TARIM BILIMLERI DERGISI 23, 9 (4) 415-42 Bu ğday ve Arpan ın S ı k ışt ı rma Yükü Alt ı ndaki Mekanik Davran ış lar ı n ın Belirlenmesi Ergin DURSUN' Metin GÜNER' Geliş Tarihi :21.11. 22 Özet: Bu çal ışmada, be ş farkl ı buğday çeşidinin (kunduru 1149, topba ş, bezostaja, gerek 79 ve tosun 21) ve arpan ı n (tokak 157/37) iki paralel plaka aras ı nda s ı k ıştı rma yükü alt ı ndaki mekanik davran ış lar ı belirlenmi ştir. Denemeler 4.2 mm/min 'lik s ı k ışt ı rma h ız ı nda, iki farkl ı yükleme ekseninde ve üç farkl ı nem içeri ğinde yap ı lm ışt ı r. Bu ğday ve arpan ı n nem içeri ğ i artt ıkça kopma kuvveti azalm ış, buna karşı n kopma enerjisi artm ışt ı r. ekseninde yüklenen bu ğday (topba ş çeş idi hariç) ve arpan ı n kopma kuvvetleri eksenine göre daha yüksek bulunmu ştur. Ayr ı ca, ekseninde yüklenen kunduru 1149, bezostaja ve gerek 79 bu ğday çeşitlerinin ve arpan ı n kopma enerjileri eksenine göre daha yüksek bulunmu ştur. Buna kar şı n, topbaş ve tosun 21 çe şitlerinin eksenindeki kopma enerjileri eksenine göre daha yüksek bulunmu ştur. Anahtar Kelimeler: buğday, arpa, mekanik davran ış, kopma kuvveti, kopma enerjisi Determination of Mechanical Behaviour of Wheat and Barley UnderCompression Loading Abstract: in this study, mechanical behaviour of five different wheat varieties (kunduru 1149, topba ş, bezostaja, gerek 79 ve tosun 21) and barley (tokak 157/37) were determined under compression loading between two parallel plates. The tests were made at deformation rate of 4.2 mm/min, two loading axis, and three moisture contents. Rupture force decreased as wheat and barley moisture content increased while rupture energy increased. Rupture forces of wheat (except topba ş variety) and barley loaded in the axis were higher than those in the axis. Moreover, rupture energies of kunduru 1149, bezostaja, and gerek 79 wheat varieties and barley loaded in the axis were f higher than axis. Whereas, rupture energies of topba ş and tosun 21 wheat varieties in axis were higher than those in the axis. Key Words: wheat, barley, mechanical behaviour, rupture force, rupture energy Giri ş Taneli ürünler hasat, kurutma, ta şı ma ve iletim, depolama ve çe şitli işleme yöntemleriyle i şleme s ı ras ında üzerlerine uygulanan kuvvetler nedeniyle mekanik zedelenmeye maruz kal ırken üründe k ır ık ve çatlaklar meydana gelmektedir. Bu ise ürün kalitesini dü şürdüğü gibi küflenme ve çürüme nedeniyle bozulmalara neden olmaktad ı r. Bu nedenle, ürün kalitesinin korunmas ı yan ında ekim, hast-harman, ta şıma-iletim, hasat sonras ı i şleme ekipman ve sistemlerinin tasar ı mlar ı nda iyileştirme amac ıyla taneli ürünlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. Mekanik özellikler, biyolojik materyallerin statik veya dinamik yük alt ındaki davran ışlar ı n ı, ak ı c ı l ığı, aerodinamik ve hidrodinamik özelliklerini içerir. Yük alt ı ndaki biyolojik materyallerde, uygulanan kuvvete ve kuvvetin uygulanma süresine bağ l ı olarak deformasyon ve ak ış meydana gelir. Şekil 1'de biyolojik materyallere ait tipik bir kuvvet deformasyon e ğrisi verilmi ştir. Kuvvet-deformasyon eğ risindeki biyolojik akma noktas