Trım Mkinlrı Bilimi Dergisi 26, 2 (3), 245-254 Bir Bdem İşleme Mkinesi Tsrımı İçin Gerekli Bzı Fiziksel ve Meknik Özelliklerin Belirlenmesi* Selçuk Arsln, Kubily K. Vursvuş Khrmnmrş Sütçü İmm Üniversitesi, Zirt Fkültesi Trım Mkinlrı Bölümü, 461 Khrmnmrş srsln@ksu.edu.tr Özet : Bu çlışmd, üç bdem çeşidinin (Ferrgnes, Ferrdul ve Gur) bzı fiziksel ve meknik özellikleri belirlenmiştir. Üç bdem çeşidinde de; uzunluk, genişlik, klınlık, geometrik ortlm çp, küresellik, yüzey lnı, hcim ve kütle değerleri rsınd isttistiksel olrk önemli frklılıklrın olduğu belirlenmiştir. Ferrgnes çeşidinde, nem içeriği ve yükleme ekseni, kırılm dynımlrı üzerinde %1 (P<.1) önem düzeyinde etkili bulunmuştur. Nem içeriği ve sıkıştırm ekseni ile (P<.1) nem içeriği x sıkıştırm ekseni interksiyonunun d (P<.5) enerji gereksinimleri üzerinde isttistiksel olrk etkili olduğu belirlenmiştir. Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre, bdem kbuklrının kırılmsı için gereksinim duyuln gücün üç yükleme ekseninde de frklılıklr gösterdiği (P<.5) sonucun vrılmıştır. Çeşitler rsı frk incelendiğinde ise, sert kbuk dynım direnci çısındn Ferrgnes ve Ferrdul çeşitleri rsındki frk isttistiksel olrk önemsiz bulunmuştur. Ferrgnes çeşidinin meknik dynımın ilişkin sonuçlr değerlendirildiğinde, kbuk kırılmlrının koly bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için nem koşullndırılmsının ypılmsı ve düşey eksen boyunc sıkıştırm işleminin gerçekleştirilmesi gerektiği sonucun vrılmıştır. Ferrgnes çeşidinin iç bdem meknik direnci diğer iki çeşitten dh yüksek ölçülmüştür. Ayrıc, iç bdemlerin kırılmsı için gereksinim duyuln güç miktrlrı d Ferrgnes, Ferrdul ve Gur çeşitleri için sırsıyl;.81 W,.54 W ve.65 W olrk hesplnmıştır. Anhtr kelimeler: Bdem, fiziksel ve meknik özellik,nem içeriği, kırılm noktsı, sıkıştırm ekseni. Determining the Some Physicl nd Mechnicl Properties Required for Designing the Almond Nut Processing Mchines Abstrct : The objective of this study ws to determine the physicl nd mechnicl properties of three lmond vrieties (Ferrgnes, Ferrdul, Gur). Significnt differences were found mongst the three vrieties in terms of principle dimeters, geometric men dimeter, sphericity, surfce re, volume nd mss. Moisture content nd loding xes hd significnt effect on rupture strength (P<.1) for Ferrgnes vriety. The effect of moisture content nd compression xis (P<.1) nd the effect of moisture content-compression xis interction (P<.5) were lso found to hve significnt effect on energy requirement. Duncn s multiple rnge tests showed tht power needed for rupture ws different in ech of the three compression xes (P<.5). Hrd shell rupture strength ws not sttisticlly different for Ferrgnes nd Ferrdul. It ws found tht moisture conditioning is necessry for n esy rupture of the shells long with lterl loding for crcking. Kernel rupture strength for Ferrgnes ws found to be greter thn the other two. Almond kernel crcking tests suggested tht rupture strength is higher for Ferrgnes vriety compred to the other two vrieties. The gretest power ws required by Ferrgnes with.81 W, followed by Ferrdul nd Gur, respectively with.54 W nd.65 W. Keywords : Almonds, physicl nd mechnicl properties,moisture content, rupture point, compression xis *Bu çlışm KSÜ Bilimsel Arştırm Projeleri Birimi (25/2-1) trfındn desteklenmiştir 245
