Bazı meyve türlerinde mekanik zedelenme parametrelerinin matematiksel modellenmesi
Mathematical modeling of mechanical bruising parameters in some fruit varieties
Yazar: BUSE SAYAR
Danışman: DOÇ. DR. TÜRKER SARAÇOĞLU
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı ayva, elma, nektarin ve şeftali meyvelerinin farklı yüksekliklerden (20, 35, 50, 65 ve 80), farklı yüzeylere (ahşap, çelik ve kauçuk) çarpmaları sonucu oluşan zedelenmenin tahmin edilmesine yönelik matematiksel modellerin belirlenmesidir.
Materyal ve Yöntem: Çalışma ayva, elma, nektarin ve şeftali olmak üzere dört farklı meyve çeşidiyle gerçekleştirilmiştir. Meyveler sarkaç düzeneği kullanılarak her yükseklik için 20 tekerrürlü olarak 5 farklı yükseklikten, 3 farklı yüzeye çarptırılmışlardır. Meyvelerin sertlik değerleri dijital penetrometre ile, nem içeriği değerleri etüv cihazı ile, kütle ölçümleri hassas terazi ile, projeksiyon alanı, zedelenme alanı ve zedelenme derinliği değerlerinin hesaplanması ImageJ programı ile gerçekleştirilmiştir. Meyvelerin genel boyut ölçümleri dijital kumpas ile yapılmıştır. Sarkaç çarpma test düzeneği kullanılarak meyvelerin esneklik katsayısı belirlenmiştir. Zedelenme alanı ve zedelenme hacmi tahminine yönelik matematiksel modeller doğrusal ve doğrusal olmayan (üssel) matematiksel model olarak iki farklı formda tasarlanmıştır. Her bir matematiksel model için elde edilen veriler Minitab paket programında Stepwise regresyon analizine tabi tutulmuştur. Matematiksel model formlarının tahminleme oranını ifade edebilmek için korelasyon katsayısı (r) değerleri hesaplanmıştır. Ayva ve elma meyveleri için doğrusal ve doğrusal olmayan (üssel) formda zedelenme parametrelerine ait matematiksel modeller geliştirilirken, şeftali ve nektarin meyvelerinin çarpma denemeleri sonucunda zedelenme parametrelerinin belirlenmemesi nedeniyle model geliştirilememiştir.
Bulgular: Ayva meyvesinde zedelenme alanı tahminlemesine yönelik oluşturulan doğrusal ve doğrusal olmayan (üssel) matematiksel modellerin regresyon katsayısı (R2) değerleri sırasıyla %91,96 ve %96,56, zedelenme hacmi için %88,57 ve %97,87, elma meyvesi zedelenme alanı için doğrusal ve doğrusal olmayan (üssel) matematiksel modellerin R2 değerleri sırasıyla %94,97 ve %98,15, zedelenme hacmi için %96,91 ve %97,45 olarak elde edilmiştir.
Sonuç: Çarpma yüksekliği ile zedelenme alanı ve zedelenme hacmi arasında doğrusal bir ilişki bulunmaktadır. Çarpma yüksekliği arttıkça zedelenme alanı ve zedelenme hacmi değerleri artış göstermiştir. Zedelenme alanı ve zedelenme hacmi için elde edilen doğrusal ve doğrusal olmayan (üssel) matematiksel modellerden doğrusal olmayan (üssel) matematiksel modellerin tahminleme katsayısı (R2) daha yüksek bulunmuştur. Tasarlanan modeller içerisinde çarpma yüksekliği (h) ve çarpma yüzeylerinin elastisite modülü (E) modellere en yüksek katkıyı sağlayan parametreler olmuştur. Bu araştırmadan elde edilen verilerin ayva, elma, nektarin ve şeftali meyveleri için hasat sırasında ya da sonrasında kullanılacak ekipman ve makinelerde uygun tasarımlar ya da modifikasyonlar yapılmasına faydalı olabileceği düşünülmektedir.
Anahtar Kelimeler: Matematiksel modelleme, Meyve, Zedelenme.

Abstract:
Objective: The aim of this study is to determine mathematical models for estimating the damage caused by impact quince, apple, nectarine and peach fruits from different heights (20, 35, 50, 65 and 80 cm) to different surfaces (wood, steel and rubber plates).
Material and Method: The study was carried out with four different fruit varieties: quince, apple, nectarine and peach. Fruits were hit on 3 different surfaces from 5 different heights, with 20 replications for each height, using a pendulum mechanism. The hardness values of the fruits were performed with a digital hardness measuring device, An incubator device was used for to determine of the moisture content values, the mass measurements were carried out with a precision balance, and the calculation of the projection area, bruise area and bruise depth values were performed with the ImageJ program. Digital caliper was used for fruit size measurements. The elasticity coefficient of the fruits was determined by using the pendulum impact test setup. Mathematical models for estimating bruise area and bruise volume are designed in two different forms as linear and nonlinear mathematical models. The data obtained for each mathematical model were subjected to Stepwise regression analysis in the Minitab package program. Coefficient of correlation (r) values were calculated to express the prediction rate of mathematical model forms.
Results: The R2 values of linear and nonlinear mathematical models for quince fruit bruise area estimation were respectively, 91,96% and 96,56%, 88,57% and 97,87% for bruise volume, the regression coefficients linear and nonlinear mathematical models for apple fruit bruise area were respectively 94,97% and 98,15%, for the bruise volume 96,91% and 97,45%.
Conclusion: There is a linear relationship between drop height and bruise area and bruise volume. As the fall height increased, the bruise area and bruise volume values increased. The coefficient of determination (R2) of the nonlinear mathematical models was found to be higher than the linear and nonlinear mathematical models obtained for the injury area and injury volume. Among the designed models, the impact height (h) and the modulus of elasticity of impact surfaces (E) were the parameters that contributed the most to the models. Since bruising damage was not observed in nectarine and peach fruits, bruising area and bruising volume calculations were not performed. It is thought that the data obtained from this study may be useful for making appropriate designs or modifications in equipment and machines to be used during or after harvest for quince, apple, nectarine, and peach fruits.
Key Words: Mathematical modelling, Fruit, Bruising.