T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TARIM MAKİNALARI ANABİLİM DALI Y.LİSANS TEZİ BAZI CEVİZ ( Juglans regia L.) ÇEŞİTLERİNDE FARKLI NEM İÇERİKLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ Mehmet ERKOL TOKAT 2008 Her hakkı saklıdır
Doç. Dr. Ebubekir ALTUNTAŞ danışmanlığında, Mehmet ERKOL tarafından hazırlanan bu çalışma 09/04/2008 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından oy birliği ile Tarım Makinaları Anabilim Dalı nda Bazı Ceviz (Juglans regia L.) Çeşitlerinde Farklı Nem İçeriklerinin Fiziksel Ve Mekanik Özelliklere Etkisi yüksek lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Başkan : Doç. Dr. Ebubekir ALTUNTAŞ İmza : Üye : Prof. Dr. Ali KASAP İmza : Üye : Prof. Dr. Yakup ÖZKAN İmza : Yukarıdaki sonucu onaylarım Prof. Dr. Metin YILDIRIM Enstitü Müdürü
TEZ BEYANI Tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu tezin yazılmasında bilimsel ahlak kurallarına uyulduğunu, başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunulduğunu, tezin içerdiği yenilik ve sonuçların başka bir yerden alınmadığını, kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapılmadığını, tezin herhangi bir kısmının bu üniversite veya başka bir üniversitedeki başka bir tez çalışması olarak sunulmadığını beyan ederim. Mehmet ERKOL
ÖZET Y. Lisans Tezi BAZI CEVİZ ( Juglans regia L.) ÇEŞİTLERİNDE FARKLI NEM İÇERİKLERİNİN FİZİKSEL VE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ Mehmet ERKOL Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Ebubekir ALTUNTAŞ Bu çalışmada, ceviz (Juglans regia L.) çeşitlerinin (Bilecik, Yalova-1, Yalova-3), bazı fiziksel ve mekanik özellikleri, nem içeriğinin bir fonksiyonu olarak belirlenmiştir. Denemeler üç farklı nem içeriğinde yürütülmüştür. Ceviz kabuklu cevizi için nem içerikleri olarak Bilecik çeşidinde (%10,87; %17,73 ve %19,41); Yalova-1 (%12,95; %18,06 ve %30,19); Yalova-3 (%12,67, %17,94 ve %24,19) esas alınmıştır. Fiziksel özellikler olarak boyutsal dağılım geometrik ortalama çap, küresellik, yüzey alanı, porozite, yığın ve tane hacim ağırlıkları, meyve hacmi ve sürtünme katsayısı değerleri incelenmiştir. Bilecik, Yalova-1 ve Yalova-3 kabuk ve iç ceviz çeşitlerinin meyvelerinde her biri için nem içeriğinin artışıyla boyutsal dağılımda, yüzey alanı, porozite, ve sürtünme katsayısı değerlerinde bir artış görülmüştür. Kabuklu ve iç cevizin mekanik özellikleri için, X (uzunluk), Y (genişlik) ve Z (kalınlık) eksenleri ile 0,5-1-1,5 mm/s yükleme hızlarındaki kırılma kuvveti, özgül deformasyon, kırılma enerjisi ve kırılma gücü belirlenmiştir. Kabuklu ve iç cevizde kırılma kuvveti ve kırılma gücü nem içeriği değişimiyle azalırken özgül deformasyon ve kırılma enerjisi ise artış göstermiştir. Yükleme eksenleri açısından ceviz çeşitleri için kabuklu meyvede Y ekseni, en yüksek kırılma kuvveti ve kırılma gücü değerleri elde edilmiştir. Yükleme hızlarına bağlı olarak ceviz çeşitlerinde kabuklu ve iç ceviz için en yüksek kırılma kuvveti, özgül deformasyon, kırılma enerjisi ve kırılma gücü değerleri 1,5 mm/s yükleme hızında bulunurken, en düşük değerler ise 0,5 mm/s yükleme hızında bulunmuştur. 2008, 132 sayfa Anahtar Kelimeler: Ceviz çeşitleri (Bilecik, Yalova-1 ve Yalova-3), nem içeriği, fiziksel özellikler, yükleme hızı, yükleme ekseni, mekanik özellikler i
ABSTRACT Ms Thesis THE EFFECT OF DIFFERENT MOISTURE CONTENTS ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF SOME WALNUT ( Juglans regia L.) VARIETIES Mehmet ERKOL Gaziosmanpaşa University Graduate School of Natural and Applied Science Department of Agricultural Machines Supervisor :Assoc. Prof. Dr. Ebubekir ALTUNTAŞ In this study, some physical and mechanical properties of walnut (Juglans regia L.) varieties (Bilecik, Yalova-1, Yalova-3), were investigated as a function of moisture content. The experiments were conducted at three moisture content. The moisture contents were explained for walnut shellled fruits in the range of (%10,87; %17,73 and %19,41) for Bilecik; (%12,95; %18,06 ve %30,19) for Yalova-1 and (%12,67, %17,94 and %24,19) for Yalova-3. The mean size dimension (length, width and thickness), geometric mean diameter, sphericity, surface area, bulk and true densities, single fruit volume, porosity and coefficient friction values were determined as physical properties. The size dimension, surface area, porosity and coefficient friction were increased with an increase in moisture content for each walnut variety. The mechanic properties of walnut shelled and kernel fruits were determined in terms of average rupture force, specific deformation and rupture energy along X (length), Y (width) and Z (thickness) axes. Specific deformation and rupture energy of walnut shelled and kernel fruits generally increased in magnitude with an increase in moisture content, while rupture force decreased for compression along X, Y and Z axes. The highest rupture force and rupture force were obtained for walnut shelled fruits loaded along the Y axis. The highest rupture force, specific deformation, rupture energy and rupture force were obtained at 1,5 mm/s compression speed, while the lowest rupture force were obtained at 0,5 mm/s compression speed. 2008, 132 pages Key Words: Walnut varieties (Bilecik, Yalova-1, Yalova-3), moisture content, physical properties, compression axis, compression speed, mechanical properties ii
TEŞEKKÜR Öncelikle yüksek lisans öğrenimim süresince yardım, destek ve her türlü katkılarını esirgemeyen saygıdeğer danışman hocam Doç. Dr. Ebubekir ALTUNTAŞ a, ayrıca çalışmamda biyolojik materyal test cihazının kullanımında yardımları esirgemeyen Yard. Doç. Dr. Cemal KAYA hocama, bilgilerinden faydalandığım Prof. Dr. Yakup ÖZKAN hocama, ayrıca deneme çalışmalarım sırasında yardımlarını gördüğüm Sayın Arş. Gör. Hakan POLATÇI ve Gıda Mühendisliğinde yüksek lisans yapmakta olan Sayın Habib TOKBAŞ olmak üzere tüm bölüm hocalarıma teşekkürü bir borç bilirim. Ayrıca tez çalışmamın başlangıcından sonuna kadar maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen babam Sayın Hasan ERKOL, annem Sayın Hülya ERKOL ve eşim Sayın Elif ERKOL a çok teşekkür ederim. Mehmet ERKOL Tokat, Mayıs 2008 iii
