بررسی امکان سنجش غلظت ساکاروز در نیشکر شریدر شده با استفاده از روش طیف‌سنجی دی الکتریک

نیشکر محصولی است کلیدی در تولید شکر کشور که قطب تولید آن در استان خوزستان است. پس از برداشت از مزرعه و ورود آن به کارخانه، نیشکر با استفاده از دستگاه شریدر خرد و الیافی می شود. در این مطالعه، برای سنجش ساکاروز موجود در نیشکر شرید شده، روش طیف سنجی دی الکتریک در بازه بسامد صفر تا صد مگاهرتز با استفاده از حسگر دی الکتریک استوانه ای با قابلیت تراکم نمونه ارزیابی شد. تعداد 55 نمونه نیشکر شرید شده در فصل برداشت نیشکر در سال 1400 از فرایند تولید کارخانۀ شکر خام سلمان فارسی خوزستان تهیه شد و ضمن اندازه گیری شاخص های بریکس با روش رفرکتومتری، pol با روش پلاریمتری ساده و درصد ساکاروز با روش پلاریمتری مضاعف، نمونه ها با حسگر دی الکتریک مورد سنجش قرار گرفت و طیف های حاصل از آن برای سنجش میزان شاخصه های غلظت قند (به عنوان متغیرهای وابسته) تحلیل شد. از روش های رگرسیونی چند متغیره حداقل مربعات جزیی (plsr)، رگرسیون مولفه های اصلی (pcr) و رگرسیون ماشین بردار پشتیبان (svr) برای توسعۀ مدل های پیش بینی متغیرهای غلظت استفاده شد. اعتبارسنجی مدل پیش بینی plsr پیش بینی قوی تری از درصد ساکاروز حاصل از روش پلاریمتری مضاعف (r2= 0.79, rmse= 0.89, rpd= 2.22) در مقایسه با pol , (r2= 0.76, rmse= 0.8, rpd= 2.07) و بریکس (r2= 0.77, rmse= 0.89, rpd= 2).نشان داد. این نتیجه با سهم بیشتر قند ساکاروز در مواد انحلال پذیر در عصاره نیشکر و تعداد گروه های بیشتر oh مولکول ساکاروز در مقایسه با دیگر قندهای موجود در عصاره و تاثیر غالب ساکاروز بر خصوصیات دی الکتریک عصارۀ نیشکر قابل توجیه است. با بهینه سازی و بهبود دقت سنجش این روش می توان ابزاری ساده و کم هزینه برای استفاده در صنایع شکر ارائه داد.

feasibility study of measuring sucrose concentration in shredded cane using dielectric spectroscopy method

sugarcane, an important crop in sugar production in the country, is widely produced in khuzestan province. after harvesting the sugarcane and when delivered to the sugar factory, the cane is shredded. in this study, for measurement of sucrose concentration in shredded cane, the dielectric spectroscopy technique in the frequency range of 0-100 mhz was evaluated using a cylindrical parallel-plate sensor with compaction of the shredded cane. 55 samples of shredded cane were taken from the sugar production line of salman farsi factory during the harvesting season of 2021-2022 and their reference properties including sugar concentration with three indicators of brix using refractometry method, pol using simple polarimetry method and the sucrose measured using double polarimetry were measured. the samples were subjected to dielectric spectroscopy using the capacitance sensor and the dielectric spectra were analyzed for sugar concentration prediction. multivariate regression analyses of partial least-sugare regresseion (plsr), principal component regression (pcr) and support vector regression (svr) were applied for development of prediction models of sugar concentration variables. validation of the prediction model of plsr showed a stronger prediction of sucrose (r2= 0.79, rmse= 0.89, rpd= 2.22) measured using the double-polarimetry as compared to pol (r2= 0.76, rmse= 0.8, rpd= 2.07) and brix (r2= 0.77, rmse= 0.89, rpd= 2). this result was explained with higher number of oh groups of sucrose molecule as compared to the other sugars existing in the sugarcane juice and the dominant effect of sucrose on the dielectric characteristics of the juice. with optimization and improvement of the accuracy of this method, a simple and cost-effective instrument can be developed for use in sugar industries.