تحقیقات مهندسی صنایع غذایی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

طراحی و ارزیابی یک سامانه حسگر خازنی برای تعیین غیرمخرب میزان رسیدگی گوجه‌فرنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 مهندسی مکانیک بیوسیستم، علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

10.22092/fooder.2026.373228.1465

چکیده

در این پژوهش، یک سامانه حسگر خازنی صفحات موازی برای ارزیابی غیرمخرب میزان رسیدگی گوجه‌فرنگی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. هدف اصلی، بررسی قابلیت سامانه در برآورد ویژگی‌های کیفی و فیزیکی–شیمیایی میوه بر اساس تغییرات ضریب دی‌الکتریک بود. نمونه‌های گوجه‌فرنگی رقم PS در سه سطح قطری (کمتر از 4، 4 تا 6 و بیشتر از 6 سانتی‌متر) انتخاب و به‌صورت کاملاً تصادفی مورد آزمایش قرار گرفتند. ظرفیت خازنی نمونه‌ها با استفاده از مدار RC و برد آردوینو UNO اندازه‌گیری شد. همچنین ویژگی‌های فیزیکی (ابعاد و جرم)، مکانیکی (سفتی بافت) و شیمیایی (اسیدیته و مواد جامد محلول کل) در شرایط آزمایشگاهی تعیین شدند. تجزیه و تحلیل داده‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی و با استفاده از نرم‌افزار SAS انجام گرفت و اثر عوامل فاصله صفحات و قطر نمونه‌ها با آزمون ANOVA و مقایسه میانگین LSD در سطح 5 درصد بررسی شد. نتایج نشان داد که قطر میوه اثر معنی‌داری بر اغلب ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی داشت، در حالی که فاصله صفحات عمدتاً بر پاسخ دی‌الکتریک تأثیرگذار بود. همچنین اثر متقابل این دو عامل بر ضریب دی‌الکتریک در سطح 1 درصد معنی‌دار بود که نشان‌دهنده حساسیت بالای سامانه طراحی‌شده است. افزایش قطر میوه منجر به افزایش ضریب دی‌الکتریک و کاهش شاخص‌هایی مانند بریکس و استحکام شد. در مقابل، تغییر فاصله صفحات تأثیر مستقیمی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نداشت. به طور کلی، نتایج نشان داد که سامانه خازنی طراحی‌شده قابلیت مناسبی برای ارزیابی غیرمخرب میزان رسیدگی گوجه‌فرنگی داشته و می‌تواند به عنوان روشی سریع، کم‌هزینه و دقیق در کاربردهای پس از برداشت مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design and Evaluation of a Capacitive Sensor System for Non-Destructive Determination of Tomato Ripeness

نویسندگان [English]

  • Abbas Rezaei Asl 1
  • Atefeh Hajilari 2
  • Mohsen azadbakht 2

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 Department of Biosystems Mechanical Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan,

چکیده [English]