İÇİNDEKİLER ÖZET. i ABSTRACT.. ii Sayfa TEŞEKKÜR...iii SİMGE ve KISALTMALAR DİZİNİ.vii ŞEKİLLER DİZİNİ viii ÇİZELGELER DİZİNİ...x 1. GİRİŞ.1 2. KAYNAK ÖZETLERİ.5 3. MATERYAL ve YÖNTEM.15 3.1. Materyal.. 15 3.1.1. Denemelerde Kullanılan Düzenek ve Ölçüm Aletleri. 16 3.2. Yöntem... 19 3.2.1. Nem İçeriğinin Belirlenmesi... 19 3.2.2 Boyutsal Dağılım ve Ağırlıkların Belirlenmesi 20 3.2.3. Geometrik Ortalama Çap ve Küreselliğin Belirlenmesi.. 21 3.2.4. Yüzey Alanının Belirlenmesi.. 22 3.2.5. Hacim ağırlıkları ve meyve hacminin belirlenmesi 22 3.2.6. Porozitenin belirlenmesi.. 22 3.2.7. Sürtünme katsayısının belirlenmesi. 23 3.2.8. Kırılma kuvveti ve kırılma enerjisinin belirlenmesi... 24 3.2.9. Özgül deformasyonun belirlenmesi 26 3.2.10. Kırılma için gereksinim duyulan gücün belirlenmesi... 26 3.2.11. Verilerin değerlendirilmesi... 27 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA 28 4.1. Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizi fiziksel özelliklerine ait sonuçlar. 28 4.1.1. Boyutsal dağılım, meyve ağırlığı, kabuk kalınlığı ve geometrik ortalama çap.28 4.1.2. Küresellik ve yüzey alanı.32 4.1.3. Yığın ve meyve (gerçek) hacim ağırlığı.. 34 4.1.4. Meyve hacmi ve porozite.35 iv
4.1.5. Sürtünme katsayıları... 37 4.2. Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizinin mekanik özelliklerine ait sonuçlar.. 41 4.2.1. Bilecik çeşidi kabuklu cevizine ait kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi...41 4.2.2. Bilecik çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi... 45 4.2.3 Bilecik çeşidi kabuklu cevizine ait özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç... 48 4.2.4. Bilecik çeşidi iç cevizine ait özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç 51 4.2.5. Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait tüm mekanik özelliklerin değerlendirilmesi. 54 4.3. Yalova-1 ceviz çeşidi kabuklu ve iç cevizinin fiziksel özelliklerine ait sonuçlar... 57 4.3.1. Boyutsal dağılım, meyve ağırlığı ve geometrik ortalama çap. 57 4.3.2. Küresellik ve yüzey alanı.60 4.3.3 Yığın ve meyve (gerçek) hacim ağırlığı... 62 4.3.4. Meyve hacmi ve porozite... 64 4.3.5. Sürtünme katsayıları... 66 4.4. Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizin mekanik özelliklerine ait sonuçlar. 70 4.4.1. Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizine ait kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi 70 4.4.2. Yalova-1 çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi...74 4.4.3. Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizine ait özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç.78 4.4.4. Yalova-1 çeşidi iç cevizinde ait özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç.. 82 4.4.5. Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait tüm mekanik özelliklerin değerlendirilmesi 85 4.5. Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizinin fiziksel özelliklerine ait sonuçlar.87 4.5.1. Boyutsal dağılım, meyve ağırlığı ve geometrik ortalama çap. 87 4.5.2. Küresellik ve yüzey alanı.91 4.5.3 Yığın ve meyve (gerçek) hacim ağırlığı... 93 4.5.4. Meyve hacmi ve porozite 94 4.5.5. Sürtünme katsayıları 96 4.6. Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizinin mekanik özelliklerine ait sonuçlar...101 4.6.1. Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizine ait kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi 101 4.6.2. Yalova-3 çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi. 105 v
4.6.3. Yalova- 3 kabuklu cevizine ait özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç... 108 4.6.4. Yalova -3 cevizi iç cevizine ait özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç 111 4.6.5. Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait mekanik özelliklerin değerlendirilmesi. 115 4.7. Ceviz çeşitlerinin fiziksel ve mekanik özelliklerine ait verilerin değerlendirilmesi...117 4.7.1. Ceviz çeşitlerinin kabuklu ve iç cevizine ait fiziksel özelliklerin ortalama değerleri... 117 4.7.2. Ceviz çeşitlerinin kabuklu ve iç cevizine ait mekanik özelliklerin ortalama değerleri. 120 5. SONUÇ... 121 KAYNAKLAR...123 ÖZGEÇMİŞ...132 vi
SİMGELER DİZİNİ Simgeler Açıklama D g : Geometrik ortalama çap (mm) : Küresellik (%) L : Uzunluk (mm) W : Genişlik (mm) T : Kalınlık (mm) ε : Porozite (%) k : Meyve hacim ağırlığı (kg/m 3 ) b : Yığın hacim ağırlığı (kg/m 3 ) : Sürtünme katsayısı F s N f E F D : Sürtünme kuvveti (N) : Normal kuvvet (N) : Absorbe edilen enerji (mj veya Nmm) : Kırılma kuvveti (N) : Deformasyon (mm) ε : Özgül deformasyon (%) L f L u P E V c D X Y Z : Deforme olan boyut değeri (uzunluk, genişlik, kalınlık) : Deforme olmayan boyut değeri (uzunluk, genişlik, kalınlık) : Güç (W) : Enerji (mj veya N mm) : Yükleme hızı (mm/min) : Deformasyon (mm) : Materyalin uzunluk ekseni : Materyalin genişlik ekseni : Materyalin kalınlık ekseni vii
ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil Sayfa Şekil 1. Biyolojik materyale ait kuvvet-deformasyon eğrisi (a. Biyolojik akma noktası, b. Kopma noktası)...2 Şekil 3.1.1.1. Biyolojik materyal sürtünme ölçüm düzeninin şematik görünümü..17 Şekil 3.1.1.2. Biyolojik materyal test cihazı.18 Şekil 3.1.1.3. Kabuklu ve iç cevize ait sıkıştırma ve yükleme eksenleri. 19 Şekil 3.2.3.1. Kabuklu ve iç cevizlerin temel boyutları... 21 Şekil 3.2.7.1. Sürtünme katsayısı ölçüm düzeneği...24 Şekil 3.2.8.1. Kabuklu ve iç cevizde sıkıştırma ve yükleme eksenleri 24 Şekil 4.1.2.1. Şekil 4.1.3.1. Şekil 4.1.4.1. Şekil 4.1.5.1. Şekil 4.1.5.2. Şekil 4.3.2.1. Şekil 4.3.3.1. Şekil 4.3.4.1. Şekil 4.3.5.1. Şekil 4.3.5.2. Şekil 4.5.2.1. Şekil 4.5.3.1. Şekil 4.5.4.1. Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizi için nem içeriği ile küresellik ve yüzey alanı değerlerinin değişimi:. 32 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizinde yığın ve meyve hacim ağırlıklarının nem içeriği ile değişimi 34 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizinin meyve hacmi ve porozite değerlerinin nem içeriği ile değişimleri. 36 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinde nem içeriğinin dinamik sürtünme katsayısı üzerine etkisi... 38 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinde nem içeriğinin statik sürtünme katsayısı üzerine etkisi..38 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizi için nem içeriği ile küresellik ve yüzey alanı değerlerinin değişimi. 61 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizinde yığın ve meyve hacim ağırlıklarının nem içeriği ile değişimi.63 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinin meyve hacmi ve porozite değerlerinin nem içeriği ile değişimleri. 64 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerde nem içeriğinin dinamik sürtünme katsayısı üzerine etkisi... 66 Yalova-1 cevizi kabuklu ve iç cevizlerinde nem içeriğinin statik sürtünme katsayısı üzerine etkisi... 67 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizleri için nem içeriği ile küresellik ve yüzey alanı değerlerinin değişimi.91 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinde yığın ve meyve hacim ağırlıklarının nem içeriği ile değişimi 93 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinin meyve hacmi ve porozite değerlerinin nem içeriği ile değişimleri. 95 viii