ı, deformasyonda bir art ış olmas ı na karşın uygulanan kuvvetin azald ığı ya, da sabit kald ığı noktad ır. Bu noktadan önce hücre herhangi bir zarar görmez, ancak bu noktaya gelindi ğinde hücre içi kopmalar meydana gelir. Kopma noktas ında ise materyalde k ı r ı lma, çatlama ve bozulma meydana gelir ve maksimum kopma kuvveti elde edilir. Kopma noktas ı ndan sonra deformasyon h ızla artarken ürünün kuvvete kar şı direnci h ızla azal ı r (Mohsenin 197, Alayunt 2). Kuvvet-deformasyon ili şkisi yard ı m ıyla, çe şitli yük tipleri alt ındaki ürünlerin biyolojik akma noktas ı, kopma noktas ı ve bu noktalara ula şı lmas ı için gerekli enerji, elastisite modülü, deformasyon ve özgül deformasyon gibi temel mekanik özellikler belirlenebilmektedir. Tar ı msal ürünlerin kuvvet-deformasyon ili şkileri çe şitli faktörlerin etkisi alt ı ndad ır. Bunlar; ürünün cinsi, nem içeri ğ i, yüklenme şekli, yüklenme ekseni ve yükün uygulanma h ız ı (s ı k ışt ırma h ız ı)'d ır. Tar ımsal ürünlerin yük alt ı ndaki mekanik davran ışlar ı n ın belirlenmesi amac ıyla yurt d ışı nda oldukça fazla çal ışma yap ı lm ış olup, özellikle son. y ı llarda ülkemizde yap ılan çal ışmalar ın say ıs ı giderek artmaktad ı r. Zoerb ve Hall (196) yapt ı klar ı çal ışmada bezelye, m ı s ır ve bu ğday tanelerinin temel mekanik ve reolojik özelliklerini farkl ı nem içerikleri ve s ı k ışt ı rma h ızlar ı nda belirlemi şlerdir. Nem artt ıkça kuvvetin, elastisite modülünün ve maksimum s ı k ışt ırma gerilmesinin azald ığı n ı bildirmi şlerdir. Ayr ıca, nem artt ıkça enerji gereksiniminin m ısı rda artt ığı n ı, bezelyede ise önce artma 'Ankara Üniv. Ziraat Fak. Tar ı m Makinalar ı Bölümü-Ankara
416 TARIM BILIMLERI DERGISI 23, Cilt 9, Say ı 4 Kuvvet Deformasyon Şekil 1. Biyolojik materyallere ait kuvvet-defom ıasyon eğrisi a.biyolojik akma noktas ı, b. Kopma noktas ı daha sonra azalma oldu ğunu belirtmi şlerdir. Kang ve ark. (1995) bu ğday tanelerinin temel mekanik özelliklerini belirlemişlerdir. Denemelerde be ş farkl ı bu ğday çe şidi kullanm ışlard ı r. Üç farkl ı nem içeri ği (%1, 14 ve 17) ve iki farkl ı s ıkışt ırma h ız ında (1 ve 25 mm/min) yapt ı klar ı denemeler sonunda, nem içeri ği artt ıkça biyolojik akma için gerekli enerjinin ve kuvvetin azald ığı n ı belirtmişlerdir. Gunasekaran ve Paulsen (1985) kuruma oran ı n ın bir fonksiyonu olarak m ıs ı r ın k ı r ılma direncini belirlemişlerdir. Sonuçta, kuruma oran ı artt ığında k ır ılma hassasiyetinin artt ığın ı, biyolojik akma ve kopnna için uygulanan kuvvetin ve s ı k ışt ırma enerjisinin azald ığı n ı vurgulam ışlard ı r. Bargale ve ark. (1995) kanola ve bu ğday ın reolojik davran ışlar ı n ı ara şt ı rm ışlard ır. Ara şt ırmac ılar, nem içeri ğinin artmas ıyla kanola ve bu ğday tanelerinin maksimum s ık ışt ırma temas gerilmesinin lineer bir şekilde azald ığın ı bildirmi şlerdir. Bilanski (1966) soya fasülyelerine 1.27 mm/min deformasyon h ız ında s ı k ışt ırma yükü uygulayarak tohum kabu ğunda ilk k ır ılma için gerekli kuvvet ve enerjiyi ölçmü ştür. Yatay hilum konumunda yüklenmiş bir soya tanesinde, nem içeri ğinin artmas ıyla k ır ı lma için gerekli ortalama kuvvetin azald ığı n ı belirtmi ştir. loso ve Clarke (1993) mahun cevizinin s ı k ışt ırma yükü alt ındaki dayan ı m karakteristiklerini farkl ı nem içeriği ve yükleme yönlerinde belirlemi şlerdir. Ara şt ırmac ılar, nem içeriğindeki art ışla kopma enerjisinin artt ığı n ı, buna karşı n kopma kuvvetinin azald ığı n ı vurgulam ışlard ı r. Paulsen (1978) soyan ın s ı k ışt ırma yükü alt ındaki k ır ılma direncini üç farkl ı soya çe şidi, dört farkl ı nem içeri ğ i (%8, 11, 14 ve 17) ve iki farkl ı yükleme ekseninde (yatay ve dü şey hilum konumlar ı nda) belirlemi ştir. Araşt ı rmac ı, soyada nem içeri ğinin artmas ıyla kopma kuvvetinin azald ığın ı belirtmi ştir. Ayr ıca dikey hilum konumunda yüklenen soyalarda kabuk k ır ılmas ı için gerekli enerjinin yatay hilum konumunda yüklenenlere göre daha az olduğunu bildirmi ştir. Sa ğlam ve Dikilita ş (1998) k ı rma makinas ı n ın dizayn ına yönelik olarak kay ıs ı çekirde ğinin boyut, hacim a ğı rl ığı, kabuk kal ınl ığı, statik ve dinamik y ığılma aç ılar ı ve çekirdek k ı r ı lma kuvveti gibi baz ı fızikomekanik özelliklerini belirlemi şlerdir. Henry ve ark. (2) soya fasülyesinin s ı k ışt ırma yükü alt ındaki direncini belirlemek için iki farkl ı yükleme h ız ı, üç farkl ı yükleme ekseni ve dört farkl ı nem içeri ğinde denemeler yapm ışlard ır. Sonuçta, nem içeri ği artt ıkça k ı r ılma için gerekli kuvvetin azald ığı n ı, s ık ışt ırma h ız ı artt ıkça kopma kuvvetinin de artt ığı n ı belirtmi şlerdir. Ayr ıca, kotiledon' a dik eksende yap ılan s ı k ışt ırmada k ı r ılma için gerekli kuvvetin di ğer eksenlerden daha yüksek oldu ğunu vurgulam ışlard ı r. Konak ve ark. (22), nohutun fiziksel özelliklerini belirlemek amac ıyla yapt ıklar ı çal ışmada, nem artt ı kça kopma (k ı r ı lma) kuvvetinin azald ığı n ı ve en yüksek kopma kuvvetinin kal ınl ık ekseninde elde edildi ğ ini aç ı klam ışlard ı r. Ayd ın (22), f ınd ı klar ın ve içlerinin baz ı fiziksel özelliklerini nem içeri ğine bağ l ı olarak değerlendirmi ştir. Nem içeri ğindeki art ışla k ı r ılma kuvvetinin azald ığı n ı ve en yüksek k ı r ılma kuvvetinin kal ınl ı k doğrultusunda yüklenen f ı nd ıklarda elde edildi ğini belirtmiştir. Tang ve ark. (1982) makadamia' ya iki paralel plaka aras ında yük uygulayarak k ı r ılma karakteristiklerinin belirlemi ştir. Braga ve ark. (1999) makadamian ın yük alt ı ndaki davran ışın ı inceleyerek kabuk kopma kuvvetini, deformasyonu, kopma enerjisini ve özgül deformasyonunu bulmuşlard ır. Nemin artmas ıyla kopma kuvvetinin ve enerjisinin yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak azald ığı n ı veya artt ığı n ı belirtmişlerdir. Dursun (1997) ayçiçe ği, yer f ıst ığı, ceviz ve f ınd ık gibi ürünlerin kabuk k ı r ılma dirençlerini uzunluk, geni şlik ve kal ı nl ık konumlar ında belirlemi ştir. Güner ve ark. (1999) be ş farkl ı kay ı s ı çeşidine ait çekirdeklerin k ı r ılma karakteristiklerini belirlemi şlerdir. Nem içeri ği artt ıkça k ı r ılma kuvvetinin azald ığın ı, k ı r ı lma enerjisinin ise artt ığı n ı bildirmi şlerdir. Bu çal ışmada; be ş farkl ı buğday çe şidinin (Kunduru 1149, Topba ş, Bezostaja, Gerek 79 ve Tosun 21) ve arpan ın (Tokak 