Bir Bdem İşleme Mkinesi Tsrımı İçin Gerekli Bzı Fiziksel ve Meknik Özelliklerin Belirlenmesi GİRİŞ Bdemin gerek ülkemizde gerekse diğer ülkelerde ekonomik değeri yüksek oln sert kbuklu bir meyve olduğu bilinmektedir. Bdem hsdı ülkemizde, diğer sert kbuklu meyvelerin hsdınd olduğu gibi, elle ypılmktdır. Ülkemizde hst edilen bdemlerin yumuşk (dış) kbuklrının yrılmsı (kvltm) ve sert kbuklrının kırılmsı işlemleri de elle ypılmktdır. Bdem hsdı ve hst sonrsı işlemlere ilişkin olrk geliştirilmiş meknizsyon rçlrı bulunmdığındn elle ypıln işlemler, gerek zmn tüketiminin gerekse işçilik msrflrının yüksek olmsın neden olmktdır. Gelişmiş ülkelerde, örneğin önemli bdem üreticilerinden Amerik Birleşik Devletlerinde, bdem hsdı ve hst sonrsı işlemleri sdece meknize edilmiş olmkl klmyıp otomtik sistemler de geliştirilmiştir. Bun göre, hst sonrsı kbuk yırm işlemlerine ek olrk, iç meyvenin sınıflndırıldığı, kvrulduğu, ihrct stndrtlrın uygun olrk pketlendiği kombine bdem işleme tesisleri kurulmuştur. Bu sistemler, işleme kpsitesine bğlı olrk frklı frklı tsrlnmıştır. Ülkemizde çok büyük bdem üretim lnlrı bulunmdığı için çiftçi ölçeğinde üretilen bdemlerin kvltılmsı, dış kbuklrının kırılmsı ve tnelerin istenmeyen mteryllerden yrılmsı için küçük kpsiteli işleme ve sınıflm mkinelerinin tsrlnmsı gerekmektedir. Bu tesisler, bireysel olrk kullnılbileceği gibi ortk kullnım için de tsrlnbilir. Böyle bir sistemin tsrlnbilmesi için öncelikle ülkemizde yygın olrk üretilen çeşitlerin fiziksel ve meknik özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir (Gezer ve rk., 22; Özgüven ve Vursvuş, 24; Vursvuş ve Özgüven, 25). Dış kbuklr ve meyvelere it fiziko-meknik özellikler, tsrlnck oln mkinenin tsrım prmetrelerini de oluşturmktdır. Ülkemizde fiziksel özellikler üzerine ypılmış bir çlışm (Aydın, 23) bulunmsın rğmen bir bdem işleme mkinesinin y d tesisinin kurulmsı için bilinmesi gereken fizikomeknik özellikler (Mohsenin, 198; Oloye, 2; Sitkei, 1986) yygın çeşitler için y d önerilen verimli bdem çeşitleri için henüz belirlenmemiştir. Bu çlışm, KSÜ Zirt Fkültesi Bhçe Bitkileri Bölüm Bşknlığının hst sonrsı işlemlerin meknize edilmesi tlebi üzerine gündeme gelmiştir. MATERYAL ve YÖNTEM Mteryl Bu çlışmd, SEKAMER de üretimi ypıln ve bu rştırm için önerilen Ferrgnes, Ferrdul ve Gur çeşidi bdemler kullnılmıştır. Bdemlerin nem içerikleri Olniyn ve Oje (22) dlı rştırmcılr trfındn önerilen yöntem kullnılrk belirlenmiştir. Denemelerde, 4 frklı nem içeriğinde çlışılmış ve nem içeriklerinin belirlenmesi işlemi denemelerden önce kurutm dolbınd kurutm işlemi ypılrk gerçekleştirilmiştir. Ypıln ölçümler sonucund çlışıln nem içerikleri %6.16, %11.67, %19.21 ve %26.79 olrk belirlenmiştir. Yöntem Denemler iki şmd yürütülmüştür. Birinci şmd, üç çeşit dikkte lınrk sert kbuklu ve iç bdemin uzunluk, genişlik, klınlık, geometrik ortlm çp, küresellik, yüzey lnı, hcim, kütle ve rndımn değerleri gibi bzı fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Sert kbuklu ve iç bdemin boyutsl özelliklerinin belirlenmesinde.1 mm hsssiyete ship dijitl kumps kullnılmıştır. Ayrıc kütle ölçümleri de.1 g hsssiyetli hsss terzi kullnılrk gerçekleştirilmiştir. Geometrik ortlm çp ve küresellik değerleri şğıd yer ln eşitlikler kullnılrk hesplnmıştır (Mohsenin, 198, Aydın, 23; Vursvuş ve Özgüven, 24)..333 D g (LWT) (1) LWT. 333 ( ) (2) L Burd: D g geometrik ortlm çp (mm), L uzunluk (mm), W genişlik (mm), T klınlık (mm) ve küresellik (%) dir. Ferrgnes, Ferrdul ve Gur çeşitleri için, yüzey lnı ve hcim değerleri şğıd yer ln eşitlikler kullnılrk belirlenmiştir (Bryeh, 21; Mohsenin, 198; Jin ve Bll, 1997, Özgüven ve Vursvuş, 25). 2 S D g (3) 246
Selçuk Arsln, Kubily K. Vursvuş 2 2 B L V (4) 6(2L B) Burd: B, (WT).5 İkinci şmd ise, üç frklı bdem çeşidinin (sert kbuklu ve iç bdem) sttik yük etkisi ltındki meknik dvrnışlrı yni meknik özellikleri belirlenmiştir. Nem içeriğinin ve yükleme ekseninin kbuk kırılm kuvveti, kırılm noktsındki deformsyon, kbuk kırılm noktsındki enerji ve kırılm için gereksinim duyuln güç gibi bzı meknik özellikler üzerindeki etkisi rştırılmıştır. Bu denemelerde bölgede yygın olrk yetiştirilen çeşit olmsı nedeniyle Ferrgnes çeşidi bdem kullnılmıştır. Bdemlerin meknik özelliklerinin belirlenmesi mcıyl Çukurov Üniversitesi Zirt Fkültesi, Trım Mkinlrı Bölümü Lborturınd