Şekil 4.5.5.1. Şekil 4.5.5.2. Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinde nem içeriğinin dinamik sürtünme katsayısı üzerine etkisi... 97 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinde nem içeriğinin statik sürtünme katsayısı üzerine etkisi... 97 ix
ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge Sayfa Çizelge 3.2.1.1. Çizelge 4.1.1.1. Çizelge 4.1.1.2. Çizelge 4.1.2.1. Çizelge 4.1.3.1. Çizelge 4.1.4.1. Çizelge 4.1.5.1. Çizelge 4.1.6. Çizelge 4.2.1.1. Çizelge 4.2.1.2. Çizelge 4.2.1.3. Çizelge 4.2.2.1. Denemede kullanılan ceviz çeşitlerinin nem içeriği değerleri 20 Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin nem içeriği değişimine bağlı olarak boyutsal ve meyve ağırlıklarının frekans dağılımı. 29 Bilecik çeşidi iç cevizinin nem içeriği değişimine bağlı olarak boyutsal meyve ağırlıklarının frekans dağılımı... 30 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizinin için küresellik ve yüzey alanı değerleri ile nem içeriği arasındaki lineer regresyon eşitlikleri. 33 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait yığın hacim ağırlığı ve meyve hacim ağırlıkları değişimlerine ilişkin regresyon eşitlikleri... 35 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait meyve hacmi ve porozite değerleri ile nem içeriği arasındaki lineer regresyon eşitlikleri. 36 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizleri için nem içeriği ile dinamik ve statik sürtünme katsayılarına ilişkin regresyon eşitlikleri değişimi...39 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait fiziksel özelliklere ait istatistiksel değerlendirmeler. 40 Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisine ilişkin varyans analiz sonuçları.. 41 Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin kırılma kuvveti ortalama değerleri.. 42 Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin kırılma enerjisi ortalama değerleri.. 43 Bilecik çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisine ilişkin varyans analiz sonuçları... 45 Çizelge 4.2.2.2 Bilecik çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ortalama değerleri... 46 Çizelge 4.2.2.3. Çizelge 4.2.3.1. Çizelge 4.2.3.2. Bilecik çeşidi iç cevizinin kırılma enerjisi ortalama değerleri 47 Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç gereksinimi etkilerine ilişkin varyans analiz sonuçları..48 Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin özgül deformasyon ortalama değerleri. 49 x
Çizelge 4.2.3.3. Çizelge 4.2.4.1. Bilecik çeşidi kabuklu cevizinin kırılma için gereksinim duyulan ortalama kırılma gücü değerleri.. 50 Bilecik çeşidi iç cevizinin özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç gereksinimi etkilerine ilişkin varyans analiz sonuçları... 52 Çizelge 4.2.4.2. Bilecik çeşidi iç cevizinin özgül deformasyon ortalama değerleri. 52 Çizelge 4.2.4.3. Çizelge 4.2.5.1. Çizelge 4.3.1.1. Çizelge 4.3.1.2. Çizelge 4.3.2.1. Çizelge 4.3.3.1. Çizelge 4.3.4.1. Çizelge 4.3.5.1. Çizelge 4.3.6. Çizelge 4.4.1.1. Çizelge 4.4.1.2. Çizelge 4.4.1.3. Çizelge 4.4.2.1. Bilecik çeşidi iç cevizinin kırılma için gereksinim duyulan ortalama güç değerleri.53 Bilecik çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait mekanik özelliklerin ortalama değerleri... 56 Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin nem içeriği değişimine bağlı olarak boyutsal ve meyve ağırlıklarının frekans dağılımı....... 58 Yalova-1 çeşidi iç cevizinin nem içeriğinin değişimine bağlı olarak boyutsal ve meyve ağırlıklarının frekans dağılımı.. 59 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizi için küresellik ve yüzey alanı değerleri ile nem içeriği arasındaki lineer regresyon eşitlikleri..... 62 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait yığın hacim ağırlığı ve meyve hacim ağırlıkları değişimlerine ilişkin regresyon eşitlikleri.63 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait meyve hacmi ve porozite değerleri ile nem içeriği arasındaki lineer regresyon eşitlikleri. 65 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizleri için nem içeriği ile dinamik ve statik sürtünme katsayılarına ilişkin regresyon eşitlikleri değişimi 68 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizlere ait nem içeriklerinin bir fonksiyonu olarak fiziksel özelliklere ait istatistiksel değerlendirmeler 69 Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisine ilişkin varyans analiz sonuçları.. 70 Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin farklı nem içeriği, yükleme hızı ve yükleme eksenlerine göre kırılma kuvveti ortalama değerleri... 71 Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma enerjisi ortalama değerleri... 72 Yalova-1 çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisine ilişkin varyans analiz sonuçları...75 Çizelge 4.4.2.2. Yalova-1 çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ortalama değerleri 76 xi
Çizelge 4.4.2.3. Yalova-1 çeşidi iç cevizinin kırılma enerjisi ortalama değerleri... 77 Çizelge 4.4.3.1. Çizelge 4.4.3.2 Çizelge 4.4.3.3. Çizelge 4.4.4.1. Çizelge 4.4.4.2. Çizelge 4.4.4.3. Çizelge 4.4.5.1. Çizelge 4.5.1.1. Çizelge 4.5.1.2. Çizelge 4.5.2.1. Çizelge 4.5.3.1. Çizelge 4.5.4.1. Çizelge 4.5.5.1. Çizelge 4.5.6. Çizelge 4.6.1.1. Çizelge 4.6.1.2. Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç etkilerine ilişkin varyans analiz sonuçları.. 78 Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin özgül deformasyon ortalama değerleri.... 79 Yalova-1 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma için gereksinim duyulan ortalama güç değerleri...80 Yalova-1 çeşidi iç cevizinin özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç etkilerine ilişkin varyans analiz sonuçları... 82 Yalova-1 çeşidi iç cevizinin özgül deformasyon ortalama değerleri.. 83 Yalova-1 çeşidi iç cevizinin kırılma için gereksinim duyulan ortalama güç değerleri.84 Yalova-1 çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait mekanik özelliklerin ortalama değerleri 86 Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin nem içeriğinin değişimine bağlı olarak boyutsal ve meyve ağırlıklarının frekans dağılımı. 88 Yalova-3 çeşidi iç cevizinin nem içeriğinin değişimine bağlı olarak boyutsal ve meyve ağırlıklarının frekans dağılımı.. 89 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerinin için küresellik ve yüzey alanı değerleri ile nem içeriği arasındaki lineer regresyon eşitlikleri.92 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait yığın hacim ağırlığı ve meyve hacim ağırlıkları değişimlerine ilişkin regresyon eşitlikleri.94 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait meyve hacmi ve porozite değerleri ile nem içeriği arasındaki lineer regresyon eşitlikleri..... 96 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizleri için nem içeriği ile dinamik ve statik sürtünme katsayılarına ilişkin regresyon eşitlikleri değişimi.. 98 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizlerine ait nem içeriklerinin bir fonksiyonu olarak fiziksel özelliklere ait istatistiksel değerlendirmeler... 100 Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma kuvveti ve kırılma enerjisine ilişkin varyans analiz sonuçları... 101 Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma kuvveti ortalama değerleri... 102 xii
