توسعه و ارزیابی حسگر دی الکتریک مجاورتی برای اندازه‌گیری غیرمخرب غلظت قند چغندرقند

تعیین غلظت (عیار) قند برای ارزیابی کیفیت چغندرقند در کارخانه های قند اهمیت زیادی دارد و مبنای ارزش گذاری چغندرقند نیز محسوب می شود. در این مطالعه، با هدف برآورد درجۀ بریکس به عنوان یکی از شاخص های سنجش عیار قند چغندر، یک حسگر دی‌الکتریک مجاورتی توسعه داده شد و ارزیابی گردید. این حسگر از نوع کواکسیال انتها-باز بوده که از دو الکترود فلزی دایره ای هم‌مرکز تشکیل شده و با استفاده از آن طیف‌های دامنه بر حسب بسامد در بازه صفر تا 150 مگاهرتز برای هر نمونه چغندر استخراج شد. به منظور ارزیابی حسگر، 100 نمونه چغندرقند‌ انتخاب و بریکس معیار در هر نقطه اندازه گیری با حسگر دی الکتریک، با استخراج عصاره از آن با استفاده از دستگاه رفرکتومتر اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در محدوده های بسامدی 50-30 و 140-120 مگاهرتز، طیف‌های دی‌الکتریک با تغییرات درصد بریکس تغییر قابل توجهی دارد به طوری‌که با افزایش بریکس، دامنۀ طیف کاهش می یابد. ضمن ارزیابی روش های مختلف رگرسیونی، روش رگرسیون حداقل مربعات جزئی plsr توانست درصد بریکس نمونه ها را با ضریب تبیین اعتبارسنجی 0.81 و خطای 0.72 درجه بریکس پیش بینی کند. نتایج حاصل همچنین نشان داد، این حسگر و روش اندازه‌گیری مورد مطالعه می‌تواند به عنوان روشی ساده و قابل اعتماد برای اندازه‌گیری درصد بریکس چغندرقند به کار گرفته شود.

development and evaluation of a proximal dielectric sensor for nondestructive measurement of sugar concentration in sugar beet

determination of sugar concentration of sugar beet in sugar factories is of great importance and is a basis for valuation of the sugar beet as well as assessment of the sugar production process in the factory. in this study with the aim of development of a non-destructive method for measurement of the sugar concentration of sugar beet in terms of brix, a proximal dielectric sensor was developed and evaluated. this sensor is an open-end coaxial probe consisting of two metallic concentric ring electrodes which is connected to function generator and spectrum analyzer through coaxial cables. one hundred random samples of sugar beet were selected and measured by the dielectric sensor. dielectric spectra i.e. amplitude as a function of frequency were obtained in the frequency range of 0-150 mhz. the reference brix was measured with extracting juice from the points of dielectric measurement using a refractometer. the results showed that in the ranges of 30-50 and 120-140 mhz, the dielectric spectra varied noticeably in relation with variations in sugar beet brix so that the amplitude decreased with increasing the brix. the partial least square regression (plsr) method could model the brix as a function of the dielectric spectra variables with r2= 0.81 and rmse of 0.72 brix. the results of the study indicated that the dielectric sensor and measurement method was a simple and reliable method for non-destructive measuring of sugar beet brix.