bulunn ve Özgüven ve rk. (23) ve Vursvuş ve Özgüven (23) trfındn geliştirilen Biyolojik Mlzeme Test Cihzı kullnılmıştır. Ferrgnes çeşidi bdemin sıkıştırm denemelerinde,.133 mms- 1 yükleme hızınd çlışılmış ve nem içeriği ve yükleme ekseninin (uzunluk, genişlik ve klınlık) meknik özellikler üzerindeki etkisi rştırılmıştır. Her nem içeriği ve yükleme ekseni için 15 det bdem kullnılmış ve denemelerde toplm (4x3)x15 18 det Ferrgnes çeşidi bdem test edilmiştir. Bdem çeşitlerinin (Ferrgnes, Ferrdul ve Gur) meknik özellikler (kbuk kırılm kuvveti, kırılm noktsındki deformsyon, kbuk kırılm noktsındki enerji ve kırılm için gereksinim duyuln güç) üzerindeki etkilerini rştırmk için tek nem içeriğinde ve.133 mms -1 yükleme hızınd çlışılmıştır. Ayrıc hem sert kbuklu hem de iç bdem için genişlik boyutund sıkıştırm işlemi gerçekleştirilmiştir. Hem sert kbuklu hem de iç bdem için ypılck bu denemelerde de 15 det mteryl kullnılmış ve denemelerde toplm 45 det sert kbuklu, 45 det de iç bdem için mteryl test edilmiştir. Kırılm noktsındki enerji ve kırılm için gereksinim duyuln gücün hesplnmsınd Şekil 1 de yer ln kuvvet-deformsyon eğrisinden yrrlnılmıştır. Şekilden de görüldüğü gibi, eğri ltınd kln ln ölçülerek kırılm noktsındki enerji değerleri hesplnmıştır. Kırılm için gereksinim duyuln gücün hesplnmsınd ise şğıdki eşitlikten yrrlnılmıştır (Khzei ve rk., 21; Vursvuş ve Özgüven, 25). EV P (5) 6D Burd: P bdemin kırılmsı için gereksinim duyuln güç (W), E kırılm noktsındki enerji (mj), V yükleme miktrı (mm min -1 ), D kbuk kırılm noktsındki deformsyon (mm) dır. Şekil 1. Kuvvet-deformsyon eğrisi Fiziksel özellikler ilgili isttistiksel hesplmlrd, tesdüf bloklrınd fktöriyel deneme deseni (tek fktörlü) kullnılmış ve çeşidin fiziksel özellikler üzerindeki etkisi rştırılmıştır. Ayrıc çeşitler rsınd frk olup olmdığı Duncn çoklu krşılştırm testi ile belirlenmiştir. Nem içeriği ve yükleme ekseninin meknik özellikler üzerindeki etkisi benzer şekilde tesdüfi bloklrd fktöriyel deneme deseni (iki fktörlü) kullnılrk belirlenmiş ve ortlmlr rsındki frk Duncn çoklu krşılştırm testi ile orty konmuştur. Ayrıc, Ferrgnes çeşidinde her yükleme ekseni için nem içeriğinin meknik özellikler üzerindeki etkisi Regresyon Anlizi (R 2 ) ypılrk belirlenmiştir. Çeşitlerin meknik özellikler üzerindeki etkisi de tek fktörlü deneme deseni kullnılrk rştırılmış ve çeşitlerin ortlm değerleri rsınd frk olup olmdığı isttistiksel olrk incelenmiştir. 247
Bir Bdem İşleme Mkinesi Tsrımı İçin Gerekli Bzı Fiziksel ve Meknik Özelliklerin Belirlenmesi BULGULAR ve TARTIŞMA Nem İçeriği ve Sıkıştırm Ekseninin Etkisine İlişkin Sonuçlr Çizelge 1 de üç bdem çeşidine it (kbuk ve iç bdem) ölçülen ve hesplnn fiziksel özellikler kbuklulrd ypıln ölçümler sonucund, uzunluk, genişlik, klınlık, geometrik ortlm çp, küresellik, yüzey lnı, hcim ve kütle değerleri her üç çeşit içinde isttistiksel olrk %5, %1 ve %.1 önem düzeyinde frklılıklr göstermiştir. İç bdeme ilişkin verilmiştir. Çizelge 1 den görüldüğü gibi sert Çizelge 1. Üç Frklı Bdem Çeşidinin Fiziksel Özellikleri Ölçülen Krkteristikler Ferrgnes Ferrdul Gur Önem seviyesi Kbuk Uzunluk, mm 33.43 2.38 b 36.24 3.39 36.48 3.62 *** Genişlik, mm 21.71 1.31 b 22.98 1.98 23.11 2.8 *** Klınlık, mm 14.92.8 b 15.29 1.56 15.49 1.8 * Geometrik ortlm çp, mm 22.11 1.19 b 23.32 1.87 23.51 1.93 *** Küresellik, % 66.27 2.63 64.52 3.29 b 64.66 3.88 b *** Yüzey lnı, cm 2 15.4 1.67 b 17.2 2.77 17.47 2.79 *** Hcim, cm 3 5.71.95 b 6.77 1.65 6.94 1.64 *** Kütle, g 3.67.59 b 3.95.96 4.1 1.3 ** İç bdem Uzunluk, mm 25.49 1.72 b 27.73 2.26 28.33 2.41 *** Genişlik, mm 13.31.87 b 13.84 1.95 14.14 1.22 *** Klınlık, mm 7.86.56 6.85.71 b 6.95.58 b *** Geometrik ortlm çp, mm 13.5.79 13.4.87 13.68.83 Ns Küresellik, % 52.99 1.64 48.47 2.97 b 48.39 2.16 b *** Yüzey lnı, cm 2 5.73.66 5.66.74 5.89.7 