Çizelge 4.6.1.3. Çizelge 4.6.2.1. Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma enerjisi ortalama değerleri... 103 Yalova-3 çeşidi iç cevizine ait kırılma kuvveti ve kırılma enerjisine ilişkin varyans analiz sonuçları.. 105 Çizelge 4.6.2.2. Yalova-3 çeşidi iç cevizinin kırılma kuvveti ortalama değerleri. 106 Çizelge 4.6.2.3. Yalova-3 çeşidi iç cevizinin kırılma enerjisi ortalama değerleri. 107 Çizelge 4.6.3.1. Çizelge 4.6.3.2. Çizelge 4.6.3.3. Çizelge 4.6.4.1. Çizelge 4.6.4.2. Çizelge 4.6.4.3. Çizelge 4.6.5.1. Çizelge 4.7.1.1. Çizelge 4.7.1.2. Çizelge 4.7.2.1. Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç etkilerine ilişkin varyans analiz sonuçları 108 Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin özgül deformasyon ortalama değerleri... 109 Yalova-3 çeşidi kabuklu cevizinin kırılma için gereksinim duyulan ortalama güç değerleri. 110 Yalova-3 çeşidi iç cevizinin özgül deformasyon ve kırılma için gereksinim duyulan güç gereksinimi etkilerine ilişkin varyans analiz sonuçları...112 Yalova-3 çeşidi iç cevizinin özgül deformasyon ortalama değerleri... 113 Yalova-3 çeşidi iç cevizinin kırılma için gereksinim duyulan ortalama güç değerleri.. 114 Yalova-3 çeşidi kabuklu ve iç cevizine ait mekanik özelliklerin ortalama değerleri.... 116 Ceviz çeşitleri kabuklu cevizlerine ait incelenen fiziksel özellikler.. 118 Ceviz çeşitleri iç cevizlerine ait incelenen fiziksel özellikler..119 Ceviz çeşitlerine ait incelenen mekanik özellikler...120 xiii
1. GİRİŞ İleri tarım tekniklerinin uygulanması ve birim alandan elde edilen üretimin nicelik ve nitelik yönünden değerlendirilmesi ile ülke tarımı gelişebilir. Bu gelişimin sağlanması için tarımsal materyallerde fiziksel özellikler olarak bilinen şekil, hacim, küresellik, biçim, aritmetik ve geometrik ortalama çap gibi özelliklerin yanında ürünlerin mekanik özellikleri olarak bilinen materyalin statik ve dinamik kuvvet altındaki davranışlarının da bilinmesi gerekmektedir (Tunalıgil, 1993). Tarım ürünlerinin üretimden tüketiciye sunulmasına kadar geçen evrelerdeki yapılan işlemler, tarımsal materyallerin fiziko-mekanik özelliklerinden faydalanılarak gerçekleştirilebilmektedir (Sinn ve Özgüven, 1987). Tarımsal materyallerin fizikomekanik özelliklerinin bilinmesi tarım makinalarının tasarımı, yapımı, çalıştırılması, kontrolü, verimlerinin saptanması ve analizi için gereklidir. Bu özelliklerle ayrıca, kurutma, ezme, öğütme ve paketleme gibi ürün işleme yöntemleri ile beraber; depolama, iletim ve hasat işlemleri için temel mühendislik verileri elde edilmektedir. Ayrıca bu veriler gıda bilimcileri, bitki ve hayvan üreticileri ile diğer tasarımcı ve uzmanlar için de gereklidir (Mohsenin, 1980). Tarımsal ürünlerin reolojik özellikleri olarak tanımlanan materyallerin zaman içerisinde gösterdikleri kuvvet-deformasyon özelliklerinin bilinmesi de önemlidir. Materyale uygulanan kuvvet, meyvede deformasyon ve akışa neden olur. Deformasyon ve akış, uygulanan kuvvete ve bu kuvvetin uygulama süresine bağlıdır. Ayrıca tarımsal ürünlerinin çoğu viskoelastik bir yapıda olup, bu ürünlerin statik gerilme, sıkıştırma kuvveti ve dinamik yükler (çeki ve bası durumu) altındaki davranışları da oldukça farklılık göstermektedir (Sitkei, 1986; Mohsenin, 1980). Belirli bir süre boyunca tarımsal materyale uygulanan kuvvet ve materyalde oluşan deformasyon eğrisinde iki önemli nokta bulunmaktadır (Şekil 1).
Şekil 1. Biyolojik materyale ait kuvvet-deformasyon eğrisi (a. Biyolojik akma noktası, b. Kopma noktası) (Sitkei, 1986) Şekil 1 den görüleceği gibi, materyale uygulanan kuvvetin artışı ile öncelikle materyalde bir akış meydana gelmektedir. Biyolojik akma noktasında (a) deformasyondaki artış ile kuvvet azalır ve materyalde hücre içi kopmalar oluşur. Biyolojik akma noktası, tarımsal ürünlerin zedelenmeye duyarlılıklarının belirlenmesinde kullanılır. Bu noktadan önce hücre zarar görmez. Tekrar kuvvetin artışı ile birlikte aynı zamanda materyalde deformasyon devam etmektedir. Kopma noktasında (b) ise materyal kırılır, çatlar ya da bozulmaya başlar. Deformasyon hızla artış gösterirken kuvvette ise düşme olur. Ürünün hacmi bozulur, direnci azalır ve bu noktada maksimum kopma kuvveti elde edilir (Mohsenin, 1980; Alayunt, 2000). Tarımsal materyallerin fiziko-mekanik özelliklerinin belirlenmesinde ve sıkıştırma yükü altındaki davranışlarında deformasyonun yanında kırılma enerjisi de önem arz etmektedir. Elde edilen verilerle; ekim, hasat ve hasat sonrası işlemlere ilişkin makina ve tesislerin tasarım parametrelerine ait mühendislik verileri oluşturulabilir. Dünyada 40 kadar türü olan cevizin en güzel aromalısı, hiç kuşkusuz Anadolu Cevizi dir. Cevizin Latince adı Juglans regia L. olup İngilizce adı ise walnut tur. Ceviz pomolojik gruplandırmada, sert kabuklu cevizler grubunda yer almaktadır. Ceviz, yeşil kabuk, sert kabuk ve iç cevizden oluşur. Yeşil kabuk kal olarak da adlandırılır. 2
