه کیوی در خشک کن خلا خشک گردید و شرایط خشک شدن با استفاده از پردازش تصاویر گرفته شده بررسی و با مدل های ریاضی مقایسه شد. برای تعیین شرایط بهینه خشک شدن، اثر فاکتورهای مستقل دما، فشار خلأ و ضخامت ورقه های کیوی بر فاکتورهای وابسته نظیر، زمان خشک شدن، میزان چروکیدگی و میزان توان الکتریکی مصرفی در محصول نهایی با استفاده از طرح آزمایشی فاکتوریل کاملا تصادفی بررسی شدند. نتایج نشان داد فاکتورهای دما، فشار خلأ و ضخامت بر زمان خشک شدن، میزان چروکیدگی و میزان توان الکتریکی مصرفی تأثیر دارد. در این تحقیق، بهترین کیفیت محصول خشک شده میوه کیوی در دستگاه خشک کن خلا با در نظر گرفتن میزان رطوبت نهایی 20 درصد، میزان چروکیدگی 97/33 درصد و میزان توان الکتریکی مصرفی ویژه 98/19 کیلو وات بر کیلوگرم ماده خشک در شرایط با خلأ 10 کیلو پاسکال و دمای 70 درجه سلیسیوس با ضخامت 3 میلی متر در مدت زمان 83 دقیقه بدست آمد. علاوه بر این، از پردازش تصویر برای تشخیص و تخمین پایان زمان فرآیند خشک شدن ورقه های میوه کیوی استفاده شده است. روش ارائه شده بر مبنای استخراج ویژگی های رنگی در چهار فضای رنگی rgb، ycbcr، hsv، lab و ویژگی های شکلی شامل مساحت، محیط، گردی و دایروی بودن از ورقه های کیوی می باشد. به این ترتیب، در هر مرحله از خشک شدن، مقدار نرمال شده هر یک از ویژگی های استخراج شده توسط شبکه عصبی پردازش شده و مقدار محتوای رطوبتی محصول تخمین زده می شود. در روش پیشنهادی از شبکه عصبی mlp با ساختار سه لایه استفاده شد و محتوای رطوبتی را با خطای 25/6% پیش بینی گردید. از سوی دیگر از مدل های ریاضی برای پیش بینی فرآیند خشک شدن استفاده شد که مدل میدلی و معادله تابع کسری بیشترین ضریب همبستگی و کمترین مربع میانگین خطای نسبی را دارند.