Ns Hcim, cm 3 1.41.24 1.38.28 1.46.26 Ns Kütle, g 1.19.21 1.8.2 b 1.17.21 ** Kbuk ve iç bdem ilişkisi Rndımn, % 33.78 8.78 27.96 8.99 b 34.11 13.43 ***,b hrfleri sırlrdki isttistiksel frklılıklrı göstermektedir. *,**, *** işretleri sırsıyl %5, %1 ve %.1 önem seviyeleridir. Ns: isttistiksel olrk önemsiz. ypıln isttistiksel değerlendirme sonuçlrın göre ise, geometrik ortlm çp, yüzey lnı ve hcim değerleri rsındki frk önemsiz çıkmıştır. Bdemin klitesini de ifde etmekte kullnıln rndımn değerlerine bkıldığınd ise en yüksek rndımn %34.11 lik değer ile Gur çeşidinde ulşılmıştır. Ferrgnes ve Ferrdul çeşitlerinde bu değer sırsıyl %33.78 ve %27.96 olrk hesplnmıştır. Sıkıştırm denemelerinde Şekil 2 de görülen eksenel boyutlr ve kuvvetler kullnılmıştır. Denemelerde şekilde tnımlndığı gibi uzunluk, genişlik ve klınlık boyutlrınd sıkıştırm işlemleri gerçekleştirilmiştir. Ferrgnes çeşidinde yürütülen ölçümlerde sıkıştırm ekseni ve nem içeriğinin meknik özellikler (kırılm kuvveti, deformsyon, kırılm enerjisi ve kırılm için gereksinim duyuln güç) üzerindeki etkisine ilişkin ortlm değerler ve stndrt spmlrı Çizelge 2 de verilmiştir. Ayrıc, ypıln vryns nlizine ilişkin elde edilen sonuçlrd Çizelge 3 de görülmektedir. Z Fz X W Fx T Y Fy L Şekil 2. Bdemlerde uygulnn sıkıştırm eksenlerinin gösterimi: X-ekseni, uzun eksen boyunc sıkıştırm (uzunluk, L); Y-ekseni, uzunluk eksenine dik çıd genişlik ekseni boyunc sıkıştırm (genişlik, W); ve Z-ekseni, klınlık ekseni boyunc sıkıştırm (klınlık, T); F x, F y, ve F z eksenel kuvvetler. 248
Selçuk Arsln, Kubily K. Vursvuş Kırılm Kuvveti Ypıln vryns nlizi sonucun göre, nem içeriği ve yükleme ekseninin kırılm kuvveti üzerinde %1 (P<.1) önem düzeyinde isttistiksel olrk etkili olduğu belirlenmiştir. Nem içeriği x yükleme ekseni etkileşimin ise isttistiksel olrk bir etkisinin olmdığı sonucun vrılmıştır. Genellikle, nem içeriğindeki rtış kırılm kuvvetinde bir düşüşe neden olmuştur. Ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre ise Çizelge 2. Ferrgnes bdem çeşidinde sıkıştırm ekseni ve nem içeriğinin kırılm kuvveti, kırılm noktsındki deformsyon, kırılm enerjisi ve güç gereksinimi üzerindeki etkisi. Nem içeriği (% k.b.) Sıkıştırm ekseni Kırılm kuvveti (N) Deformsyon (mm) Kırılm enerjisi (mj) Güç gereksinimi (W) 6.16 11.67 19.21 26.79 Düşey Yty Klınlık Düşey Yty Klınlık Düşey Yty Klınlık Düşey Yty Klınlık 618.36±1.78 388.3±7.2 53.2±98.39 462.68±12.18 253.81±53.54 31.88±68.23 395.25±142.67 227.99±73.3 32.21±67.84 387.55±58.2 218.69±28.14 4.7±13.43 5.83±.78 4.43±1.5 4.26±.65 5.35±1.9 4.12±.49 3.25±.71 4.81±1.8 3.88±1.9 3.51±.42 4.7±.91 3.56±.81 3.95±.72 1825.59±472.25 89.64±22.68 193.27±338.8 1273.49±484.19 514.18±221.84 527.93±215.61 19.62±535.57 489.63±146.1 573.77±171.53 922.98±282.2 428.4±217.3 822.3±337.1.41±.67.26±.47.33±.66.31±.68.17±.36.22±.46.26±.95.15±.49.21±.45.25±.39.14±.19.26±.68 2 ölçüm ortlmsı Çizelge 3. Ferrgnes Çeşidinde Nem İçeriği ve Sıkıştırm Ekseninin Meknik Özellikler Üzerindeki Etkisine İlişkin Vryns Anlizi Sonuçlrı Vryns kynğı Serbestlik derecesi Kırılm kuvveti Deformsyon F Değerleri Kırılm enerjisi Güç gereksinimi Nİ 4 31.47** 5.544** 19.637** 3.89** SE 3 51.64** 32.14** 45.624** 51.85** NİxSE 12 1.976 ns 1.49 ns 2.558* 1.812 ns **,*: P<.1 ve P<.5 önem seviyesi, ns: İsttistiksel olrk önemsiz. Nİ: Nem içeriği, SE: Sıkıştırm ekseni %11.67-% 26.79 nem içerikleri rsınd isttistiksel olrk bir frklılık olmdığı ve ynı gruplr içerisinde yer ldığı belirlenmiştir. % 6.16 lık nem içeriğinde 53.287 N oln kırılm kuvveti, % 26.79 luk nem içeriğinde 335.435 N kdr düşmüştür. Bu durum, nem içeriğindeki rtış bğlı olrk yumuşm ve kbuk kırılm dirençlerindeki zlm ile çıklnbilmektedir. Yükleme eksenleri dikkte lındığınd ise, düşey eksende ypıln kırm denemelerinde kırılm kuvveti 465.956 N olrk ölçülmüş iken bu değerler yty ve klınlık eksenlerinde sırsıyl 272.198 N ve 383. 