Yeşil kabuk, kılıf ve çiçek örtüsünden, sert kabuk ise yumurtalık duvarlarından oluşur. Esasında yediğimiz iç ceviz, cevizin embriyosudur (Akça, 2001). Ceviz, protein bakımından zengin bir gıda olarak, içerisinde B vitamin komplekslerine (B 1, B 2, B 3, B 5 ve B 6 ) ve folik asit içeriğine sahiptir. Ayrıca zengin bir mineral (Mg, K, Zn) kaynağına sahip olan ceviz, mükemmel bir anti-oksidant olup, böbrek fonksiyonlarının direncini artıran özelliktedir (Derrida, 2006). Türkiye de ceviz, çok farklı ekolojik bölgelerde yetişebilen bir tarımsal ürün olup, Türkiye nin her yöresinde ceviz ağaçlarının görülmesi mümkündür. Bu özelliğinden dolayı Türkiye, Ceviz Müzesi ve Ceviz Koleksiyon Bahçesi olarak değerlendirilebilir (Şen, 1986). Cevizin üretimi, başlıca Çin, ABD, İran ve Türkiye de yapılmaktadır (FAO, 2002). Türkiye de ceviz üretimi, sert kabuklu cevizler içerisinde fındıktan sonra ikinci sırayı alıp, tüketimin çoğu iç pazarda, az bir kısmı ise dış piyasada değerlendirilmektedir. Ceviz ağaç sayımız 5 milyon adet olup, fındık, Antepfıstığı ve bademden sonra 4. sırada yer almaktadır (DİE, 2002). Türkiye de ceviz üretimi 2004 yılında, 126000 ton/yıl olup, dünya da 1 471 628 tondur. Türkiye bu üretim değeriyle dünya ceviz üretiminde % 8,56 lik bir paya sahiptir. Ancak ceviz ihracatı yaklaşık (kabuklu ve iç ceviz) 138 ton olup iç ceviz olarak ihracatı yaptığımız başlıca ülkeler sırasıyla Rusya Almanya, İsviçre, Hollanda ve Lübnan dır (FAO, 2006). Ceviz hasadı; hem kabuk hem de iç ceviz ile birlikte olgunlaşınca başlar. Kabuğun oluşumu iç cevizden sonra oluşmakta, iç ceviz kalitesi; renkteki parlaklık durumuna göre belirlenip, ayrıca bu durum ticari kalitesini de ortaya koymaktadır. Ceviz çeşitleri farklı iklim koşullarında farklı parlak renk oluşturma yeteneği bakımından da değişim gösterir (Örneğin: Şebin, Chandler, Serr and Hartley). Bilecik, Kaman ve Vina çeşitleri ise, daha koyu renkli içler oluşturabilir. Cevizdeki önemli kalite faktörleri; boyutsal analiz, parlaklık, iç rengi, iç ağırlık, zedelenme, kabuk dokusu yapışıklığı ve kabuk kırılması olarak söylenebilir. Ceviz çeşitlerindeki kalitenin göstergesi, ticari geri dönüşümün maksimum olmasıyla da ifade edilir. 3
Önemli miktarda üretimimiz olmasına rağmen ihracat yapamayışımızın nedeni olarak standart çeşitlerde kapama bahçelerinin azlığı, hasat ve hasat sonrası işlemlerin mekanizasyona dayanmaması gösterilebilir. Kısa vadede ceviz ihracatı açısından çözüm, ülkemizin iç ceviz ve işlenmiş ceviz ürünlerine yönelmesidir. Kabuklu ceviz ihracatı, en iyimser tahminle ülke şartları açısından 10-15 yıl öngörülmemektedir. Tarımsal ürünlerin statik ve dinamik yük altındaki davranışının incelenmesi konusunda, pek çok yurt içi ve yurt dışı çalışma yapılmış olup, ülkemizdeki çalışmalar ise yeterli olmasa da son yıllarda yoğunluk göstermektedir. Son yıllarda çeşitli sert kabuklu cevizlerin kabuk ve içlerine ait fiziko-mekanik özellikleri (örneğin; Macadamia nut, castor nut, raw cashew nut, fındık, mahlep, ground nut, badem, pine nut (çam fıstığı, kozak), arecanut, kayısı çekirdeği ve kestane) incelenmiştir. Bu çalışma ile fındık, antepfıstığı, kestane, badem vb. gibi sert kabuklu bir meyve olan ve Türkiye de önemli ticari özelliği olan farklı ceviz çeşitlerinin mühendislik özelliği taşıyan fiziksel ve mekanik özelliklerine yönelik bazı mühendislik verilerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Böylece bir ceviz kırma makinası tasarımı ve işleyişine yönelik teknik parametrelerin oluşturulmasına yardımcı olunması da diğer bir amacıdır. Araştırmada, ceviz (Juglans regia L.) çeşitleri olarak Bilecik, Yalova-1 ve Yalova-3 kullanılmış olup, bazı fiziksel ve mekanik özellikler, nem içeriğinin bir fonksiyonu olarak belirlenmiştir. Denemeler üç farklı nem içeriğinde, kabuklu ve iç cevizler için ayrı ayrı yapılmıştır. Fiziksel özellikler olarak boyutsal dağılım, geometrik ortalama çap, küresellik, yüzey alanı, porozite, yığın ve meyve hacim ağırlıkları, meyve hacmi ve sürtünme katsayısı değerleri incelenmiştir. Mekanik özellikler olarak da, ceviz çeşitlerinin X (uzunluk), Y (genişlik) ve Z (kalınlık) eksenleri ile 0,5-1-1,5 mm/s yükleme hızlarında; kırılma kuvveti, özgül deformasyon, kırılma enerjisi ve kırılma gücü parametreleri esas alınmıştır. 4
2. KAYNAK ÖZETLERİ Akçalı ve ark. (1988), standart kabuklu yer fıstığı çeşitlerinin fiziksel özelliklerini araştırmışlardır. Uygun bir düzenek imal edilerek yerfıstığı farklı yüzey çiftleri ve yükleme konumlarında darbe etkisine uğratılmıştır. Elde edilen veriler, bir bilgisayar programına girilerek dinamik basınca karşılık gelen kırılma yüzdesi eğrileri çizilmiş, çarpma enerjisi, dinamik kuvvet, çarpma hızı ve dinamik şekil değiştirme miktarlarını araştırmalarında incelemişlerdir. Güzel ve ark. (1993), yerfıstığı kırma makinasının tasarımı için yerfıstığının küme halindeki davranışlarını incelemişlerdir. Üniversal test makinasında sabit yükleme hızlarında basma deneyleri yapılmıştır. Kuvvet ve şekil değiştirme miktarlarını, aynı makina tarafından grafik olarak çizdirmişlerdir. Deney verileri doğrusal ve doğrusal olmayan modeller esas alınarak, gerilme-uzama ve basınç yoğunluk ilişkilerine dönüştürülmüştür. Sonuçta çok sayıdaki deneyde belirli adet ve katmandaki yerfıstıkları, kırma yüküne uğratıldıktan sonra tek tek incelenmiş sağlam, çatlamış, tamamen kırılmış, kabuğu yırtılmış ve ezilmiş olanlar belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, küme modülü ve kırma enerjisi saptanmıştır. Beyhan ve ark. (1994), yerli fındık, tombul, palaz, kuş fındığı ve sivri fındık çeşitlerine ait tane ve zuruflu meyvelerin statik ve dinamik sürtünme katsayılarını belirlemişlerdir. Tane ve zuruflu meyveler için üç farklı nem düzeyi ve tane fındık için on, zuruflu fındık için onbir sürtünme yüzeyi kullanmışlardır. Yapılan varyans analiz sonuçlarına göre, statik ve dinamik sürtünme katsayıları üzerine, nem ve yüzey özelliklerinin etkisini önemli bulmuşlardır. Sürtünme katsayısının en yüksek değerlerini lastik, en düşük değerlerini ise kontrplakta elde etmişlerdir. Sonuç olarak, statik ve dinamik sürtünme katsayıları, tane ve zuruflu fındıklarda artan nem içeriği ile bazı yüzeylerde artarken, bazı yüzeylerde azalmış, bazılarında ise çok az veya hiç etkilenmemiştir. En düşük sürtünme katsayılarını; tane fındık için kontrplak ve sentetik dokuma bez yüzeyde, zuruflu fındıklar için kontrplak ve demir ızgarada elde etmişlerdir. En yüksek sürtünme değerlerini ise lastik yüzeyde bulmuşlardır. 5
