کاربرد صوت در تعیین کیفیت درونی محصولات غذایی و کشاورزی

نوع مقاله: مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشجوی دانشگاه تهران - پردیس ابوریحان- گروه فنی کشاورزی -

2 داشیار گروه فنی کشاورزی،پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

چکیده

امروزه کیفیت محصولات غذایی و کشاورزی نقش اساسی در انتخاب و خرید این محصولات ایفا می‌کند. کیفیت درونی از اصلی‌ترین شاخص‌های انتخاب محصول است که به روش‌های ظاهری (بینایی، بویایی، لامسه) قابل تشخیص نیستند. بنابراین برای کیفیت‌سنجی درونی روشی نیاز است که بدون آسیب رساندن به بافت محصول در کمترین زمان ممکن و با بالاترین دقت توانایی تشخیص را داشته باشد. از این‌رو روش پردازش سیگنال‌های صوتی در درجه‌بندی، جداسازی و بافت‌سنجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این بررسی کاربرد سه روش مرسوم پالس، ضربه آکوستیک، ارتعاش آکوستیک در تشخیص کیفیت درونی محصولات کشاورزی با استفاده از پردازش سیگنال‌های صوتی برای محصولاتی مانند کیوی، هندوانه، پسته، انبه و ... ذکر شده است. نتایج حاصل از این پژوهش‌ها نشان دهنده این است که روش پخش‌آوایی[i] توانایی بالایی برای تشخیص بافت و کیفیت داخلی محصولات کشاورزی به صورت غیرمخرب دارا بوده و با پیشرفت علم الکترونیک می‌تواند درکنار آن سیستم‌های برخط جداسازی و تشخیص کیفیت راه‌اندازی گردد.



[i]. Acoustic Emision

کلیدواژه‌ها


[1] Sheeja P.S and Ajay Gokul A.J., "Nondestructive Quality Evaluation for Fruits and Vegetables", International Journal of Modern Trends in Engineering and Research, Vol. 3, Issue.8, 2016,

[2] جهانگیری، م : "تحلیل پاسخ آکوستیکی میوه خیار طی دوره انبارمانی و مقایسه آن با خواص مکانیکی "، رساله دکتری، گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، 1395.

[3] خوشنام، ف؛ مبلی، ح؛ حسن بیگی، ر؛ رفیعی، ش ؛ رجبی پور، ع ؛ ایوانی، ا: "تشخیص رسیدگی خربزه با روش غیرمخرب پاسخ آکوستیکی"، مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی ، ش 3، 1391، ص. 89-102.

[4] محمودی، ا : "ارائه یک الگوریتم مناسب مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی جهت جداسازی پسته‌های خندان از پسته‌های ناخندان به روش آکوستیکی به صورت زمان واقعی"، رساله دکتری، گروه ماشین‌های کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، 1385.

[5] Abbott JA., "Quality measurement of fruits and vegetables" Postharvest biology and technology. Vol.15, No.3, 1999, pp.207-25.

[6] Grimi N, Mamouni F, Lebovka N, Vorobiev E, Vaxelaire J. "Acoustic impulse response in apple tissues treated by pulsed electric field" Biosystems engineering. Vol.105, No.2, 2010, pp.266-72.

[7] Mizrach A. "Ultrasonic technology for quality evaluation of fresh fruit and vegetables in pre-and postharvest processes" Postharvest biology and technology. Vol.48, No.3, 2008, pp.315-30.

[8] Butz P, Hofmann C, Tauscher B. "Recent developments in noninvasive techniques for fresh fruit and vegetable internal quality analysis" Journal of food science. Vol.70, No.9, 2005.

[9] گل‌محمدی، رستم : "مهندسی صدا و ارتعاش"، چاپ هفتم ویرایش چهارم. انتشارات دانشجو، همدان، 1389، 557 ص.

[10] Xiaobo Z, Xiaowei H, Povey M.,"Non-invasive sensing for food reassurance Analyst", Vol. 141, No.5, 2016, pp.1587-610.

[11] Muramatsu N, Sakurai N, Yamamoto R, Nevins DJ, Takahara T, Ogata T., "Comparison of a non-destructive acoustic method with an intrusive method for firmness measurement of kiwifruit", Postharvest Biology and Technology, Vol.12, No.3, 1997, pp.221-8.

[12] Sun T, Huang K, Xu H, Ying Y., "Research advances in nondestructive determination of internal quality in watermelon/melon: A review", Journal of Food Engineering, Vol.100, No.4, 2010, pp.569-77.

[13] Cécile Grémy, G. and M. Emira, "Non-destructive measurements for evaluation of fruit quality", Researchgate, 2011.

