طراحی، ساخت و ارزیابی ماشین هسته گیر زغال اخته

مقدمه و هدف: زغال‌اخته یکی از محصولات باغی است که با توجه به ارزش بالای مواد مغذی آن می­توان برای فرآوری آن برنامه­ریزی و سرمایه­گذاری کرد. این محصول از زمان برداشت تا مصرف، مراحل مختلفی را طی می‌کند و سالانه حدود 5 الی 8 درصد از زغال‌اخته تولیدی به دلایل متعددی از بین می‌رود. بخش عمده‌ای از تلفات زغال‌اخته ناشی از عدم هسته‌گیری و بسته‌بندی مناسب می‌باشد که البته هسته‌گیری زغال‌اخته در کشور بعضاً هنوز با روش‌های سنتی و دستی صورت می‌گیرد. به همین دلیل مقدار قابل ملاحظه‌ای از این محصول در حین هسته‌گیری به علت خستگی کارگرها و نبودن شرایط کاری مناسب از بین می‌رود. کارگرها در حین عمل هسته‌گیری محصول تصمیم‌های متفاوتی اتخاذ می‌کنند. لذا، محصول به‌طور عالی هسته‌گیری نمی‌شود وجود هستۀ محصول مانع جدی در فرآوری و بازارپسندی آن ایجاد کرده است. و خود این امر باعث عدم فروش مناسب محصول می‌گردد. فرآیند هسته‌گیری یکی از مراحل صنایع تبدیلی و فرآوری محصولات کشاورزی نظیر میوه‌ها است که به‌منظور افزایش کیفیت و مصرف راحت آن روی میوه اعمال می‌گردد. همچنین هسته‌گیری سبب مشتری‌پسندی محصول شده و با اعمال این فرایند روی محصول و توزیع و عرضه منظم‌تر ارزش‌افزوده بالایی را نصیب کشاورزان می‌کند. در بازارهای میوه جوامع مدرن، بخش عمده‌ای از میوه‌ها به‌صورت هسته‌گیری شده و با بسته‌بندی‌های برچسب زده‌شده عرضه می‌شوند. در ایران میوه‌ها کم­تر تحت عملیات هسته‌گیری قرار می‌گیرند که زغال‌اخته نیز از این قاعده مستثنی نیست. بنابراین هسته‌گیری زغال‌اخته از جهات بازارهای جدید، عوامل فرهنگی و مصرف‌کنندگان جدید و ماده اولیه فرآورده‌های دیگر موردتوجه قرار می‌گیرد. هسته‌گیری یکی از فرآیندهایی است که موجب افزایش ارزش‌افزوده زغال‌اخته می­گردد. بنابراین سعی بر این است تا هسته‌گیری محصولات به‌صورت خودکار و توسط ماشین انجام شود تا کیفیت هسته‌گیری محصول بالا رود. در این پژوهش برمبنای نیاز باغداران و واحدهای فرآوری، ماشین هسته­گیر میوۀ زغال‌اخته طراحی و ساخته شد.