157/37 s ık ışt ırma yükü alt ındaki mekanik davran ışlar ı n ın belirlenmesi amaçlanm ışt ır. Bu ürünlerin kopma kuvveti ve kopma enerjileri üç farkl ı nem içeri ğ i (Bezostaja çe şidi buğday) ve arpada ve iki farkl ı yükleme (s ı k ışt ı rma) ekseni koşullar ında belirlenmi ştir. Materyal ve Yöntem Ara şt ırmada, deneme materyali olarak be ş farkl ı buğday çe şidi ve arpa kullan ı lm ışt ır. Denemelerde kullan ılan ürünlerin ölçülen baz ı özellikleri ile bunlara ait ortalama ve standart sapma de ğerleri verilmi ştir. Bu özellikler her çe şit için 1 adet tane üzerinde ölçülmü ş olup Çizelge 1"de verilmi ştir. Çizelge 1. Denemelerde kullan ı lan buğday çeşitlerinin ve arpan ı n. baz ı özellikleri Ürün rtalama boyutlar (mm) Uzunluk Geni şlik Kal ı nl ı k 1 tane ağı rl ığı (gram) Kunduru 1149 7,1±.45 2,7±.36 2,6±.13 5 Topbaş 6,5±.66 3,6±.16 3,2±.28 46 Bezostaja 6,3±.46 2,9±.22 2,7±.26 44 Gerek 79 6,5±.59 2,8±.37 2,5±.17 4 Tosun 21 6,±.85 2,7±.17 2,1±.8 4 Tokak (157/37) 9,3±.64 3,5±.49 2,8±.19 43
DURSUN, E. ve M. GÜNER, "Bu ğday ve arpan ı n s ı k ışt ı rma yükü alt ı ndaki mekanik davran ışlar ı n ı n belirlenmesi" 417 Ürünlerin s ı k ışt ırma yükü alt ı ndaki mekanik davran ışlar ı n ı belirlemek için Şekil 2'de gösterilen deneme düzeni kullan ı lm ışt ı r. Ürünler, deneme düzenindeki sabit plaka üzerine yerle ştirilmi ş ve hareketli plaka sabit h ızla ürüne yakla şt ı r ılm ışt ı r. Hareketli plaka ürüne dokundu ğu anda, bas ıya çal ışan dinamometre üzerinde olu şan impuls amplifikatöre gönderilmekte, kuvvet bilgisini ta şıyan impuls amplifıkatörde yükseltilerek bir X-Y yaz ıc ı s ına aktar ı lmaktad ı r. Yaz ı c ıya yerle ştirilmi ş olan ka ğıtta yatay eksende deformasyon ve zaman, dü şey eksende kuvvet bulunmaktad ı r. Böylece öncelikle yaz ıc ı dan kuvvet-zaman e ğrileri elde edilmi ş, daha sonra bu e ğriler kuvvetdeformasyon e ğ rilerine dönü ştürülmü ştür. Bu e ğriler yard ı m ıyla ilk k ı r ı lman ı n gerçekle şti ği kopma noktas ı ndaki kopma kuvveti (maksimum kuvvet), ve kopma enerjisi değerleri belirlenmi ştir. Kopma enerjisi, kopma noktas ı na kadarki e ğ ri alt ı nda kalan alan ı n elektronik bir planimetre kullan ı larak ölçülmesiyle elde edilmi ştir. Denemelerde, kuvvetin uygulanma h ız ı (s ı k ışt ırma h ız ı) 4.2 mm/min olarak sabit tutulmu ştur. Denemeler, üç farkl ı nem seviyesinde ve iki farkl ı yükleme ekseninde yap ı lm ışt ır. Nemin etkisi Bezdstaja çe şidi bu ğdayda ve Tokak 157/37 çe şidi arpada incelenmi ştir. Nemin etkisini incelemek için, bu ğday ve arpa taneleri üzerine su eklenmi ştir. Islanan ürünler plastik po şetler içine konulup buzdolab ı nda belirli bir süre bekletilerek nemin homojen da ğı l ı m ı sa ğlanm ışt ı r. Daha sonra buzdolab ından ç ı kar ı lan ürünler oda s ı cakl ığı nda bekletilerek normal s ıcakl ı klar ı n ı almalar ı sağlanm ışt ır. Nem de ğerleri, ya ş baz (w.b) esas ına göre örneklerin 15 'C'de 24 saat süreyle kurutulmas ıyla belirlenmi ştir (Paulsen 1978, Çarman 1996, Öğüt 1998). Ele al ı nan ürünler, Şekil 3'de gösterilen iki farkl ı yüklenme ekseninde ( ve ) s ı k ışt ı r ı larak eksen etkisi incelenmi ştir. Bu ğday ve arpada