589 N olrk ölçülmüştür. Ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre de eksenlerin frklı gruplr içerisinde yer ldığı ve rlrındki frkın %5 (P<.5) önem düzeyinde gerçekleştiği belirlenmiştir. Denemeler sırsınd, özellikle yüksek nem içeriğinde klınlık ekseni boyunc ypıln sıkıştırm denemelerinde iç bdemde kırılmlrın meydn geldiği ve çoğunlukl tüm denemeler boyunc bunun gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Bu durum, yüksek nem içeriği ile iç bdemde meydn gelen şişme ve sert kbuk iç duvrlrın kdr boşluk bırkmyck şekilde dynmsı ve bun bğlı kırılmlr şeklinde çıklnbilir. Nem içeriği ve sıkıştırm eksenine bğlı olrk kırılm kuvvetinin değişimi Şekil 3 de görülmektedir. Bu nedenle bir bdem kırm mkinesinin tsrımınd bdemlerin yty eksen boyunc kırılmsını sğlyck kırm ünitesinin şekillendirilmesi ve belirli yüzde de nemlendirilmesi kırm işleminin klitesi ve verimi çısındn önerilebilmektedir. 249
Bir Bdem İşleme Mkinesi Tsrımı İçin Gerekli Bzı Fiziksel ve Meknik Özelliklerin Belirlenmesi Kırılm kuvveti (N 8 7 6 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25 3 Nem içeriği (k.b. %) Şekil 3. Ferrgnes bdem çeşidinde nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm kuvveti üzerindeki etkisi: ( ), Düşey; ( ), Yty; ( ), Klınlık. Deformsyon (mm) 7 6 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25 3 Nem içeriği (k.b. %) Şekil 4. Ferrgnes bdem çeşidinde nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm noktsındki deformsyon üzerindeki etkisi: ( ), Düşey; ( ), Yty; ( ), Klınlık. Deformsyon Nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin bir fonksiyonu olrk kırılm noktsındki deformsyon nem içeriği rttıkç zlm göstermiştir. Ypıln vryns nlizi sonuçlrın göre nem içeriği ve sıkıştırm ekseni fktörlerinin %1 (P<.1) önem seviyesinde isttistiksel olrk kırılm noktsındki deformsyon üzerinde etkili olduğu, nem içeriği x sıkıştırm ekseni etkileşiminin ise isttistiksel olrk deformsyon üzerinde etkili olmdığı belirlenmiştir (Çizelge 3). Ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre ise %11.67-%26.79 nem içeriklerinde elde edilen deformsyon değerleri rsınd isttistiksel frklılıklr olmdığı ve ynı gruplr içerisinde yer ldığı sonucun vrılmıştır. Ayrıc, sıkıştırm eksenleri için ypıln çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre ise, yty ve klınlık ekseni boyunc uygulnn sıkıştırm testlerinde isttistiksel olrk bir frklılık olmdığı ve sırsıyl 3.998 mm ve 3.75 mm lik deformsyon değerlerinin ölçüldüğü belirlenmiştir. Düşey eksende uygulnn sıkıştırm denemelerinde ise 5. 171 mm lik deformsyon değeri ölçülmüş ve diğer iki eksenle isttistiksel olrk frklılık olduğu belirlenmiştir. Nem içeriğindeki rtış bğlı olrk kırılm noktsındki deformsyon değerlerindeki bu zlm kbuk direnci ve elstik sınırdki düşü ile çıklnbilmektedir. Nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm noktsındki deformsyon üzerindeki etkisi Şekil 4 de verilmiştir. Kırılm Enerjisi Nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm ekseni üzerindeki etkisine ilişkin olrk ypıln denemeler sonucund, nem içeriği ve sıkıştırm ekseni fktörlerinin enerji üzerindeki etkisi isttistiksel olrk %1 (P<.1) önem düzeyinde etkili bulunmuştur. Nem içeriği x kırılm ekseni etkileşimi ise %5 (P<.5) önem düzeyinde isttistiksel olrk etkili olmuştur. Nem içeriğindeki rtış kırılm enerjilerinde bir zlmy neden olmuştur. Bu durum üç sıkıştırm ekseninde de gözlemlenmiş ve ölçülmüştür. Kırılm enerjisi %6.16 lık nem içeriğinde 1261.689 mj iken bu değer %26.79 luk nem içeriğinde 724.469 mj olrk gerçekleşmiştir. Ayrıc, düşey eksende uygulnn sıkıştırm denemelerinde kırılm enerjisi 1257.92 mj olrk ölçülmüş iken bu değer yty ve klınlık ekseni boyunc sırsıyl 574.61 mj ve 754.25 mj olrk ölçülmüştür. Ayrıc, ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonucund d üç sıkıştırm ekseninin de frklı gruplr içerisinde yer ldığını belirlenmiştir. Özellikle üç sıkıştırm ekseninde de nem içeriğindeki rtış bğlı olrk kırılm enerjisindeki zlm, kuvvet değerlerindeki düşüş ve deformsyon değerlerindeki zlm ile çıklnbilmektedir. Özellikle mkine tsrımınd kırm sisteminin (ünitesinin) hngi şekilde tsrlncğı (çrpm vey sıkıştırm etkili) bu prmetre rcılığıyl orty konbilmektedir. Nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm enerjisi üzerindeki etkisine ilişkin sonuçlr Şekil 5 de verilmiştir. 25
Selçuk Arsln, Kubily K. Vursvuş 28.6 Kırılm enerjisi (mj) 24 2 16 12 8 4 5 1 15 2 25 3 Güç gereksinimi (W).5.4.3.2.1. 1 2 3 Nem içeriği (k.b. %) Nem içeriği (k.b. %) Şekil 5. Ferrgnes bdem çeşidinde nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm enerjisi üzerindeki etkisi: ( ), Düşey; ( ), Yty; ( ), Klınlık. Şekilden de görüldüğü gibi, sdece klınlık ekseni boyunc uygulnn sıkıştırm denemelerinde %26.79 luk nem içeriğinde kırılm enerjisinde bir rtış meydn gelmiştir. Bu durum, özellikle yüksek nem içeriğinde nem bsorbsiyonu nedeniyle iç bdemde meydn gelen şişme ve sert kbukl iç bdem rsınd boşluk bırkmyck şekilde bir bütün gibi dvrnmsındn kynklnbilmektedir. Güç Gereksinimi Bdemlerin kırılmsı için gereksinim duyuln güce ilişkin ypıln isttistiksel değerlendirmelere göre, nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin bu değerler üzerinde %1 (P<.1) önem düzeyinde etkili olduğu belirlenmiştir. Ayrıc, nem içeriği x sıkıştırm ekseni etkileşiminin ise güç gereksinimi üzerinde isttistiksel olrk bir etkisinin olmdığı sonucun vrılmıştır. %6.16 lık nem içeriğinde hesplnn güç değeri.336 W iken bu değer %26.79 luk nem içeriğinde.224 W olrk ölçülmüştür. Eksenler rsındki frklılıklr incelendiğinde ise, düşey eksende hesplnn güç değeri.311 W iken bu değerler yty ve klınlık eksenlerinde sırsıyl.181 W ve.257 W olrk gerçekleşmiştir. Şekil 6. Ferrgnes bdem çeşidinde nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin kırılm için gereksinim duyuln güç üzerindeki etkisi: ( ), Düşey; ( ), Yty; ( ), Klınlık. Ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre de üç sıkıştırm ekseninin de frklı gruplr içerisinde yer ldığı ve rlrındki frkın %5 (P<.5) önem düzeyinde gerçekleştiği belirlenmiştir. Khzei ve rk. (21) trfındn bdem üzerinde yürütülmüş oln bir çlışmd nem içeriğindeki rtış bğlı olrk kbuk ve iç bdemin kırılmsı için gereksinim duyuln güç miktrının zldığı belirlenmiştir. Nem içeriği ve sıkıştırm ekseninin güç gereksinimi üzerindeki etkisine ilişkin sonuçlr Şekil 6 d verilmiştir. Çizelge 4 de; kırılm kuvveti, deformsyon, kırılm enerjisi ve güç gereksiniminin nem içeriğine bğlı değişimini gösteren ikinci dereceden polinomil ilişkiye it ktsyılr ve değişim ktsyılrı verilmiştir. Ayrıc, nem içeriğine bğlı üç sıkıştırm ekseni için tüm prmetrelere it polinomil eşitlik şğıd verilmiştir. Y 2 MC (6) MC Çeşitler Arsındki İlişki Ferrgnes, Ferrdul ve Gur bdem çeşitleri kullnılrk ypıln sıkıştırm denemelerinde yty eksen boyunc sıkıştırm işlemi gerçekleştirilmiş ve bu denemelerde kbuk ve iç bdem de ölçümler ypılrk frklılıklr isttistiksel olrk değerlendirilmiştir. 251
Trım Mkinlrı Bilimi Dergisi 26, 2 (3), 245-254 Çizelge 4. Ferrgnes çeşidinde nem içeriği ve kırılm prmetreleri rsındki ilişki. Prmetre Y Ktsyı Sıkıştırm ekseni Düşey Yty Klınlık Kırılm kuvveti, N Deformsyon, mm Kırılm enerjisi, mj Güç gereksinimi, W α β *r 2 α β r 2 α β r 2 α β r 2 827.74-4.64.978.9874 6.6445 -.1463.27.9961 2546.4-138.79 2.9384.9887.546 -.26 6x1-5.9917 545.5-31.594.7324.9457 4.729 -.521.3.9924 116.7-61.63 1.3582.947.368 -.22 5x1-5.9544 757.11-52.637 1.4797.98 5.4518 -.2548.75.8364 1836-154.68 4.3987.8997.488 -.32 9x1-5.9565 * r 2 = Belirtme ktsyısı 12 Kırılm Kuvveti Kbuk kırılm kuvvetine ilişkin ypıln ölçümlerde, en yüksek kırılm kuvveti Gur çeşidinde elde edilmiştir. Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre de Ferrgnes ve Ferrdul bdem çeşitlerinin kbuk kırılm kuvveti değerleri rsınd isttistiksel olrk bir frklılığın olmdığı belirlenmiştir. Aynı şekilde iç bdem için ypıln denemelerde de çeşitler rsındki frk rştırılmış olup, en yüksek kırılm kuvvetine Ferrgnes çeşidinde ulşılmıştır. Ferrdul ve Gur çeşitlerinde ölçülen kırılm kuvveti değerleri rsınd ise isttistiksel olrk bir frklılığın olmdığı belirlenmiştir. Bu sonuçlr ilişkin değerler ve isttistiksel sonuçlr Şekil 7 de verilmiştir. Kırılm kuvveti (N b 1 8 6 4 2 B A A Ferrgnes Ferrdul Gur Şekil 7. Bdem çeşitlerinin kırılm kuvveti üzerindeki etkisi:, kbuk ve, iç bdem. Deformsyon hızı:.133 mm s -1 (genişlik ekseni boyunc sıkıştırm) Deformsyon Kırılm noktsındki deformsyon değerlerine ilişkin olrk, kbuk kırılm noktsındki deformsyon değerlerine bkıldığınd en yüksek deformsyon değerine (5.66 mm) Gur çeşidinde ulşılmıştır. Ferrgnes ve Ferrdul çeşitlerinde ölçülen deformsyon değerleri sırsıyl 4.12 mm ve 3.82 mm olrk gerçekleşmiştir. Ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrındn ise Ferrgnes ve Ferrdul bdem çeşitleri rsınd kbuk kırılm noktsındki deformsyon değerleri çısındn bir frklılığın olmdığı belirlenmiştir. İç bdem için ypıln ölçümlerde de çeşitler rsınd deformsyon değerleri 252 *Bu çlışm KSÜ Bilimsel Arştırm Projeleri Birimi (25/2-1) trfındn desteklenmiştir
Selçuk Arsln, Kubily K. Vursvuş çısındn isttistiksel olrk hiçbir frklılığın olmdığı ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonucund orty konmuştur. Bu sonuçlr ilişkin değerler ve isttistiksel sonuçlr Şekil 8 de görülmektedir. 8 b 7 6 5 4 A A A 3 2 1 Ferrgnes Ferrdul Gur Deformsyon (mm) Şekil 8. Bdem çeşitlerinin kırılm noktsındki deformsyon üzerindeki etkisi:, kbuk ve, iç bdem. Deformsyon hızı:.133 mm s -1 (genişlik ekseni boyunc sıkıştırm) Kırılm enerjisi Kırılm kuvveti ve kırılm noktsındki deformsyon prmetreleri kullnılrk hesplnn kırılm enerjisi değerlerine ilişkin sonuçlr ve isttistiksel değerlendirmeler Şekil 9 d verilmiştir. Kbuk ölçümlerinde en yüksek kırılm enerjisi değerine 2233.9 mj ile Gur çeşidinde ulşılmıştır. Bu değerler Ferrgnes ve Ferrdul çeşitlerinde sırsıyl 89.64 mj ve 573.93 mj olrk hesplnmıştır. İsttistiksel olrk ypıln değerlendirme sonuçlrın göre ise Ferrgnes ve Ferrdul çeşitleri rsınd bir frklılığın olmdığı belirlenmiştir. İç bdem kırılm enerjisi değerlerine bkıldığınd, Ferrgnes de bu değer 189.41 mj olrk, Ferrdul ve Gur çeşitlerinde ise sırsıyl 114.5 mj ve 147.58 mj olrk hesplnmıştır. İç bdeme ilişkin ypıln isttistiksel değerlendirme sonuçlrı d Şekil 9 d verilmiştir. Kırılm enerjisi (mj) 35 b 3 25 2 15 1 5 B A AB Ferrgnes Ferrdul Gur Şekil 9. Bdem çeşitlerinin kırılm enerjisi üzerindeki etkisi:, kbuk ve, iç bdem. Deformsyon hızı:.133 mm s -1 (genişlik ekseni boyunc sıkıştırm) Güç Gereksinimi Üç çeşit kullnılrk gerçekleştirilen kırm işlemlerinde sert kbuk ve iç bdemin kırılmsı için gereksinim duyuln güç miktrlrı hesplnmış ve isttistiksel değerlendirmeleri ypılmıştır. Ypıln ölçümler ve hesplmlr sonucund, sert kbuğun kırılmsı için gereksinim duyuln güç değerleri Ferrgnes, Ferrdul ve Gur çeşitleri için sırsıyl.26 W,.2 W ve.49 W olrk hesplnmıştır. Ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre Ferrgnes ve Ferrdul çeşitlerinin ynı grup içerisinde yer ldığı ve rlrındki frkın isttistiksel olrk önemsiz olduğu belirlenmiştir. İç bdem için ypıln ölçümlerde ise en yüksek güç gereksinimi.81 W lık değer ile Ferrgnes çeşidinde hesplnmıştır. Bu değerler Ferrdul ve Gur çeşitlerinde sırsıyl.54 W ve.65 W olrk hesplnmıştır. Bu durum bize Ferrgnes çeşidinde iç bdem direncinin dh yüksek olduğunu göstermektedir. İç bdemlerin kırılm kuvvetleri değerleri de bu durumu destekler niteliktedir. İç bdemlere ilişkin olrk ypıln Duncn çoklu krşılştırm testi sonuçlrın göre de Ferrgnes çeşidinin diğer iki çeşitten isttistiksel olrk frklılık gösterdiği Şekil 1 d görülebilmektedir. 253