مواد و روش‌ها: شرایط اقتصادی، تولید، صادرات، ارزش‌افزوده و بسیاری موارد دیگر تأکید بر اهمیت طراحی و ساخت یک ماشین هسته‌گیر زغال‌اخته باکیفیت مطلوب را دارد. در این تحقیق به طراحی و ساخت یک ماشین کارآمد برای هسته‌گیری زغال‌اخته پرداخته شد به‌طوری‌که زغال‌اخته را با حفظ ظاهر فیزیکی، هسته‌گیری نماید. برای این منظور ضمن بررسی عوامل اصلی دخیل در طراحی اعم از فاکتورهای طراحی، شرایط کاری و خواص فیزیکی و مکانیکی میوۀ زغال‌اخته، طرح‌های مختلف موجود در جهان نیز مورد مطالعه قرار گرفت. درنهایت بامطالعه فرآیندهای مختلف هسته‌گیری و با توجه به خواص فیزیکی- مکانیکی میوۀ زغال‌اخته، ماشین هسته‌گیر زغال‌اخته از نوع پانچی یعنی سنبه و ماتریس که مناسب‌ترین تکنولوژی با توجه به قیمت تمام‌شده، سطح تکنولوژی کشور و دیگر عوامل است انتخاب و طراحی شد. با نهایی شدن مکانیزم‌ها، طراحی اجزاء قسمت‌های مختلف ماشین هسته‌گیر زغال‌اخته انجام شد. طراحی اجزاء مختلف نیز به‌منظور دستیابی به بیش‌ترین کیفیت هسته‌گیری میوه، ظرفیت مطلوب ماشین، کمترین تلفات، سهولت و مقرون‌به‌صرفه بودن ساخت انجام شد. پس از انجام محاسبات ابعاد و مشخصات کلی ماشین هسته‌گیر و همچنین محاسبات لازم برای منابع توان و انتقال توان، قطعات و سامانه‌های مختلف ماشین با اندازه‌های مشخص با نرم‌افزار CATIA بر روی‌هم سوار شدند و مدل نهایی تولید شد. بعد از اتمام تمامی مراحل طراحی، جنس مواد مورداستفاده در هرکدام از قسمت‌های ماشین هسته‌گیر نیز متناسب با استانداردهای صنایع غذایی تعیین شد. با توجه به سیستم انتقال قدرت و مکانیزم ژنوای به‌کاررفته، ماشین ساخته‌شده قادر است محصول را تک‌دانه سازی کرده و سپس عمل هسته‌گیری را به‌طور کامل انجام دهد. تمامی قطعات ماشین هسته­گیر میوۀ زغال‌اخته طراحی و سپس نقشۀ آن توسط نرم‌افزار CATIA تهیه گردید و از روی نقشه­های استخراج‌شده از نرم­افزار، ماشین هسته­گیر میوۀ زغال‌اخته ساخته شد. برای ارزیابی ماشین، تلفات محصول در حین هسته‌گیری، حفظ شکل ظاهری محصول بعد از هسته‌گیری، موفقیت‌آمیز بودن عمل هسته‌گیری به‌عنوان معیارهای اصلی در نظر گرفته شد و از دو متغیر نوع سنبه و محتوای رطوبت میوۀ زغال‌اخته استفاده شد. که بعد از تغییر دادن متغیرهای مؤثر در آزمایش در سطوح تعیین‌شده، برای تعیین اثر متغیرهای مذکور بر روی پارامترهای خروجی، جداول تجزیه واریانس تشکیل داده شد و معنی‌دار یا عدم معنی‌دار بودن هر متغیر با توجه به این جداول بررسی شد. به‌منظور انجام تحلیل واریانس از آزمونF و دانکن با سطح احتمال 5 درصد در برنامه SPSS 26.0.0.1، برای بررسی تأثیر تیمارهای شش­گانه (سنبه – محتوای رطوبت میوه) در میزان تلفات، تغییر طول و قطر میوۀ زغال‌اخته استفاده شد. کارایی ماشین در سه نوع سنبۀ ساده، ساده تیغه­دارگرد و سه پر و دو سطح محتوای رطوبتی 70 و 75 درصد در شش تیمار موردبررسی قرار گرفت. آزمون تحلیل واریانس نشان داد که در تلفات ایجادشده محصول و شکل نهایی آن تفاوت معنی­داری در شش تیمار مورد آزمون وجود داشت.
نتیجه‌گیرى: بهترین کارایی در تیمار با محتوای رطوبتی 75% و نوع سنبۀ سه پر به دست آمد به‌طوری‌که تحت این شرایط 33/93 % محصول به‌طور موفقیت­آمیز مورد هسته‌گیری قرار گرفت و کمترین تلفات گوشت محصول نیز در این تیمار مشاهده شد.