[14] Cetin AE, Pearson TC, Tewfik AH., "Classification of closed and open shell pistachio nuts using principal component analysis of impact acoustics", InAcoustics, Speech, and Signal Processing, 2004. Proceedings. (ICASSP'04). IEEE International Conference on Vol.5, 2004, pp. V-677.

[15] RousseeuwR J; Leroy A M., “Robust Regression and Outlier Detection”, Wiley, New York, 1987.

[16] Hahn F., "Mango firmness sorter," Biosystems engineering, Vol.89, No.3, 2004, pp.309-19.

[17] سعادتی نیا، م؛ عمادی، ب؛ صدر نیا، ح : " ارزیابی رسیدگی هندوانه با استفاده از تحلیل صوت حاصل از اعمال ضربه به آن"، نشریه ماشین‌های کشاورزی، ج. 4، ش. 2، س.1393 نیمسال دوم،  ص.296-304.

[18] جهانگیری، م؛ حسن بیگی؛ ابونجمی، م؛ خشه‌چی، م : "صدای خرد شدن شاخصی برای تعیین کیفیت میوه خیار"،  اولین کنگره بین‌المللی و بیست و چهارمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، تهران، 27-29 مهر 1395، ص.1- 8.

[19] Hosainpour A, Komarizade MH, Mahmoudi A, Shayesteh MG.,"High speed detection of potato and clod using an acoustic based intelligent system", Expert Systems with Applications, Vol.10, 2011, pp.12101-6.

[20] Zdunek A, Frankevych L, Konstankiewicz K, Ranachowski Z., "Comparison of puncture test, acoustic emission and spatial-temporal speckle correlation technique as methods for apple quality evaluation," Acta Agrophysica, Vol.11, No.1, 2008, pp.303-15.

[21] Elbatawi IE., "An acoustic impact method to detect hollow heart of potato tubers," Biosystems Engineering, Vol.100, No.2, 2008, pp.206-13.

[22] Demattè ML, Pojer N, Endrizzi I, Corollaro ML, Betta E, Aprea E, Charles M, Biasioli F, Zampini M, Gasperi F., "Effects of the sound of the bite on apple perceived crispness and hardness", Food Quality and Preference, Vol.38, 2014, pp.58-64.

[23] Chen J, Karlsson C, Povey M., "Acoustic envelope detector for crispness assessment of biscuits", Journal of Texture Studies, Vol.36, No.2, 2005, pp.139-56.

[24] سجادی، جواد : " کاربرد آکوستیک در تشخیص دانه‌های گندم آفت‌زده "، نشریه علمی ترویجی صوت و ارتعاش، س. 5، ش.11، 1396.

[25] Diezma-Iglesias B, Ruiz-Altisent M, Barreiro P., "Detection of internal quality in seedless watermelon by acoustic impulse response", Biosystems engineering, Vol.88, No.2, 2004, pp.221-30.

[26] Molina-Delgado D, Alegre S, Barreiro P, Valero C, Ruiz-Altisent M, Recasens I., "Addressing potential sources of variation in several non-destructive techniques for measuring firmness in apples", Biosystems engineering, Vol.104, No.1, 2009, pp.33-46.

[27] Feynman, R.P., Leighton, R.B., Sands, M., "The Feynman Lectures on Physics", vol.1, 1963.

 [28] Taniwaki M, Sakurai N., "Texture measurement of cabbages using an acoustical vibration method" Postharvest biology and technology, Vol.50, No.2, 2008, pp.176-81.

[29] Taniwaki M, Hanada T, Sakurai N., "Postharvest quality evaluation of “Fuyu” and “Taishuu” persimmons using a nondestructive vibrational method and an acoustic vibration technique”, Postharvest Biology and Technology, Vol.51, No.1, 2009, pp.80-5.

[30] Taniwaki M, Sakurai N, Kato H., "Texture measurement of potato chips using a novel analysis technique for acoustic vibration measurements", Food research international, Vol.43, No.3, 2010, pp.814-8.

[31] Iwatani SI, Akimoto H, Sakurai N., "Acoustic vibration method for food texture evaluation using an accelerometer sensor", Journal of food engineering, Vol.115, No.1, 2013, pp.26-32.

[32] Wanitchang P, Terdwongworakul A, Wanitchang J, Nakawajana N., "Non-destructive maturity classification of mango based on physical, mechanical and optical properties," Journal of Food Engineering, Vol.105, No.3, 2011, pp.477-84.

[33] Aboonajmi M, Jahangiri M, Hassan‐Beygi SR,."A Review on Application of Acoustic Analysis in Quality Evaluation of Agro‐food Products," Journal of food processing and preservation, Vol.39, No.6, 2015, pp.3175-88.

[34] بیاتی،م؛ رجبی پور،ع؛ مبلی،ح؛ ایوانی، ا : " ارزیابی انبارمانی سیب گلاب با دو روش آکوستیکی و نفوذسنجی". هشتمین کنگره ملی مهندسی ماشین‌های کشاورزی (بیوسیستم) و مکانیزاسیون ایران ، 1392.

[35] Amoodeh MT, Khoshtaghaza MH, Minaei S., "Acoustic on-line grain moisture meter", Computers and Electronics in Agriculture, Vol.52, No.1, 2006, pp.71-8.

[36] Zdunek A, Cybulska J, Konopacka D, Rutkowski K., "New contact acoustic emission detector for texture evaluation of apples,"Journal of Food Engineering, Vol.99, No.1, 2010, pp.83-91.

[37] Zdunek A, Cybulska J, Konopacka D, Rutkowski K., "Evaluation of apple texture with contact acoustic emission detector: A study on performance of calibration models", Journal of Food Engineering, Vol.106, No.1, 2011, pp.80-7.

[38] Fillion L, Kilcast D., “Consumer Perception of Crispness and Crunchiness in Fruits and Vegetables", Food Quality and Preference, Vol.13, 2002, pp.23–29.

[39] Zdunek A., "Application of Acoustic Emission for Quality Evaluation of Fruits and Vegetables”, InAcoustic Emission-Research and Applications InTech. 2013.

[40] Piazza L, Giovenzana V., "Instrumental acoustic-mechanical measures of crispness in apples”, Food Research International, Vol.69, 2015, pp.209-15.

[41] Wiktor A, Gondek E, Jakubczyk E, Nowacka M, Dadan M, Fijalkowska A, Witrowa-Rajchert D., “Acoustic emission as a tool to assess the changes induced by pulsed electric field in apple tissue”, Innovative Food Science & Emerging Technologies, Vol.37, 2016, pp.375-83.

[42] Zdunek A, Frankevych L, Konstankiewicz K, Ranachowski Z., “Comparison of puncture test, acoustic emission and spatial-temporal speckle correlation technique as methods for apple quality evaluation” Acta Agrophysica, Vol.11, No.1, 2008, pp.303-15.

[43] Piazza L, Giovenzana V., “Instrumental acoustic-mechanical measures of crispness in apples”, Food Research International, Vol.69, 2015, pp.209-15.

[44] Valente M, Ferrandis JY., “Evaluation of textural properties of mango tissue by a near-field acoustic method”, Postharvest Biology and Technology, Vol.29, No.2, 2003, pp.219-28.

[45] Luyten H, Vliet TV., “Acoustic emission, fracture behavior and morphology of dry crispy foods: a discussion article”, Journal of Texture Studies, Vol.37, No.3, 2006, pp.221-40.

[46] Lotfi M, Darvishi H., “In-line Measurement of Moisture Content of Wheat by Acoustic Method”, International Journal of Agriculture and Crop Sciences, Vol.8, No.2, 2015, p.163.

[47] Zdunek A, Konopacka D, Jesionkowska K., “Crispness and crunchiness judgment of apples based on contact acoustic emission”, Journal of texture studies, Vol.41, No.1, 2010, pp.75-91.

[48] Marzec A, Lewicki PP, Ranachowski Z., “Influence of water activity on acoustic emission of flat extruded bread”, Journal of Food Engineering, Vol.79, No.2, 2007, pp.410-22.

[49] Cybulska J, Pieczywek PM, Zdunek A., “The effect of Ca2+ and cellular structure on apple firmness and acoustic emission” European Food Research and Technology, Vol.235, No.1, 2012, pp.119-28.

[50] Akimoto H, Sakurai N, Shirai D., “A new device for acoustic measurement of food texture using free running probe”, Journal of Food Engineering, Vol.215, 2017, pp.156-60.

[51] Çarşanba E, Duerrschmid K, Schleining G., “Assessment of acoustic-mechanical measurements for crispness of wafer products”, Journal of Food Engineering, Vol.229, 2018, pp.93-101

[52] Saeleaw M, Schleining G., “A review: Crispness in dry foods and quality measurements based on acoustic–mechanical destructive techniques”, Journal of Food Engineering, Vol.105, No.3, 2011, pp.387-99.

[53] Chanvrier H, Jakubczyk E, Gondek E, Gumy JC., “Insights into the texture of extruded cereals: Structure and acoustic properties”, Innovative Food Science & Emerging Technologies, Vol.24, 2014, pp.61-8.