Visvanathan ve ark. (1996), yaptıkları çalışmalarında, sert kabuklu Neem meyvesinin (Neem nut) %7,6 ve %21 lik nem seviyeleri arasındaki bazı fiziksel özelliklerini belirlemişlerdir. Araştırmacılar nem aralıklarında uzunlamasına eksen doğrultusunda statik olarak yüklemede; nem içeriğinin artışı ile meyvenin kırılması için gerekli olan kuvvetin azaldığını belirlemişlerdir. Belirtilen nem değerlerinin üzerindeki nem seviyelerinde, materyalin daha çok yumuşadığını ve aynı zamanda kırılma için gerekli kuvvetin de azaldığını belirtmişlerdir. Aydın ve Çarman (1997), şeftalinin farklı çarpma yüzeylerinde üç farklı çarpma enerjisine bağlı olarak zedelenme hacimlerini belirlemişlerdir. Birim zedelenme hacmi için en büyük enerji gereksinimini toprak yüzeyde elde etmişlerdir. Regresyon analizleri sonucu zedelenme hacmi ile çarpma enerjisi arasındaki ilişkinin önemli olduğunu ortaya koymuşlardır. Borges ve Peleg (1997), farklı su aktivitelerinin barbunya ve nohut gibi baklagil, badem ve fındık gibi sert kabuklu meyvelerin mekanik özelliklerine etkilerini incelemişlerdir. Çalışmalarında; kırılma kuvveti, toughness (tokluk), kırılma direnci vb. mekanik özellikler incelenmiştir. Sonuç olarak iki farklı grup içinde gözle görülebilir bir farklılığın olduğunu ve her mekanik özelliğin nem içeriği ile değiştiğini açıklamışlardır. Dursun (1997), ayçiçeği, yerfıstığı, ceviz ve fındık gibi kabuklu ürünlerin nokta yükü altındaki kabuk kırılma dirençlerini belirlemiştir. Bu ürünlerin, üç farklı konumda yerleştirilerek bir penetrometre aracılığıyla kabuk kırılma dirençleri ölçülmüştür. Araştırıcı kabuk kırılma direnci ile boyut özellikleri arasındaki ilişkileri istatistiksel olarak değerlendirmiş ve regresyon analizleriyle açıklamıştır. Braga ve ark. (1999), Macadamia nut kabuklu ve iç meyvelerinin sıkıştırma yükü altında mekaniksel davranışlarını, nem içeriğinin bir fonksiyonu olarak incelemişlerdir. Sıkıştırma yükleri altındaki denemelerde kuvvet, özgül deformasyon ve enerji değerlerinin kabuklu ve iç cevizlerde neme bağlı olarak azalma gösterdiğini, zedelenmenin de X ekseninde en büyük değeri verdiğini açıklamışlardır. 6
Güner ve ark. (1999), çeşitli kayısı çekirdeklerinin paralel plakalar arasındaki mekanik davranışları için kırılma dirençleri, kırılma enerjileri, kuvvet-zaman ve kuvvet deformasyon eğrilerini belirlemişlerdir. Denemeler üç farklı kayısı çekirdek neminde yapılmış, nem arttıkça kırılma direncinin azaldığı ve kırılma enerjisinin ise arttığını belirlemişlerdir. Baryeh (2000), Avocado meyvesinin hasat sonrası beş farklı (0, 5, 10, 15, 20 günlük) dönemdeki zedelenmelerini incelemiş ve sıkıştırma testlerinde elastiklik modüllerini belirlemiştir. Darbe testlerinin uygulandığı materyallerin direnç özelliği, ilk 7 günde değişmemişken, hasat sonrası meyve olgunluğu artışına göre zedelenme hızlı bir şekilde artmıştır. Kabul edilebilir depolama, iletim ve işlem süresinin ise, hasat sonrası ilk 5-7 gün olarak ele alınması gerektiğini açıklamıştır. Gezer ve ark. (2000), bazı meyve ve sebzelerin boyut özellikleri, kütle, kopma direnci, kütle/kopma direnci oranı, meyve eti sertliği ve elastisite modülü değerlerini incelemişlerdir. Denemeler sonucunda meyve ve sebzelerde hasat süresi uzadıkça, kütlenin arttığı ve kopma direncinin azaldığı görülmüştür. Sonuç olarak, kütle/kopma direnci oranlarının büyüdüğünü ve 1 değerinden büyük çıktığını ifade etmişlerdir. Gupta ve Das (2000), ayçiçeği kabuk ve iç materyalinin kırılmaya karşı gösterdiği direnç (kırılma kuvveti) ve birim hacim için absorbe edilen kırılma enerjisini incelemişlerdir. Yatay ve dikey olarak yüklemeler yapılarak çeşitli nem içeriklerinde ölçümler yapılmıştır. Kabuk ve iç materyal için gereksinim duyulan kuvvet, nem içeriği artışı ile azalmıştır. Düşey eksende yüklenen tohumların kırılması için yatay eksene göre daha düşük kırılma gereksiniminin olduğunu, iç materyalde ise bu durumun tam tersi olduğunu açıklamışlardır. Kırılmada birim hacim için absorbe edilen enerjinin nem içeriği artışı ile artmış olduğu, kabuklu materyalde, düşey yüklemelerde kırılma için yatay yüklemeye göre daha fazla enerji tutumuna ihtiyaç görülmüştür. İç materyalde ise yatay yüklemeye göre düşey yüklemede daha az enerjinin absorbe edildiğini açıklamışlardır. 7
Henry ve ark. (2000), dokuz farklı soya fasulyesi çeşidinin, iki farklı hasat döneminde, dört farklı nem içeriğinde mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Artan nem içeriği ile kuvvet ve sertlikte azalmaların görüldüğünü, kırılma kuvvetinin düşey eksende diğer eksenlere göre daha yüksek, deformasyonun ise daha düşük olduğunu açıklamışlardır. Daha düşük sıkıştırma hızlarında kırılma için daha fazla kuvvete ihtiyaç görülürken, daha düşük deformasyon oluşmuştur. Soya fasulyesinin, erken hasadında daha büyük deformasyon ile daha düşük kuvvete ihtiyaç duyulduğunu açıklamışlardır. Gürhan ve ark. (2001), Malatya yöresinde yetiştirilen çeşitli kayısı çeşitlerinin bası yükü altındaki mekanik davranışlarını incelemişlerdir. Kayısılar üç farklı deformasyon hızında yüklenmiştir. Elde edilen sonuçlardan, deformasyon hızı artışının kırılma kuvvetini artırdığını, buna karşılık deformasyon enerjisi değerlerini ise düşürdüğünü açıklamışlardır. Ragni ve ark. (2001), elmanın mekanik davranışı, sınıflama ve paketlemedeki zedelenme konulu çalışmasında çarpma (darbe) testlerini dört farklı elma çeşidi için incelemişlerdir. Elmanın karakteristikleri arasında çarpma düzeyi, oluşan zedelenme ve meyvenin mekanik özelliklerini tanıtmak için çoklu lineer, regresyon ve korelasyon eşitliklerini kullanmışlardır. Vatandaş ve ark. (2001), patates yumrularının üç farklı eksende dört farklı hızda penetrasyon karakteristikleri incelemişler; 8 mm çapında silindirik bir bası elemanı kullanmışlardır. Denemeler sonucunda ortalamalar arası fark açısından deformasyon enerjisi, gerilme ve maksimum kuvvet parametrelerine ait değerlerin önemli olmadığını açıklamışlardır. Deformasyon hızı blok olarak alındığında, gerilme ve maksimum kuvvet parametrelerine ait ortalamalar arası farkın X ekseni değerlerinden kaynaklandığını ortaya koymuşlardır. Aydın (2002), çalışmasında fındığın fiziksel özelliklerini nem içeriğini bir fonksiyonu olarak belirlemiştir. Ortalama boyut analizi, küresellik, porozite, hacim ağırlığı ve sürtünme katsayısı değerlerini kabuklu ve iç fındık için ayrı ayrı bulmuştur. Ayrıca nem içeriğindeki değişime göre kırılma dirençlerini de ölçmüştür. 8
