|
|
ارزیابی روش طیفسنجی مرئی- نزدیک فروسرخ موج کوتاه (vis-swnir) برای سنجش رطوبت و غلظت ساکاروز در مواد فیبری متخلخل: مطالعه موردی باگاس نیشکر
|
|
|
|
|
نویسنده
|
فرحمندی علی ,نادری بلداجی مجتبی ,عجمیان مارال ,قاسمی ورنامخواستی مهدی ,آبدانان مهدی زاده سامان
|
منبع
|
مكانيزاسيون كشاورزي - 1403 - دوره : 9 - شماره : 2 - صفحه:29 -44
|
چکیده
|
بکارگیری طیف سنج های با محدوده طول موج مرئی- نزدیک فروسرخ موج کوتاه (vis-swnir) به عنوان روشی سریع و کم هزینه به منظور اندازه گیری رطوبت و غلظت قند در مواد غذایی و کشاورزی مورد توجه محققین بوده است. هدف از این مطالعه، ارزیابی طیفسنجی بازتابی vis-swnir برای اندازه گیری رطوبت و غلظت ساکاروز در مواد فیبری متخلخل با مطالعه موردی بر روی باگاس نیشکر می باشد. به منظور افزایش مساحت در تعامل بین نور و ماده و افزایش نسبت سیگنال به نویز، یک محفظه نورپردازی با دو لامپ هالوژن 50 وات در مقایسه با نورپردازی از طریق لامپ دستگاه طیف سنج با فیبر نوری در محدوده طول موج 1100-400 نانومتر ساخته و استفاده شد. در گام اول تعداد 48 نمونه با افزودن رطوبت و ساکاروز محلول به کاه گندم آسیاب شده تهیه و اندازه گیری شد. از روش رگرسیونی چند متغیره حداقل مربعات جزیی (plsr)، برای توسعۀ مدل های پیش بینی متغیرهای رطوبت و غلظت ساکاروز نمونه ها استفاده شد. اعتبارسنجی مدل پیش بینی plsr با استفاده از روش نورپردازی لامپ هالوژن، پیش بینی قوی تری از درصد رطوبت (0.88 r2=، 3.3 rmse= و 3.07rpd=) و ساکاروز (0.78 r2=، 3.95 rmse= و 2.25rpd=) نمونه های کاه در مقایسه با نورپردازی با فیبر نوری نشان داد که بیانگر قدرت پیشگویی بسیار خوبی می باشد. نتایج ارزیابی سامانه بر روی 50 نمونه باگاس نیشکر برای درصد رطوبت (r2=0.88, rmse=3.3 and rpd=3.07) و ساکاروز (r2=0.78, rmse=3.95 and rpd = 2.25) قدرت پیشگویی ضعیف تری نشان داد که می تواند به دلیل نایکنواخت بودن بافت نمونه های باگاس در مقایسه با کاه و دامنه تغییرات محدودتر رطوبت و ساکاروز در نمونه های باگاس باشد. نتایج این مطالعه نشان داد که محدوده طیف vis-swnir می تواند بر روی نمونه های همگن فیبری در صورتی که محدوده تغییرات خصوصیات قابل توجه باشد قدرت پیشگویی مطلوبی داشته باشد.
|
کلیدواژه
|
باگاس نیشکر، طیفسنجی مرئی- نزدیک فروسرخ موج کوتاه، غلظت ساکاروز، مواد فیبری متخلخل
|
آدرس
|
دانشگاه شهرکرد, دانشکده کشاورزی, گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم, ایران, دانشگاه شهرکرد, دانشکده کشاورزی, گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم, ایران, موسسه تحقیقات و آموزش نیشکر و صنایع جانبی خوزستان, ایران, دانشگاه شهرکرد, دانشکده کشاورزی, گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم, ایران, دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان, دانشکده مهندسی زراعی و توسعه روستایی, گروه مهندسی ماشینهای کشاورزی و مکانیزاسیون, ایران
|
پست الکترونیکی
|
saman.abdanan@gmail.com
|
|
|
|
|
|
|
|
|
evaluation of visible-short wave near infrared (vis-swnir) spectroscopy for measurement of water content and sucrose concentration in porous fibrous material: case study on sugarcane bagasse
|
|
|
Authors
|
farahmandi ali ,naderi-boldaji mojtaba ,ajamian maral ,ghasemi-varnamkhasti mahdi ,abdanan mehdizadeh saman
|
Abstract
|
the use of spectrophotometers in the range of visible to short-wave near infrared (vis-swnir) is of interest for researchers as a fast and low-cost method to measure moisture and sugar concentration in food and agricultural products. the aim of this study is to evaluate vis-swnir reflectance spectroscopy for measuring moisture content and sucrose concentration in porous fibrous materials with a case study on sugarcane bagasse. in order to increase the interaction area between the light and sample and to increase the signal-to-noise ratio, a lighting chamber with two 50 w halogen lamps was made and evaluated in comparison with lighting through the spectrophotometer lamp with optical fiber in the wavelength range of 400-1100 nm. in the first step, 48 samples were prepared and measured by adding different amounts of water-sucrose solution to ground wheat straw. multivariate partial least square regression (plsr) method was used to develop prediction models for moisture and sucrose concentration of the samples. validation of plsr prediction model using halogen lamp lighting method, showed stronger prediction of moisture content (r2=0.88, rmse=3.3 and rpd=3.07) and sucrose concentration (r2=0.78, rmse=3.95 and rpd = 2.25) as compared to lighting with optical fiber. evaluation results on 50 sugarcane bagasse samples for moisture content (r2=0.69, rmse=0.26 and rpd=1.46) and sucrose concentration (r2=0.44, rmse=0.27 and rpd=1.01) showed a weaker predictive power, which could be due to the non-uniform texture of bagasse samples compared to straw and the limited range of moisture and sucrose variations. the results of this study showed that the spectral range of vis-swnir can have a promising predictive power on homogeneous fiber samples if the range of variations in water content and sucrose concentration to be significant.
|
Keywords
|
porous fibrous materials ,short-wave near infrared (vis-swnir) ,sugarcane bagasse ,sugar concentration
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|