yüklenme ekseni, hilumun plakalara dokundu ğu yani paralel oldu ğu ve ürünün orta büyüklükteki ölçüsünü (geni şlik) veren eksendir. Ikinci yüklenme ekseni olan ekseninde hilum plakalara dik olup ürün en dar boyutunda (kal ı nl ı k) s ı k ışt ı r ı l m ı şt ı r. Şekil 2. Deneme düzeninin şematik görünümü (1.Sabit plaka, 2. Örnek, 3. Hareketli plaka, 4. Dinamometre, 5. Amplifikatör, 6. X-Y yaz ı c ı ) X Şekil 3. Materyal s ı k ışt ı rma eksenleri /./7ııııwııı( Denemeye al ınan ürünlerde k ı r ık ve çatlak olmamas ı na dikkat edilmi ştir. Denemeler her nem seviyesi, yüklenme ekseni ve çe şit için 1 tekerrürlü olarak yap ı lm ışt ı r. Denemelerden elde edilen kopma kuvveti ve kopma enerjisi de ğerleri istatistiksel olarak değerlendirilmi ştir. Bulgular ve Tart ışma Be ş farkl ı bu ğday çeşidinde yüklenme (s ı k ışt ı rma) eksenine ba ğ l ı olarak ilk k ı r ı lma için gerekli olan kopma kuvvetinin değ iş imi Şekil 4'de verilmi ştir. Şekil 4 incelendi ğ inde, ayn ı nem içeri ğinde (%4,5) ekseninde en büyük kopma kuvvetinin Bezostaja çe şidinde (163,3 N), en küçük kopma kuvvetinin ise Topba ş çe şidinde (52, N) elde edildi ği görülebilir. ekseninde ise en büyük ve en küçük kopma kuvvetleri kunduru 1149 (138,2 N) ve Topbaş (73,3 N) çeşitlerinde elde edilmi ştir. Bu ğday çeşidine ba ğ l ı olarak ve eksenlerindeki kopma Kop ma ku vveti ( N) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 (D C CL 2 " o- n) Şekil 4. Be ş farkl ı buğday çe şidinde yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak kopma kuvvetinin de ğ iş imi (Nem içeri ğ i: %4.5) C N cd (D C o cn
418 TARIM BILIMLERI DERG İ S İ 23, Cilt 9, Say ı 4 kuvvetleri kar şı laşt ı r ı ld ığı nda ise, Topba ş çeşidi hariç di ğer bu ğ day çeşitlerinin eksenindeki kopma kuvvetlerinin y- y eksenine göre daha yüksek oldu ğu görülebilir. Varyans analizi sonuçlar ı na göre, ayn ı yüklenme ekseninde bu ğday çe şidinin kopma kuvvetine etkisinin P<,1 seviyesinde, ayn ı bu ğday çe şidinde yüklenme ekseninin kopma kuvvetine etkisinin ise P<,5 seviyesinde önemli oldu ğ u bulunmu ştur. Bu ğday çe şidine ve yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak elde edilen kopma kuvvetlerine ili şkin Duncan testi sonuçlar ı Çizelge 2'de verilmi ştir. Çizelge 2'de ayn ı sütunda farkl ı büyük harflerle ve ayr ı ca, ayn ı sat ı rda farkl ı küçük harflerle gösterilen ortalamalar aras ı ndaki farkl ı l ı k önemlidir(p<,5). Çizelge 2'de ayr ı ca ortalama kopma kuvvetleri yan ı nda standart sapma de ğerleri de verilmi ştir. Arpan ı n ve eksenlerinde ölçülen kopma kuvvetleri Şekil 5'de verilmi ştir. Şekil 5' de görüldü ğü gibi, arpan ın eksenindeki kopma kuvveti (133,5 N) eksenindeki kopma kuvvetinden (13,9 N) daha yüksektir. Varyans analizi sonuçlar ı da, yüklenme ekseninin kopma kuvvetine etkisinin önemli oldu ğ unu göstermi ştir(p<,1). Bu ğday ve arpada nemin kopma kuvvetine etkisi Şekil 6'da gösterilmi ştir. Şekil 6 incelendi ğinde, hem bu ğday hem de arpada nem artt ı kça kopma kuvvetinin azald ığı görülebilir. Bu sonuç Zoerb ve Hall 196, Paulsen 1978, Kang ve ark. 1995, Braga ve ark. 1999, Güner ve ark. 1999, Henry ve ark. 2 gibi ara şt ı rmac ı lar