Gezer ve ark. (2002), Hacıhaliloğlu kayısı çeşidinin meyve ve çekirdeğinin bazı fiziksel özelliklerini incelemişlerdir. Hacıhaliloğlu kayısı çeşidinin kabuk ve iç materyallerinin fiziksel özelliklerini, belirli nem içeriklerinde değerlendirmişler ve ayrıca kırılma dirençlerini nem içeriğinin bir fonksiyonu olarak belirlemişlerdir. Konak ve ark. (2002), nohut tanelerinin fiziksel özelliklerini nem içeriğinin bir fonksiyonu olarak incelemişlerdir. Çalışmalarında boyutlar, hacim, yığın hacim ağırlığı meyve hacim ağırlığı, porozite, son hız, izdüşüm alanı, kırılma direnci, statik ve dinamik sürtünme katsayıları ile yığılma açısı değerlerini ölçmüşlerdir. Boyutlar, porozite, izdüşüm alanı, yığılma açısı ve son hız değerleri ile statik ve dinamik sürtünme katsayısı değerlerinin nem içeriği ile arttığını; yığın hacim ağırlığı, meyve hacim ağırlığı ve kırılma direnci değerlerinin X, Y ve Z eksenlerine göre azaldığını açıklamışlardır. Khazaei ve ark. (2002), bademin kabuklu ve iç materyallerinin fiziksel ve mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Denemelerde 5, 100, 200 ve 500 mm/min yükleme hızlarında ve bademin farklı boyutlarında kırılma kuvveti, absorbe edilen enerji, kırılma için gerekli güç değerlerini belirlemişlerdir. Yükleme hızı arttıkça kırılma kuvveti ve kırılma enerjisinin azaldığını, kırılma için gerekli gücün ise arttığını açıklamışlardır. Olaniyan ve Oje (2002), yaptığı çalışmalarında, shea nut sert kabuklu meyvesinin sıkıştırma denemelerinde nem içeriği, sıcaklık ve yükleme eksenlerinin, mekanik özellikler olarak kırılma kuvveti, deformasyon, dayanıklılık (toughness) ve sertlik (firmness) üzerine etkilerini incelemişlerdir. Bütün faktörlerin etkisini P<0,05 seviyesinde önemli bulmuşlardır. Yatay ve düşey eksendeki yüklemelerde, nem içeriğindeki artışa göre kırılma kuvveti ve sertlik değerleri azalırken, deformasyon ve dayanıklılığın ise artış gösterdiğini açıklamışlardır. Vatandaş ve ark. (2002), beş farklı nohut çeşidinin dört değişik nem seviyesi, üç farklı deformasyon hızı ve iki farklı yükleme eksenindeki mekanik davranışlarını incelemişlerdir. Deney sonuçlarından nem içeriğindeki artış ile kırılma kuvvetinin azaldığını ve deformasyon enerjisinin ise artış gösterdiğini açıklamışlardır. 9
Bununla birlikte deformasyon hızı arttıkça kırılma kuvvetinin artmakta olduğunu ve deformasyon enerjisinin ise azalmakta olduğunu belirtmişlerdir. Özden (2002), yaptığı çalışmasında, beş farklı antepfıstığı çeşidinin tane ve salkım sapı kopma dirençlerini belirlemişlerdir. Hasat edilen örneklerin 1, 2 ve 3 aylık depolama sürelerindeki fiziksel özelliklerini belirlemiştir. Örneklerin farklı eksenlerdeki (uzunluğuna, kabuk birleşme çizgisinin yataya paralel ve dik) ve farklı hızlardaki (50 ve 100 mm/dak) deformasyon, kırılma kuvveti ve kırılma enerjisini belirlemiştir. Araştırıcı; çeşit, zaman, kırılma yönü ve yükleme hızının kırılma direnci üzerine etkili olduğunu açıklamıştır. Aydın (2003), badem ve çekirdeğinin fiziksel özelliklerini nem içeriğinin fonksiyonu olarak belirlemiştir. Bademin ortalama boyut analizi, hacim ağırlıkları, porozite, yüzey alanı ve sürtünme katsayılarını incelemiştir. Araştırıcı bademin kabuklu ve iç materyallerinin kırılma dirençlerinin nem içeriği artışına göre azaldığını ve en yüksek kırılma direncinin ise, X eksenindeki yüklemede bulunduğunu açıklamıştır. Güner (2003), fasulye (Horoz, Oturak ve Şeker), barbunya ve mercimeğin (Pul ll) iki paralel plaka arasındaki yük altında oluşan mekanik davranışını incelemiştir. Denemelerden önce ürünlerin boyutları, geometrik ortalama çapı, küresellik, deformasyon, birim deformasyon, kopma kuvveti ve kopma enerjisini belirlemiştir. Nemin artmasıyla birim deformasyon ve kopma kuvveti azalmış, kopma enerjisi önce artmış sonra azalış göstermiştir. Barbunya için nem içeriği arttıkça birim deformasyon, kopma kuvveti ve kopma enerjisi azalmıştır. Mercimekte ortalama deformasyonun 0,31 ± 0,02 mm, birim deformasyonun %12,9 ± 0,94, kopma kuvvetinin 190,6 ± 15,7 N ve kopma enerjisinin ise 180,6 ± 21,1 Nmm olarak bulunduğunu açıklamıştır. Güner ve ark. (2003), farklı fındık çeşitlerinin iki paralel plaka arasındaki özgül deformasyon, kırılma kuvveti ve kırılma enerjisini; kabuklu ve iç materyalde belirlemişlerdir. Denemelerini, 0,52 ve 0,92 mm/s deformasyon hızlarında, dört farklı nem içeriğinde ve X, Y ve Z eksenlerinde yürütmüşlerdir. Kabuklu fındığın özgül deformasyon ve kırılma enerjileri nem içeriğiyle artarken, kırılma kuvvetinin ise X-Y 10
sıkıştırma eksenleri boyunca azalış gösterdiğini açıklamıştır. Kabuklu fındıkta en yüksek özgül deformasyon, kırılma kuvveti ve kırılma enerjisi dört çeşit arasında Acı fındık çeşidinde Z ekseni ve 0,52 mm/s deformasyon hızında bulunmuştur. Tombul ve Güney Karasi çeşitlerinde ise iç fındıkta en yüksek kırılma enerjisinin ortaya çıktığını açıklamışlardır. Koyuncu ve ark. (2004), Yalova-3 çeşidinin üniversal test makinasında sıkıştırma denemelerini yaparak; kırılma kuvveti, kırılma enerjisi ve özgül deformasyon değerlerini araştırmışlardır. Kırılma denemeleri öncesinde iç çıkma kalitesi, kabuk kalınlığı ve üç eksendeki geometrik ortalama çap değerlerini bulmuşlardır. Araştırma sonuçlarına göre kabuk kalınlığının artışı ile kırılma kuvveti her üç eksende lineer bir bir artış, kırılma enerjisi ve özgül deformasyon ise uzunluğuna pozisyonda lineer bir azalış göstermiştir. İç çıkma kalitesi ve iç fındıkta kırılma kuvveti kabuk kalınlığına bağlı olarak üç eksende de azalış gösterdiğini belirlemiştir. Sonuçta, geometrik ortalama çapın artması ile birlikte kırılma enerjisi ve özgül deformasyon değerlerinin lineer bir azalış gösterdiğini açıklamışlardır. Fuentes ve ark. (2004), kestane ve pine nut (çam fıstığı) kabuklu ve iç meyveleri için %45 - %51 nem içeriğindeki fiziksel (ağırlık, boyut, hacim, hacim ağırlıkları, küresellik ve porozite vb.) ve aerodinamik (son hız ve sürükleme katsayısı) özelliklerini incelemişlerdir. Özcan ve ark. (2004), Caper (Gebele) tarımsal materyalinin fiziko-mekanik ve kimyasal özelliklerini incelemişlerdir. Fiziksel özellik olarak boyut, kütle, yüzey alanı, hacim ağırlığı ve kritik hız değerleriyle mekanik özellik olarak meyve sertliğini incelemişlerdir. Vursavuş ve ark. (2004), kayısı çekirdeğinin kırılma kuvveti ortalama değerlerini, deformasyonu ve dayanıklılığını (her bir ünite hacim tarafından absorbe edilen enerji) belirlemişlerdir. Dört farklı nem içeriğinde X, Y ve Z (uzunluğuna, genişliğine ve kalınlığına) yüklemelerinde örneklerin sırasıyla sıkıştırma denemelerinde nem içeriği artışıyla kırılma kuvveti ve deformasyon genelde azalmıştır. En yüksek kırılma kuvveti 11