Bir Bdem İşleme Mkinesi Tsrımı İçin Gerekli Bzı Fiziksel ve Meknik Özelliklerin Belirlenmesi Güç gereksinimi (W).7.6 b.5.4.3.2.1 B A A Ferrgnes Ferrdul Gur Şekil 1. Bdem çeşitlerinin kırılmsı için gereksinim duyuln güç üzerindeki etkisi:, kbuk ve, iç bdem. Deformsyon hızı:.133 mm s -1 (genişlik ekseni boyunc sıkıştırm) SONUÇ ve ÖNERİLER Mkine tsrım prmetreleri olrk t kullnıln mteryllere it fiziksel ve meknik özellikler, uygulmd bir çok ksklıklrın giderilmesine ve uygun ypısl orgnlrın tsrlnmsın yrdımcı olmktdır. Bdem işleme mkinsı genellikle, bdemin yeşil ksmının (hull) lınmsı, kırm işleminin gerçekleştirilmesi ve yırm işleminin ypılmsı gibi şmlrdn oluşmktdır. Bu şmlrın uygun bir şekilde gerçekleştirilebilmesi içinde ürünlerin fiziko-meknik özelliklerinin bilinmesi şrttır. Bu mçl yürütülen bu rştırmd, öncelikli olrk kırm işleminin nsıl ypılcğın krr verilmesine olnk sğlyck prmetreler elde edilmiştir. Ferrgnes çeşidi kullnılrk ypıln sıkıştırm (sttik yük) denemelerinde frklı nem içerikleri ve frklı sıkıştırm eksenlerinde çlışılmış ve iç bdem klitesi çısındn d önemli oln ve meknik zedelenmeyi minimum düzeyde tutck koşullr belirlenmeye çlışılmıştır. Arştırm sonuçlrın göre, belirli bir nem içeriğine kdr bdemlerin koşullndırılmsı ve yty eksen buyunc kırm işlemini gerçekleştirebilecek kırm ünitesinin tsrlnmsı gerektiği sonucu orty çıkmıştır. Kırm ünitesinin tsrımınd önemli oln durumlrdn biride, iç bdemin kırılm direncidir. Bu mçl d, iç bdemler üzerinde de çeşitler bzınd sıkıştırm denemeleri yürütülmüş ve sonuçlr çıklnmıştır. Sonuç olrk, nem içeriğini belli düzeyde tutmk ve yty eksen boyunc kırm işlemini gerçekleştirmek en iyi koşul olrk krşımız çıkmktdır. LİTERATÜR LİSTESİ Aydın, C., 23. Physicl properties of lmond nut nd kernel. Journl of Food Engineering, 6, 314-32. Bryeh, E.A., 21. Physicl Properties of bmbr groundnuts. Journl of Food Engineering, 47: 321-326. Gezer, İ., Hcıseferoğullrı, H., Demir, F., 22. Some physicl properties of Hcıhliloğlu pricot pit nd its kernel. Journl of Food Engineering, 56, 49-57. Jin, R.K., Bll, S., 1997. Physicl Properties of Perl Millet. Journl of Agriculturl Engineering Reserch, 66: 85-91. Khzei, J., Rsekh, M., Borghei A.M., 21. Physicl nd mechnicl properties of lmond nd its kernel relted to crcking nd peeling. Journl of Agriculturl Sciences. Azd Islmic University, Tehrn, Irn. Mohsenin, N.N., 198. Physicl properties of plnt nd niml mterils. Gordon nd Brech Science Publishers, New York. Oloye, J.O., 2. Some physicl properties of cstor nut relevnt to design of processing equipment. Journl of Agriculturl Engineering Reserch, 77(1), 113-118. Olniyn, A.M., Oje, K. 22. Some spects of the mechnicl properties of she nut. Biosystems Engineering, 81(4): 413-42. Özgüven, F., Vursvuş, K. 25. Some physicl, mechnicl nd erodynmic properties of pine (Pinus pine) nuts. Journl of Food Engineering, 68:191-196. Özgüven, F., Vursvuş, K., Küden, A., 23. Seçilmiş bzı bhçe ürünlerinin biyolojik-teknik özelliklerinin belirlenmesi ve bu özellikler ile ürün zedelenme hsssiyeti rsındki ilişkilerin rştırılmsı. Bireysel Arştırm Projeleri Sonuç Rporu (ZF-22, BAP.22), Adn. Sitkei, G., 1986. Mechnics of griculturl mterils. Akdemii Kido, Budpest. Vursvuş, K., Özgüven, F. 24. Mechnicl behviour of pricot pit under compression loding. Journl of Food Engineering, 65: 255-261. Vursvuş, K., Özgüven, F., 25. Frcture Resistnce of Pine Nut to Compressive Loding. Biosystems Engineering, 9,2: 185-191. Vursvuş, K., Özgüven, F., 23. Determining the strength properties of the Dixired pech vriety. Turkish Journl of Agriculture nd Forestry, 27: 155-16. 254