ı n elde ettikleri sonuçlara benzerlik göstermektedir. Nem içeri ğ i %4.5 (Nem 1), %1.3 (Nem 2) ve %15.7 (Nem 3) olan Çizelge 2. Bu ğ day çeşidine ve yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak elde edilen kopma kuvvetlerine ili şkin Duncan testi sonuçlar ı (Nem içeri ğ i: %4.5) Buğday çeş idi Kopma kuvveti (N) Kunduru 1149 142,4 ± 33,1 A a 138,2 ± 21,4 A a Topba ş 52,4 ± 7,6 C a 73,4 ± 18,5 C a Bezostaja 163,3 ± 24,7 A a 132,8 ± 2,5 A b Gerek 79 13, ± 18,8 B a 78, ± 13,1 C b Tosun 21 111,6 ±18,3 B a 15,2 ±14,2 B a Kopma kuweti ( N) 16 14-12 1 8 6 4 2 Yüklenme ekseni Bezostaja çe şidi buğday ı n kopma kuveti s ı ras ıyla 163,3 N, 136,5 N ve 128, N olarak bulunmu ştur. Arpan ı n %4.4 (Nem 1), %11.1 (Nem 2) ve %16.3 (Nem 3) nemdeki kopma kuvvetleri ise s ı ras ıyla 133,5 N, 91,7 N ve 8,2 N' dur. Varyans analizi sonuçlar ı ; bu ğdayda nemin konma kuvvetine etkisinin P<,5 seviyesinde, arpada ise P<,1 seviyesinde önemli oldu ğ unu göstermi ştir. Şekil 6' da ayn ı ürün için sütunlar üzerindeki farkl ı harfler ortalamalar aras ındaki fark ın önemli oldu ğunu göstermektedir (P<,5). Be ş farkl ı buğday çe şidinde yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak kopma enerjisindeki de ğ işim Şekil 7' de verilmi ştir. Şekil 7 incelendi ğinde, ekseninde en büyük kopma enerjisi Kunduru 1149 çe şidinde (177,9 Nmm), en küçük kopma enerjisi ise Topba ş çeşidinde (52,1 Nmm) elde edildi ğ i görülebilir. ekseninde ise en büyük ve en küçük kopma enerjileri s ı ras ıyla Bezostaja çe şidinde 128,8 Nmm ve Topba ş çeşidinde 66,4 Nmm olarak bulunmu ştur. Kopma enerjileri yüklenme eksenine göre karşı la şt ır ıld ığı nda; Kunduru 1149, Bezostaja ve Gerek 79 çe şitlerinin eksenindeki kopma enerjilerinin ekseninden daha yüksek oldu ğ u görülebilir. Buna kar şı n Topba ş ve Tosun 21 çeşitlerinin ekseninde elde edilen kopma enerjileri eksenine göre daha yüksek bulunmu ştur. Varyans analizi sonuçlar ı na göre; ayn ı yüklenme ekseninde buğ day çeşidinin, ayn ı ürün çeşidinde ise yüklenme ekseninin kopma enerjisine etkileri önemli bulunmu ştur (P<,1). Kopma enerjisine ili şkin Duncan testi sonuçlar ı Çizelge 3' de verilmi ştir. Çizelge 3'de, ayn ı sütunda farkl ı büyük harflerle ve ayn ı sat ı rda farkl ı küçük harflerle gösterilen ortalamalar aras ı ndaki farkl ı l ı k önemlidir (P<,5). Çizelge 3'de ayr ıca kopma enerjilerine ait ortalama değerlerin yan ı nda standart sapma de ğerleri de verilmi ştir. Arpan ın ve eksenlerinde ölçülen kopma enerjileri Şekil 8'de görülmektedir. Şekil 8 incelendi ğ inde, ekseninde elde edilen kopma enerjisinin eksenine göre daha yüksek oldu ğ u görülebilir. Arpan ı n ve eksenlerindeki kopma enerjileri s ı ras ıyla 128,1 Nmm ve 99,6 Nmrp olarak bulunmu ştur. Varyans analizi sonuçlar ı da yüklenme ekseninin kopma enerjisine etkisinin önemli oldu ğunu göstermi ştir (P<,1). Bu ğday ve arpada nemin kopma enerjisine etkisi ise Şekil 9'da verilmi ştir. Şekil 9'da görüldü ğü gibi, her iki ürünün nem içeri ğindeki art ışla kopma enerjileri de artm ışt ı r. Zoerb ve Hall 196, Mohsenin 197 ve loso ve Clarke 1993 gibi ara şt ı rmac ı lar da nem içeri ğindeki art ışı n kopma enerjisini art ı rd ığı n ı bildirmi şlerdir. Bu ğdayda % 4.5, % 1.3 ve % 15.7 nem içeriklerinde ölçülen kopma enerjileri s ı ras ıyla 154.6 Nmm, 21.6 Nmm ve 22.6 Nmm' dir. Arpada ise %4.4, %11.1 ve %16.3 nem içeriklerindeki kopma enerjileri s ı ras ıyla 128.1 Nmm, 144.8 Nmm ve 154.4 Nmm olarak bulunmu ştur. Varyans analizi sonuçlar ı, buğday ve arpada nemin kopma enerjisine etkisinin s ı ras ıyla P<,1 ve P<,5 seviyelerinde önemli oldu ğ unu göstermi ştir. Şekil 9' da ayn ı ürün için sütunlar üzerinde yer alan farkl ı harfler ortalamalar aras ı ndaki farkl ı l ığı n önemli oldu ğunu göstermektedir. Şekil 5. Arpada yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak kopma kuvvetinin değ işimi (Nem içeri ğ i: % 4,4)
DURSUN, E. ve M. GÜNER, "Bu ğday ve arpan ı n s ı k ışt ı rma yükü alt ı ndaki mekanik davran ış lar ı n ı n belirlenmesi" Sonuç Be ş farkl ı bu ğday çeşidi ve tek çe şit arpan ın iki paralel plaka aras ında s ıkıştı r ılmas ıyla elde edilen ara şt ı rma sonuçlar ı aşağı daki şekilde özetlenebilir: 1. Ayn ı nemde, Topba ş hariç di ğer bu ğday çeşitlerinin eksenindeki kopma kuvvetleri eksenine göre daha yüksek bulunmu ştur. 2. ekseninde en büyük kopma kuvveti 163,3 N ile Bezostaja çe şidinde, en küçük kopma kuvveti ise 52, N ile Topba ş çe şidinde elde edilmi ştir. ekseninde ise en büyük kopma kuvveti 138,2 N ile Kunduru 1149 çeşidinde, en küçük kopma kuvveti 73,3 N ile yine Topba ş çeşidinde bulunmu ştur. 3. Arpan ı n eksenindeki kopma kuvveti (133,5 N) eksenine (13,9 N) göre daha yüksek bulunmu ştur. 4. Bu ğday ve arpan ı n nem içeri ği artt ı kça kopma kuvveti azalm ışt ı r. Buğdayda nemin %4,5'den % 15,7'ye artmas ıyla kopma kuvveti 163,3 N' dan 128, N' a düşmüştür. Arpada ise nem içeri ği % 4,4' den % 16,3' e artt ığında kopma kuvveti 133,5 N' dan 8,2 N' a düşmüştür. Çizelge 3. Bu ğday çeşidine ve yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak elde edilen kopma enerjilerine ili şkin Duncan testi sonuçlar ı (Nem içeri ği: % 4,5) Bu ğday çeşidi Kopma enerjisi (Nmm) Kunduru 1149 177,9 ± 23,7 A a 125,3 ± 4,6 A a Topbaş 52,1 ± 1, C a 66,4 ±21,7 B a Bezostaja 154,6 ± 32,6 A a 128,8 ± 27,8 A b Gerek 79 119,8 ± 27,1 B a 72,1 ± 1,8 B b Tosun 21 112,6 ± 25,8 B a 12,2 ± 19,1 A a 18 16 - _ 14- z 12 A 1C 8 - Ö o 6-4 - 2 - Buğday Arpa El Nem 'I El Nem 2 CS Nem 3 Şekil 6. Bu ğday ve arpada nemin kopma kuvvetine etkisi Yüklenme ekseni: Yüklenme ekseni Şekil 8. Arpada yüklenme eksenine ba ğ l ı olarak kopma enerjisinin değ i şimi (Nem içeri ği: %4,4) 213 18-16 - z E 14-12 c 1 - (ı) 8 _ ci 6 - o 4-2 -.) CI3 N cn El M 25 'E' 2 - E z <7; 153 - a> 1 ş 5 - AB A Buğday Arpa Nem 1 El Nem 2 ES Nem 3 Şekil 7. Be ş farkl ı buğday çeşidinde yüklenme eksenine ba ğ l ı Şekil 9. Bu ğday ve arpada nem içeri ğ ine bağ l ı olarak kopma olarak kopma enerjisinin de ğ i ş imi (Nem içeri ğ i: % 4,5) enerjisinin değ iş imi (Yüklenme ekseni: )