ve deformasyon tüm nem içeriği düzeylerinde kayısı çekirdeğinin X ekseninde yüklenmesinde elde edilmiştir. İç materyalin Y ekseni yüklenmesinde diğer eksenlere göre sıkıştırma kuvveti daha az bulunmuştur. Özellikle yüksek nem içeriklerinde, iç materyalin kırılma eğiliminin Z ekseni boyunca görüldüğünü açıklamışlardır. Işık ve Güler (2004), Canıtez nohut çeşidinin sabit yükleme hızında neme bağlı olarak kuvvet altındaki kırılma direncinin değişimini incelemişlerdir. Denemelerini onüç farklı nem düzeyinde 63 mm/s yükleme hızında gerçekleştirmişlerdir. Nem oranının yükselmesi ile nohut tanelerinin kırılma basınç değerlerinin düştüğünü açıklamışlardır. Wang (2004), yaptıkları çalışmasında, armudun mekanik özelliklerini incelemiştir. Sıkıştırma testlerini Dangshan armut çeşidinde Instron Üniversal Test makinasını kullanarak belirlemiştir. Kırılma direnci, kırılma gerilimini ve kırılma eksenini incelemiştir. Mekanik özelliklerde, sıkıştırma ekseninin dikey ve yatay pozisyonda olmasına göre, dikey yönde sıkıştırma istatistiksel olarak önemli bulunurken, yatay yönde sıkıştırmanın ise önemsiz olduğunu ifade etmiştir. Emadi ve ark. (2005), üç farklı balkabağı çeşidine ait tohumların mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Kırılma kuvveti, kesme direnci ve tokluk (toughness) özelliklerini belirlemişlerdir. Buna göre, çeşit açısından incelenen özelliklerin benzer özellikler gösterdiğini açıklamışlardır. Mamman ve ark. (2005), Balanites Aegyptica nut (sert kabuklu) meyvesinde nem içeriği ve yükleme ekseninin mekanik özelliklere etkilerini incelemişlerdir. Çalışmalarını dört farklı nem içeriği ve iki farklı yükleme ekseninde (yatay ve dikey) yürütmüşlerdir. Elastiklik modülü, biyolojik akma noktası, sıkıştırma ve kırılma direnci vb. mekanik özellikleri incelenerek tüm değerlerin, uzunluğuna yükleme ekseninde yatay eksene göre daha yüksek değerlerde olduğunu açıklamışlardır. Özgüven ve Vursavuş (2005), Pine nut (kozak) tarımsal materyalinin fiziksel, mekaniksel ve aerodinamik özelliklerini incelemişlerdir. Fiziksel özelliklerin yanında 12
kırılma kuvvetlerini üç farklı eksende ölçerek, sürtünme katsayıları ve kritik hızların materyal için değişimlerini açıklamışlardır. Arslan ve Vursavuş (2006), üç farklı badem çeşidinin dört farklı nem içeriğindeki fiziksel özelliklerini, nem içeriğinin bir fonksiyonu olarak belirlemişlerdir. Bademin ortalama boyut analizi, hacim ağırlıkları, yüzey alanını kabuklu badem ve çekirdeği için ayrı ayrı belirlemişlerdir. Ayrıca badem çeşitlerinin sabit nem içeriğinde, üç farklı eksende ve 0,13 mm/s yükleme hızında mekanik etkilerini hem kabuk hem iç badem için araştırmışlardır. Kırılma kuvveti, deformasyon ve kırılma enerjilerinin nem artışı ile azalma gösterdiğini belirtmişlerdir. Yükleme eksenleri dikkate alındığında ise, düşey eksende daha fazla bir kırılma kuvvetinin gerçekleştiğini açıklamışlardır. Altuntaş ve Yıldız (2007), yaptıkları çalışmalarında, nem içeriğinin bakla tanelerinin bazı fiziksel özellikleri ve sıkıştırma yükü altındaki mekanik davranışlarına etkisini belirlemişlerdir. Nem içeriğinin %9,89 dan 25,08 e kadar artışına bağlı olarak; yığın hacim ağırlığının 419,59 kg/m 3 den 381,60 kg/m 3 e azaldığını, aynı zamanda, statik ve dinamik sürtünme katsayılarının değişik yüzeylerde (galvaniz metal, sunta, sac, kontrplak ve lastik) nem içeriğinin artışıyla lineer olarak artış gösterdiğini belirlemişlerdir. Baklanın mekanik özelliklerini, X, Y ve Z eksenlerinde ortalama kopma kuvveti, özgül deformasyon ve kopma enerjisi olarak belirlemişlerdir. Bakla tanelerinin özgül deformasyon ve kopma enerjisi, X, Y ve Z eksenleri boyunca sıkıştırmada genellikle büyük oranda artış göstermiş, aksine kopma kuvveti ise azalmıştır. Bakla taneleri için en yüksek kopma kuvveti, özgül deformasyon ve kopma enerjisinin, tüm nem içeriği düzeylerinde Z ekseni boyunca elde edildiğini ifade etmişlerdir. Srisomboon ve ark. (2007), Jatropha curcas (Hint fıstığı) meyvesi, kabuklu ve iç materyalinin fiziksel ve mekanik özelliklerini incelemişlerdir. Boyutsal analiz, ağırlık, küresellik, statik sürtünme katsayısı vb. fiziksel özellikleri ve kırılma kuvveti, deformasyon ve kırılma enerjisi vb. mekanik özelliklerini belirlemişlerdir. Meyve, kabuk ve iç materyal için kırılma kuvveti, hardness (katılık-sertlik) ve tokluk 13
(toughness) değerlerinin sırasıyla 135,4-146,6 ve 67,7 N; 30,6-70,0 ve 38,5 N/mm; 300,9-124,4 ve 51,6 Nmm olarak bulunduğunu açıklamışlardır. Altuntaş ve Mutlu (2007), antepfıstığı (Pistacia vera L.) kabuklu ve iç materyallerinin bazı fiziksel özelliklerini belirlemişlerdir. Antepfıstığı kabuklu antepfıstığı için tane ağırlığı (0,917 g), küresellik (% 63,72), yığılma açısı (16,97 ), yığın hacim ağırlığı (539,04 kg/m 3 ), meyve hacim ağırlığı (1050,18 kg/m 3 ), meyve hacmi (0,874 cm 3 ), yüzey alanı (5,00 cm 2 ) ve porozite (% 48,62) olarak bulunmuştur. Araştırmada antepfıstığı kabuklu ve iç materyallerin sürtünme katsayısı değerlerini de incelenmiştir. Lastik sürtünme yüzeyi, hem kabuklu ve iç antepfıstığı için en yüksek statik ve dinamik sürtünme katsayısı değeri verirken, galvaniz metalin ise en düşük değerler verdiğini açıklamışlardır. Saidierad ve ark. (2008), kimyon tohumunun üç farklı nem içeriğinde iki farklı yükleme hızındaki mekanik davranışlarını incelemişlerdir. Kırılma kuvveti, deformasyon ve kırılma enerjilerinin nem artışı ile azalma gösterdiğini belirtmişlerdir. Yükleme eksenleri dikkate alındığında; düşey eksende daha fazla bir kırılma kuvvetinin gerçekleştiğini, kırılma enerjilerinin ise, nem içeriğine bağlı olarak artış gösterdiğini belirtmişlerdir. Sharifian ve Derafshi (2008), İran cevizinin üç değişik nem seviyesi, üç farklı deformasyon hızı ve yükleme eksenindeki mekanik davranışlarını incelemişlerdir. Deney sonuçlarında nem içeriğindeki artış ile kırılma kuvvetinin azaldığını ve kırılma enerjisinin ise artış gösterdiğini açıklamışlardır. Deformasyon ve kırılma enerjisinin yükleme hızı ile artış gösterdiğini de açıklamışlardır. 14
3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Materyal Denemeler, Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü Biyolojik Malzeme Laboratuarı ve Gıda Mühendisliği Bölümü Laboratuarlarında yürütülmüştür. Denemelerde kullanılan ticari ceviz çeşitleri, (Bilecik, Yalova-1, Yalova-3) Denizli ilinden temin edilmiş olup, bu cevizlere ait genel özellikler aşağıda verilmiştir. 1. Bilecik Ortalama meyve ağırlığı 10,4 g, iç ağırlığı 5,2 g, iç randımanı % 50, yağ içeriği oranı % 62 ve iç ceviz protein oranı %12 olup kuru tüketimde kullanılabilen bir çeşittir. Eylül sonlarında hasat edilen çeşidin çiçeklenme tipi protogenidir. Bilecik ceviz çeşidi, ülkemiz ceviz yetiştiriciliğinde daha çok Şebin ceviz çeşidi için tozlayıcı çeşit olarak kullanılmaktadır. İç kurdu açısından Şebin ceviz çeşidine göre daha dayanıklıdır. Geç yapraklanması nedeniyle Yalova çeşitlerine göre ilkbahar geç donlarına karşı daha toleranslıdır. Çeşit için tozlayıcı olarak Şebin ve Yalova-3 çeşitleri tavsiye edilmektedir (Şen, 1986). 2. Yalova-1 Ortalama meyve ağırlığı 15,5 g, iç ağırlığı 7,5 g, iç oranı % 48, iç ceviz yağ oranı % 70, iç ceviz protein oranı % 23 olup, taze ve kuru tüketimde kullanılabilen bir çeşittir. Eylül sonlarında hasat edilen çeşidin çiçeklenme tipi protandridir. Çeşit için tavsiye edilen tozlayıcılar, Yalova-4 ve Şebin ceviz çeşitleridir (Şen, 1986). 15