نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی بیوسیستم دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز و عضوهیئت علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان‌شرقی

2 دانشیار گروه مهندسی بیوسیستم دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

3 استادیار بخش تحقیقات ماشین‌های کشاورزی مؤسسه فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده


در این مقاله، امکان استفاده از ویژگی­های بافت تصویرهای پس­پراکنش نور لیزر در پایش و مدل­سازی چروکیدگی به­هنگام خشک شدن ورقه­های سیب با هوای گرم در سه طول‌ موج (650، 780 و 880 نانومتر) در محدودۀ مرئی و مادون ­قرمز نزدیک بررسی شد. ویژگی­های مرتبط با چهار روش آنالیز بافت تصویر، شامل آماره­های­ درجه ­اول هیستوگرام، ماتریس
هم­وقوعی، ماتریس طول گام سطح خاکستری، و تبدیل موجک استخراج و به­صورت جداگانه برای هر روش و در ترکیب با هم در تدوین مدل­های واسنجی به­کار گرفته شد. مدل رگرسیون چندمتغیرۀ خطی گام­به­گام برای مدل­سازی و تعیین ویژگی­هایی­که مؤثرترین نقش را در تدوین مدل داشتند، به­کار رفت. نتایج به­دست آمده قابلیت ویژگی­های مستخرج از بافت تصویرهای پس­پراکنش­ نور لیزر را در ناحیۀ طول­مو­ج­های مادون­قرمز نزدیک در پیش­بینی چروکیدگی محصول نشان می­دهد، به­طوری­که استفاده از ویژگی همگنی ماتریس هم­وقوعی در راستای 90 درجه در 880 نانومتر (با 95/0R2p= و 15/5RMSEp=) و ترکیب ویژگی­های مستخرج از چهار روش آنالیز بافت در 780 نانومتر (با 94/0 R2p = و 61/5RMSEp=) توانستند مدل­هایی با دقت بالا حاصل کنند. این پژوهش نشان می­دهد که در فرآیند خشک­کردن با هوای­گرم، تصویربرداری پس­پراکنش نور لیزر می­تواند به­عنوان روشی غیرمخرب، سریع، و ارزان در پیش­بینی چروکیدگی به­کار گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

Aguilera, J. M. 2003. Drying and dried products under the microscope. Int. J. Food Sci. Tech.
9(3): 137-143.
 
Bevk, M. and Kononenko, I. 2002. A statistical approach to texture description of medical images: a preliminary study. Proceedings of the 15th IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems. June 4-7. Maribor, Slovenia
 
Bobelyn, E., Serban, A., Nicu, M., Lammertyn, J., Nicolai, B. and Saeys, W. 2010. Postharvest quality of apple predicted by NIR-spectroscopy: study of the effect of biological variability on spectra and model performance. Postharvest Biol. Tec. 55(3): 133-143.
 
Contreras, C., Martín-Esparza, M. E., Chiralt, A. and Martínez-Navarrete, N. 2008. Influence of microwave application on convective drying: Effects on drying kinetics, and optical and mechanical properties of apple and strawberry. J. Food Eng. 88(1): 55-64.
 
Fernández, L., Castillero, C. and Aguilera, J. M. 2005. An application of image analysis to dehydration of apple discs. J. Food Eng. 67(1-2): 185-193.
 
Gao, X. and Tan, J. 1996. Analysis of expended-food texture by image processing part II: Mechanical properties. J. Food Process. Eng. 19, 445-456.
 
Haralick, R. M., Shanmugam, K. and Dinstein, I. 1973. Textural features for image classification. IEEE T. SYST. MAN CYB. 6, 610-621.
 
Hashim, N., Pflanz, M., Regen, C., Janius, R. B., Abdul Rahman, R., Osman, A., Shitan, M. and Zude, M. 2013. An approach for monitoring the chilling injury appearance in bananas by means of backscattering imaging. J. Food Eng. 116, 28-36.
 
Karimi, M., Fathi, M., Sheykholeslam, Z., Sahraiyan, B. and Naghipoor, F. 2012. Effect of different processing parameters on quality factors and image texture features of bread. J. Bioprocess. Biotech. 2, 127. doi: 10.4172/2155-9821.1000127.
 
Kavdir, I. and Guyer, D. E. 2002. Apple sorting using artificial neural networks and spectral imaging.
T- ASAE. 45, 1995-2005.
 
Kondo, N., Ahmad, U., Monta, M. and Murasc, H. 2000. Machine vision based quality evaluation of Iyokan orange fruit using neural networks. Comput. Electron. Agric. 29, 135-147.
 
Krokida, M. K., Karathanos, V. T. and Maroulis, Z. B. 2000. Compression analysis of dehydrated agricultural products. Dry. Technol. 18(1-2): 395-408. doi: 10.1080/07373930008917711.
 
Lewicki, P. P. and Lukaszuk, A. 2000. Changes of rheological properties of apple tissue undergoing convective drying. Dry. Technol. 18(3): 707-722. doi: 10.1080/07373930008917733.
 
Lorente, D., Zude, M., Idler, C., Gomez-Sanchis, J. and Blasco, J. 2015. Laser-light backscattering imaging for
early decay detection in citrus fruit using both a statistical and a physical model. J. Food Eng. 154, 76-85.
 
Mallat, S. G. 1989. A theory for multi resolution signal decomposition: the wavelet representation. IEEE T. PATTERN. ANAL. (7): 674-693.
 
Mayor, L. and Sereno, A. M. 2004. Modelling shrinkage during convective drying of food materials: A review. J. Food Eng. 61, 373-386.
 
Mollazade, K., Omid, M. Akhlaghian-Tab, F. and Mohtasebi, S. S. 2012. Principles and applications of light backscattering imaging in quality evaluation of agro-food products: a review. Food Bioprocess Tech. 5(5): 1465-1485. doi: 10.1007/s11947-012-0821-x.
 
Mollazade, K., Omid, M., Akhlaghian-Tab, F., Rezaei-Kalaj, Y. and Mohtasebi, S. S. 2013. Analysis of texture-based features for predicting mechanical properties of horticultural products by laser light backscattering imaging. Comput. Electron. Agr. 98, 34-45.
 
  Moreira, R., Figueiredo, A. and Sereno, A. 2000. Shrinkage of apple disks during drying by warm air convectional freeze drying. Dry. Technol. 18(1-2): 279-294.
 
Mulet, A., Garcı´a-Reverter, J., Bon, J. and Berna, A. 2000. Effect of shape on potato and cauliflower shrinkage during drying. Dry. Technol. 18(6): 1201-1219.
 
Otsu, N, 1979. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE T. SYST. MAN CYB.
9, 62-66.
 
Qing, Z., Ji, B. and Zude, M. 2007. Predicting soluble solid content and firmness in apple fruit by means of laser light backscattering image analysis. J. Food Eng. 82, 58-67.
 
Ramos, I. N., Silva, C. L. M., Sereno, A. M. and Aguilera, J. M. 2004. Quantification of microstructural changes during first stage air drying of grape tissue. J. Food Eng. 62(2): 159-164.
 
Romano, G., Nagle, M. and Müller, J. 2016. Two-parameter Lorentzian distribution for monitoring physical parameters of golden colored fruits during drying by application of laser light in the Vis/NIR spectrum. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 33, 498-505.
 
Romano, G., Baranyai, L., Gottschalk, K. and Zude, M. 2008. An approach for monitoring the moisture content changes of drying banana slices with laser light backscattering imaging. Food Bioprocess. Technol. 1(4): 410-414.
 
Romano, G., Nagle, M., Argyropoulos, D. and Muller, J. 2011. Laser light backscattering to monitor moisture content, soluble solid content and hardness of apple tissue during drying. J. Food Eng. 104, 657-662.
 
Schultz, E. L., Mazzuco, M. M., Machado, R. A. F., Bolzan, A., Quadri, M. B. and Quadri, M. G. N. 2007. Effect of pre-treatment on drying, density and shrinkage of apple slices. J. Food Eng. 78, 1103–1110.
 
Seifert, B., Zude, M., Spinelli, L. and Torricelli, A. 2014. Optical properties of developing pip and stone fruit reveal underlying structural changes. Physiol. Plantarum. doi:10.1111/ppl.12232.
 
Seiiedlou, S., Ghasemzadeh, H. R., Hamdami, N., Talati, F. and Moghaddam, M. 2010. Convective drying of apple: Mathematical modeling and determination of some quality parameters. Int. J. Agric. Biol. 12, 171-178.
 
Seiiedlou, S. S., Nalbandi, H., Ghasemzadeh, H. R. and Hamdami, N. 2014. Modeling of apple slices shrinkage during the convectional drying to use in simulation of heat and moisture transfer. J. Agric. Mech. 1(2): 25-35. (in Persian)
 
Talla, A., Puiggali, J. R., Jomaa, W. and Jannot, Y. 2004. Shrinkage and density evolution during drying of tropical fruits: application to banana. J. Food Eng. 64, 103-109.
 
Tang, X. 1998. Texture information in run-length matrices. IEEE T. Image Process. 7, 1602-1609.
 
Udomkun, P., Nagle, M., Mahayothee, B. and Müller, J. 2014. Laser-based imaging system for
non-invasive monitoring of quality changes of papaya during drying. Food Control. 42, 225-233.
 
Udomkun, P., Nagle, M., Argyropoulos, M., Mahayothee, B. and Müller, J. 2016. Multi-sensor
approach to improve optical monitoring of papaya shrinkage during drying. J. Food Eng.
doi: 10.1016/j.jfoodeng.2016.05.014
 
Yadollahinia, A., Latifi, A. and Mahdavi, R. 2009. New method for determination of potato slice shrinkage during drying. Comput. Electron. Agric. 65(2): 268-274.

  Yan, Z., Sousa-Gallagher, M. J. and Oliveira, F. A. 2008. Shrinkage and porosity 461 of banana, pineapple and mango slices during air-drying. J. Food Eng. 84(3): 430-440.
 
Zheng, C., Sun, D. W. and Zheng, L. 2006. Recent applications of image texture for evaluation of food qualities - a review. Trends Food Sci. Tech. 17, 113-128.