42 TARIM BILIMLERI DERGISI 23, Cilt 9, Say ı 4 5. Kunduru 1149, Bezostaja ve Gerek 79 bu ğday çeşitleri ve arpan ın ekseninde elde edilen kopma enerjileri eksenine göre daha yüksek iken, Topba ş ve Tosun 21 çeşitlerinde tam tersi sonuç elde edilmi ştir. 6. ve eksenlerinde en büyük kopma enerjileri s ı ras ı yla Kunduru 1149 (177,9 Nmm) ve Bezostaja (128,8 Nmm) bu ğday çe şitlerinde bulunmu ştur. Her iki eksende en küçük kopma enerjileri ise Topba ş bu ğday çe şidinde elde edilmi ştir. 7. Bu ğday ve arpan ı n nem içeri ği artt ı kça kopma enerjileri artm ışt ı r. Bu ğdayda nemin % 4,5' den % 15,7' ye artmas ıyla kopma enerjisi 154,6 Nmm' den 22,6 Nmm' ye ç ı km ışt ı r. Arpada ise nem içeri ğinin % 4,4' den % 16,3' e artmas ı durumunda kopma enerjisi 128,1 Nmm' den 154,4 Nmm' ye yükselmi ştir. Kaynaklar Alayunt, F. N. 2. Biyolojik Malzeme Bilgisi. Ege Üniv. Ziraat Fak. Yay ı nlar ı, No: 541, Bornova, İ zmir. Ayd ı n, C. 22. Physical Properties of Hazel Nuts. Biosystems Engineering, 82 (3) 297-33. Bargale, P. C., J. Irudyaraj and B. Marquis, 1995. Studies on Rheological Behaviour of Canola and Wheat. J. of Agric. Eng. Res., 61, 267-274. Bilanski, W. K. 1966. Damage resistance of seed grains. Transactions of the ASAE, 9 (3) 36-363. Braga, G. C., S. M. Couto, T. Hara and J. T. P. A. Neto, 1999. Mechanical behaviour of macadamia nut under compression loading. J.of Agric. Eng. Res., 72, 239-245. Çarman, K. 1996. Some phsical properties of lentil seeds. J. Agric. Eng. Res., 63, 87-92. Dursun, İ. G. 1997. Baz ı ürünlerin nokta yükü alt ı ndaki kabuk k ı r ı lma dirençlerinin belirlenmesi. Tar ı msal Mekanizasyon 17. Ulusal Kongresi, s. 95-957, Tokat. Gunasekaran, S. and M. R. Paulsen, 1985. Breakage resistance of corn as a function of drying rates. Transactions of the ASAE, 28 (6) 271-276. Güner, M., M. Vatanda ş ve E. Dursun, 1999. Baz ı kay ı s ı çeşitlerinde çekirdek k ı r ı Ima karakteristiklerinin belirlenmesi. Ankara Üniv. Ziraat Fak. Tar ı m Bilimleri Dergisi, 5 (1) 95-13. Henry, Z. A., B. Su and H. Zhang, 2. Resistance of soya beans to compression. J. Agric. Eng. Res., 76, 175-181. Kang, Y. S., C. K. Spillman, J. L. Steele and D. S Chung, 1995. Mechanical properties of wheat. Transactions of the ASAE,, 38 (2) 573-578. Konak, M., K. Çarman and C. Ayd ı n, 22. Physical properties of chick pea seeds. Biosystems Engineering, 82 (1) 73-78. Mohsenin, N. N. 197. Physical Properties of Plant and Animal Materials. Gordon and Breach Science Publishers, New York. loso, A.. and B. Clarke, 1993. Some aspects of strength properties of cashew nuts. J. Agric. Eng. Res., 55 27-43. Öğüt, H. 1998. Some Phsical properties of white lupin. J. Agric. Eng. Res., 69 273-277. Paulsen, M. R. 1978. Fracture resistance of soybeans to compressive loading. Transactions of the ASAE, 21 (6) 121-1216. Sa ğlam, R. ve S. Dikilita ş, 1998. Kay ı s ı çekirdeğ inin fizikomekanik özelliklerinin belirlenmesi üzerine bir ara şt ı rma. Tar ı msal Mekanizasyon 18. Ulusal Kongresi, 721-73, Tekirda ğ. Tang, G. P., T. Liang and F. Munchmeyer, 1982. A variable deformation macadamia nut cracker. Transactions of the ASAE, 156-1511. Zoerb, G. C. and C. W. Hali, 196. Some mechanical and, rheological properties of grains. J. Agric. Eng. Res., 5, 83-93. Iletiş im adresi: Ergin DURSUN Ankara Üniv. Ziraat Fakültesi Tar ım Makineler ı Bölümü-Ankara Tel: 312 317 5 5/1663 E-mail: edursun@agri.ankara.edu.tr