In this study, a parallel-plate capacitive sensor system was designed, developed, and evaluated for the non-destructive assessment of tomato ripeness. The primary objective was to investigate the system's capability to estimate the quality and physicochemical characteristics of tomatoes based on variations in their dielectric properties. Tomato samples were classified into three diameter groups and tested under a completely randomized design. The capacitance of the samples was measured using an RC circuit integrated with an Arduino UNO board. In addition, physical properties , mechanical properties and chemical properties (pH, titratable acidity, and total soluble solids) were determined under laboratory conditions. Data were analyzed using SAS software within a completely randomized design framework. The effects of plate spacing and sample diameter were evaluated through analysis of variance (ANOVA), and mean comparisons were conducted using the LSD test at the 5% significance level. The results indicated that fruit diameter had a significant effect on most physical and chemical properties, whereas plate spacing primarily influenced the samples' dielectric response. Moreover, the interaction effect of plate spacing and fruit diameter on the dielectric constant was significant at the 1% probability level, demonstrating the high sensitivity of the developed sensor system. Increasing fruit diameter increased the dielectric constant and decreased parameters such as (°Brix) and firmness. In contrast, variations in plate spacing did not significantly affect the physical and chemical characteristics of the samples. Overall, the findings demonstrated that the proposed capacitive sensing system is a promising tool for the non-destructive evaluation of tomato ripeness.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tomato
  • Non-destructive Evaluation
  • Dielectric Properties
  • Physical and Chemical Characteristics
  • Capacitive Sensor
مراجع
Azadbakht, M., Mahmoodi, M. J., Torshizi, M. V., & Kashi, P. A. (2020). Relationship of pears’ dielectric properties and rates of pears’ bruise. Agricultural Engineering International: CIGR Journal, 22(1), 169–179.
Azadbakht, M., Torshizi, M. V., Khatunabadi, A. S., & Tajari, M. (2026). Synergistic mitigation of bruising in red delicious: A non-destructive evaluation of polyamine (spermidine), chitosan coatings, and optimized packaging using CT-scan imaging and principal component analysis. Postharvest Biology and Technology, 236, 114241.
Azadbakht, M., Vahedi, M., & Mahmoodi, M. J. (2019). The relation of pear volume and it’s bruised volume by CT scan imaging. Journal of Food Measurement and Characterization, 7(3). https://doi.org/10.1007/s11694-018-00024-0
Azadbakht, M., Vahedi Torshizi, M., & Mahmoodi, M. J. (2019a). Determination amount of pear bruises due to wide edge pressure via CT scan method and relation them with some physical properties pear. Journal of Food Science and Technology (Iran), 16(92), 153–163.
Azadbakht, M., Vahedi Torshizi, M., & Mahmoodi, M. J. (2019b). Determination of pear bruises due to a thin edge compression load by CT scan method. Innovative Food Technologies, 6(3), 305–321. https://doi.org/10.22104/jift.2018.2842.1684
Castro-Giráldez, M., Botella, P., Toldrá, F., & Fito, P. (2010). Low-frequency dielectric spectrum to determine pork meat quality. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 11(2), 376–386. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2010.01.011
Feng, H., Tang, J., & Cavalieri, R. P. (2002). Dielectric Properties of Dehydrated Apples as Affected by Moisture and Temperature. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 45(1), 129–135. https://doi.org/10.13031/2013.7855
Funebo, T., & Ohlson, T. (1999a). Dielectric Properties of Fruits and Vegetables as a Function of Temperature and Moisture Content Dielectric Properties of Fruits and Vegetables as a Function of Temperature and Moisture Content. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 34(1), 42–54. https://doi.org/10.1080/08327823.1999.11688387
Funebo, T., & Ohlson, T. (1999b). Dielectric Properties of Fruits and Vegetables as a Function of Temperature and Moisture Content Dielectric Properties of Fruits and Vegetables as a Function of Temperature and Moisture Content. Journal of Microwave Power and Electromagnetic Energy, 34(1), 42–54.
Garcı́a, A., Torres, J. L., De Blas, M., De Francisco, A., & Illanes, R. (2004). Dielectric Characteristics of Grape Juice and Wine. Biosystems Engineering, 88(3), 343–349. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.04.008
Jiao, S., Johnson, J. A., Tang, J., Tiwari, G., Wang, S. (2011). Dielectric properties of cowpea weevil, black-eyed peas and mung beans with respect to the development of radio frequency heat treatments. Biosystems Engineering, 108(3), 280–291.
Little, C. R., & Holmes, R. J. (2000). Storage technology for apples and pears. Department of Natural Resources and Economics, Victoria.
McKeown, M. S., Trabelsi, S., Tollner, E. W., & Nelson, S. O. (2012). Dielectric spectroscopy measurements for moisture prediction in Vidalia onions. Journal of Food Engineering, 111(3), 505–510. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.02.034
Naderi-Boldaji, M., Fazeliyan-Dehkordi, M., Mireei, S. A., & Ghasemi-Varnamkhasti, M. (2015). Dielectric power spectroscopy as a potential technique for the non-destructive measurement of sugar concentration in sugarcane. Biosystems Engineering, 140(i), 1–10. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2015.09.003
Nelson, S. O., & Jr, P. G. B. (2000). MEASURING FREQUENCY- AND TEMPERATURE-DEPENDENT DIELECTRIC PROPERTIES OF FOOD MATERIALS. American Society of Agricultural Engineers.
Soltani, M., Alimardani, R., & Omid, M. (2011a). Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties. Journal of Food Engineering, 105(4), 625–631. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.03.032
Wang, S., Monzon, m., Gazit, Y., tang, J., Mitcham, E. J., Armstrang, J. W. (2005). Temperaturedependent dielectric properties of selected subtropical and tropical fruits and associated insect pests. Transactions of the ASAE, 48(8), 1873-1881
تحقیقات مهندسی صنایع غذایی
دوره 25، شماره 2
شهریور 1405
صفحه 61-78
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار