392 Bazı Elma Çeşitlerinin Farklı Depolama Koşullarında

27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
Bazı Elma Çeşitlerinin Farklı Depolama Koşullarında FizikoMekanik Özelliklerinin Belirlenmesi
Deniz YILMAZ, Mehmet Emin GÖKDÜMAN
Süleyman Demirel Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Makinaları Bölümü, Çünür/Isparta
[email protected]
Özet: Meyve ve sebzeler hasattan sonra da canlılıklarını sürdürürler. Solunum yaparlar
ve bu sırada açığa çıkan enerjiyi kullanarak yaşamsal faaliyetlerini devam ettirirler, bu
sırada kendi kendilerini tüketmeleri söz konusudur. Bunu ortadan kaldırabilmek ve
ürünün hasattan sonraki ömrünü (depolama ya da raf ömrü) uzatmak için solunumunu
yavaşlatmak gerekir. Bu amaçla en çok uygulanan yöntem soğuk uygulamalardır. Ancak
bu uygulamalar, iç yapısındaki su oranı yüksek olan bazı ürünlerde (çilek ve erik gibi)
hücre duvarlarının patlamasına sebep olarak başarısızlığa sebep olmaktadır. Statik
elektrik kullanılarak bu tip ürünlerin metabolizma faaliyetlerini durdurmak ve ömürlerini
uzatmak olanaklı görülmektedir. Bu çalışmada, tarım ürünlerinin depolanmasında
uygulanabilecek alternatif yöntemlerden birisi olan statik elektriğin ürün ömür kriterlerine
etkileri üzerinde durulacak ve yöntem tanıtılacaktır.
Anahtar kelimeler: Depolama, statik elektrik, tarımsal ürün, yüksek gerilimli statik alan
Determination of Some Physico-Mechanical Properties of the
Apple Varieties in Different Storage Conditions
Abstract: Fruits and vegetables are still alive after the harvest. They continue
respiration and meanwhile they use the energy that came out for their vital activities and
they dry up themselves. In order to avoid that and to make longer freshness (storage
and shelf life) of the yield it is required to slow down the respiration. The most common
method that is used for this purpose is cold applications. However this application
causes to inflate the inner cell walls of the yields which have higher water rate in their
inner structure and results with unsuccessful applications. It is possible to stop
metabolism activities and make their lives longer through using static electric method. In
this study the effects of the static electric which is one of the alternative methods used
for the storage of the agricultural yields will be studied and these methods will be
introduced.
Key words: Storage, statistic electrical, agricultural products, the high-voltage static
electric field
Giriş
Tarımsal ürünler yetiştirme aşamasından tüketiciye ulaşıncaya kadar ki süreçte statik veya
dinamik kuvvetlere maruz kalmaktadır. Bu kuvvetler ürünlerde zamanla zedelenmelere, tat,
renk koku kaybına neden olmaktadır. Bu durum ürünün pazar değerini düşürmektedir.
Biyolojik malzemenin etkisi altında kaldığı kuvvete karşı gösterdiği davranışlara, mekanik
özellikler denilmektedir. Uygulanan kuvvet, malzemede deformasyon ve akma davranışına
neden olabilir (Yurtlu ve Erdoğan, 2005). Biyolojik malzemelerin mekanik özellikleri ürüne ait
dayanım parametrelerini içermektedir. Bu özellikler ürüne ait kuvvet deformasyon eğrisinin
analiz edilmesi ile belirlenmektedir (Şekil 1).
392
Kuvvet, N
27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
İş
Deformasyon, mm
Şekil 1. Biyolojik malzemeler için kuvvet-deformasyon eğrisi
(x; Biyolojik akma noktası, y; Maksimum kuvvet z; Kopma noktası) (Sitkei 1986)
Biyolojik malzemelerin dayanım özellikleri hasat zamanında en yüksek değerdedir.
Zamanla bu özelliklerin değerleri azalmakta ve üründe bozulmalar meydana gelmektedir.
Tarımsal ürünlerin hasattan sonra tüketiciye ulaşıncaya kadar olan sürede ürünlerin
özelliklerini korumalarını sağlayacak sistemler ve uygulamalar yıllardır yapılmaktadır.
Bu uygulamalardan biriside ürünlerin, soğuk hava depolarında pazara çıkıncaya kadar
depolanmasıdır. Soğuk hava depolarında ürünün cinsine göre farklı depolama şartları
sağlanmaktadır.
Ülkemizde yaygın olarak Normal Atmosfer, kontrollü atmosfer ve Smart Fresh
uygulamaları yapılmaktadır. Normal Atmosfer (NA) koşullarında depolama ürünlerin kendi
arasında kapalı devre hava sirkülâsyonu olan gaz geçirmez hücrelerde etileni alınmadan
yapılan depolamadır. Kontrollü atmosferde depolamada (KA) ise meyveler %2O2 ve %5CO2
gaz konsantrasyonları sağlanan bilgisayar destekli sistemle kontrol edilmektedir. Bir diğer
yöntem Smart Fresh (1-MCP) yöntemidir. Normal koşullarda 1-MCP, moleküler ağırlığı 54 ve
formülü de C4H6 olan bir gazdır. Bugün 1-MCP, süs bitkileri ve yenilmeyen tarım ürünleri için
EthylblocTM ve yenilen tarım ürünleri için SmartFreshTM adı altında üretilmekte ve
pazarlanmaktadır. 1-MCP’nin ABD, Kanada, Avustralya, İngiltere, İspanya, İtalya, Almanya,
Fransa, Çin, İsrail, Türkiye, Hollanda, gibi 30’a yakın ülkede elma, kayısı, avokado, kivi,
mango, kavun, nektarin, papaya, şeftali, armut, biber, Trabzon hurması, erik, kabak,
domates, ananas için hasat sonrası kullanımı onaylanmış olup ticari olarak elma, kivi, muz ve
Trabzon hurmasında kullanılmaktadır (Watkins, 2006; Karaşahin, 2010).
Bu çalışmada Isparta ilinde üretilen Golden Delicious ve Starking Delicious elma türlerinin,
farklı depolama koşullarında, ağırlık, boyut, küresellik, yüzey alanı, izdüşümü alanı gibi fiziksel
özelliklerin yanı sıra maksimum kuvvet, akma kuvveti, dayanım, maksimum kuvvetteki uzama
miktarı, enerji gereksinimi, elastikiyet modülü gibi mekanik özellikleri belirlenmiştir.
Materyal ve Yöntem
Bu çalışmada Isparta’nın Eğirdir ilçesinde yetiştirilmiş olan, rastgele seçilmiş Golden
Delicious ve Starking Delicious elma çeşidi kullanılmıştır. Seçilen elmaların renk ve dış
görünüş özellikleri açısından parlak ve deformasyonsuz olmasına dikkat edilmiştir. Golden
Delicious elması, meyve orta iri, iri, silindirik, düzgün şeklili; sap çok uzun ve ince; kabuk
393
27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
parlak sarı, sap tarafında biraz paslı benekli; eti yeşilimtırak krem renkte, sıkı, gevrek, ince
daneli, nazik, sulu, aromalı, tatlıdır (Özbek, 1977). Starking Delicious elması, meyveleri orta
iri, iri, uzun, konik biçimde, sap tarafı genişçe ve çiçek çukuru tarafı kuvvetli dilimlidir. Sapı
ince, uzun; kabuğu ince, sert, parlak sarı zemin üzerine sıvama ve koyu kırmızıçizgili; eti
beyaz, yumuşak, tatlı, güzel kokuludur. (Öğüt ve Aydın 1992.)
Farklı koşullarda hasat zamanından yaklaşık olarak 2-3 ay sonra depolanan elma
çeşitlerinin, uzunluk, genişlik, kalınlık, geometrik çap, ağırlık, izdüşüm alanı gibi fiziksel
özellikleri belirlenmiştir. Uzunluk, genişlik, kalınlık boyut değerleri Şekil 2’ de gösterilen
yönlerde, 0.01 mm hassasiyetli dijital kumpas yardımıyla ölçülmüştür. Elmaların ağırlık
değerlerinin ölçülmesinde 0.01 g hassasiyetli hassas terazi kullanılmıştır. Geometrik ortalama
çap ve küresellik aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanmıştır.
Z
X
W
T
Y
L
Şekil 2. Biyolojik malzemelerde boyut özellikleri
(1)
Dg=(LWT)1/3
=Dg/L
(2)
: Geometrik ortalama çap (mm),
Dg
W
: Genişlik (mm),
T
: Kalınlık (mm),
L
: Uzunluk (mm),

: Küresellik (%)
Elmaların yatay ve dikey durumlarına göre (Şekil 3) izdüşüm alanı ise, dijital fotoğraf
makinası ile resimleri çekildikten sonra, global image programı yardımıyla belirlenmiştir (Şekil
4).
394
27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
Şekil 3. Elma çeşitlerinin yatay ve dikey yönleri
Şekil 4. İzdüşüm alanların belirlenmesi için kullanılan programın görünümü
Elma çeşitlerinin mekanik özellikleri ise LLoyd Marka (Lloyd Instrument LRX Plus, Lloyd
Instruments Ltd, An AMATEK Company) biyolojik malzeme test cihazı kullanılarak
belirlenmiştir. Cihaz, örneğin konulduğu bir platform ve hareketli parça, hareketi sağlayan
ünite ve veri işleme ünitesinden oluşmaktadır (Şekil 5). Veri işleme ünitesinde 500 N
kapasitesi bir yük hücresi, verilerin aktarıldığı ve içerisinde NEXYGEN Plus yazılımın olduğu bir
bilgisayar bulunmaktadır. Denemeler sırasında 10 mm çapında prop hareketli parçaya
bağlanarak 300 mm/dakika basma hızında yatay (genişlik yönünde) ve dikey (yükseklik
yönünde) elma yüzeylerine kuvvet uygulanmıştır. Yük hücresinden elde edilen değerlerin,
yazılım programı aracılığıyla kuvvet-deformasyon eğrisi oluşturulmuştur. Yine yazılım
programı eğri üzerinde bulunan noktalardaki ürünlere ait mekanik özellikleri bir veri dosyası
halinde kaydetmektedir. Denemeler 3 tekerrürde uygulanmıştır.
Veri işleme ünitesi
Yük hücresi
Sürücü
ünite
Prop
Şekil 5. Biyolojik malzeme test cihazı
Silindirik batıcı uçla yapılan sıkıştırma testleri ile elastikiyet modülünün hesaplanmasında
Boussinesq tekniği kullanılmıştır (Mohsenin 1970, Sitkei 1986):
(3)
E= F (1- μ2)/d.∆D
E
F
μ
d
∆D
:
:
:
:
:
2
Elastikiyet modülü (N/mm )
Kuvvet (N)
Poisson oranı
Silindirik batıcı uç çapı (10 mm)
Deformasyon (mm)’dur.
395
27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
Araştırma Bulguları Tartışma ve Sonuç
Farklı depolama şartlarında Golden Delicious ve Starking Delicious elma çeşitlerinin bazı
fiziksel özellikleri Tablo 1 ‘de verilmiştir. Golden Delicious ve Starking Delicious çeşidinin farklı
depolama koşullarından uzunluk değeri 59.16 ile 73.14 mm, genişlik değeri 65.40– 82.59 mm
arasında, kalınlık değeri 64.67- 79.15 mm arasında değişmektedir. Geometrik ortalama çapın
64.16 ile 78.16 mm arasında, küreselliğin %94-98 arasında, ağırlığın ise 135.27-248.21 g
arasında değiştiği belirlenmiştir. İzdüşüm alanları ise dikey düzlemde 3197.90- 5126.25 mm2,
yatay düzlemde ise 4021.92-6190.30 mm2 arasında değişmektedir.
Çizelge 1. Farklı depolama şartlarında elma çeşitlerinin bazı fiziksel özellikleri
Golden Delicious
Uzunluk (mm)
Genişlik (mm)
Kalınlık (mm)
Geometrik ort. çap (mm)
Küresellik (%)
Ağırlık (g)
Dikey İzdüşüm alanı(mm2)
Yatay İzdüşüm Alanı (mm2)
NA
66.12
73.02
72.00
70.31
0.96
172.23
7544.89
6190.30
KA
65.92
73.11
72.49
70.42
0.96
175.58
5126.25
4718.81
Starking Delicious
SF
62.79
65.40
64.67
64.26
0.98
135.27
4345.25
4112.84
NA
67.35
73.38
68.09
69.49
0.94
161.14
3197.90
5542.32
KA
73.14
82.59
79.15
78.16
0.98
248.21
4799.71
4446.81
SF
59.16
68.23
65.51
64.16
0.94
135.33
3659.78
4021.92
Çizelge 2. Golden delicious elma çeşidinin bazı mekanik özellikleri
Maksimum Kuvvet (N)
Akma Kuvveti (N)
Dayanım (N/mm)
Gerilme (MPa)
Max kuv. kadar olan en.(J)
Max kuvvetteki uz. (mm)
Elastikiyet Mod. (N/mm²)
NA
32.41
25.93
156.03
0.42
0.16
30.70
0.10
Dikey
KA
31.35
25.08
175.47
0.45
0.11
17.66
0.15
SF
47.68
38.15
183.07
0.60
0.29
29.28
0.14
Yatay
KA
35.25
28.20
155.86
0.43
0.14
14.76
0.21
NA
33.61
26.89
192.08
0.44
0.17
25.26
0.14
SF
46.43
37.14
178.01
0.59
0.22
20.77
0.19
Çizelge 3. Starking delicious elma çeşidinin bazı mekanik özellikleri
Maksimum Kuvvet (N)
Akma Kuvveti (N)
Dayanım (N/mm)
Gerilme (MPa)
Maksimum kuvvete kadar olan enerji (J)
Maksimum kuvvetteki uzama (mm)
Elastikiyet Modülü (N/mm²)
NA
44.08
35.26
227.10
0.57
0.23
34.14
0.11
Dikey
KA
45.02
36.02
212.84
0.61
0.17
23.42
0.16
SF
54.59
43.68
329.66
0.75
0.25
22.00
0.21
NA
42.82
34.25
246.07
0.58
0.20
26.19
0.20
Yatay
KA
43.58
34.86
198.24
0.63
0.25
21.82
0.178
SF
62.74
50.19
306.78
0.82
0.32
24.94
0.23
Farklı depolama şartlarında Golden Delicious elma çeşidinin bazı mekanik özellikleri Tablo
2 ‘de Starking Delicious çeşidinin bazı mekanik özellikleri Tablo 3’de verilmiştir.
Araştırma sonucunda; uygulanan maksimum kuvvet değerleri dikey yükleme sonuçlarına
göre Golden Delicious çeşidinde NA depolama şartlarında ortalama 32.41 N, KA şartlarında
ortalama 31.35 N ve SF uygulamalı depolama şartlarında ortalama 47.68 N bulunmuştur.
Starking Delicious çeşidinde ise NA, KA ve SF depolama şartlarında sırasıyla 44.08, 45.02 ve
54.59 N olarak bulunmuştur. Yatay yükleme sonuçlarına göre Golden Delicious çeşidinde NA,
KA ve SF depolama şartlarında sırasıyla 33.61, 35.25 ve 46.43 N bulunmuştur. Starking
396
27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
Delicious çeşidinde ise sırasıyla 42.82, 43.58 ve 62.74 N bulunmuştur. Ancak Starking
Delicious çeşidinden elde edilen maksimum kuvvet değerleri Golden Delicious çeşidine göre
daha yüksektir. Ayrıca her iki elma çeşidinin maksimum kuvvet değerleri depolama şartlarına
bağlı olarak en yüksek SF, en düşük ise NA depolama şartlarında görülmüştür.
Akma kuvveti değerleri, üç farklı depolama şartında yatay ve dikey yükleme sonuçlarına
göre, her bir elma için elde edilen maksimum kuvvet değerlerine bağlı olarak değişmiştir.
Buna göre en yüksek ortalama akma kuvveti değerleri Starking Delicious çeşidinde SF
uygulamalı depolama şartlarında depolanan elmalarda dikey ve yatay yüklemelerde sırasıyla
43.68 ve 50.19 N olarak bulunmuştur.
Dayanım kuvveti değerleri, her iki elma çeşidi için de dikey yükleme sonuçları üç farklı
depolama şartlarında yatay yükleme sonuçlarına göre daha yüksek çıkmıştır. Bu değerler NA,
KA ve SF depolama şartlarında sırasıyla Golden Delicious çeşidi için 156.03, 175.47 ve 183.07
N/mm Starking Delicious çeşidi için ise 227.10, 212.84 ve 329.66 N/mm’dir. Bu değerlere
göre Starking Delicious çeşidinin dayanımı Golden Delicious çeşidine göre daha yüksektir.
Ayrıca her iki elma çeşidi için de ortalama dayanım kuvvetleri NA koşullarında depolanan
elmalar için en düşük değerde, SF depolama koşullarında ise en yüksek değerde
bulunmuştur.
Gerilme değerleri; Golden Delicious çeşidinde NA, KA ve SF depolama şartlarında yatay
yükleme sonuçlarına göre sırasıyla 0.44, 0.43 ve 0.59 MPa; Starking Delicious çeşidinde ise
sırasıyla 0.58, 0.63 ve 0.82 MPa’dır. Bu değerlere göre maksimum kuvvette oluşan gerilme
değerleri Starking Delicious çeşidinde daha yüksektir. Ayrıca depolama şartlarına bağlı olarak
en yüksek gerilme değerleri SF uygulamalı depolama koşullarında depolanan elmalarda
görülmüştür.
Maksimum kuvvete kadar olan enerji değerleri NA, KA ve SF depolama koşullarında dikey
yükleme sonuçlarına göre sırasıyla Golden Delicious çeşidinde 0.16, 0.11 ve 0.29 J; Starking
Delicious çeşidinde 0.23, 0.17 ve 0.25 J olarak bulunmuştur. Yatay yükleme sonuçlarına göre
ise bu değerler Golden Delicious çeşidinde 0.17, 0.14 ve 0.22 J; Starking Delicious çeşidinde
0.20, 0.25 ve 0.32 J olarak bulunmuştur. Depolama şartlarına bağlı olarak en düşük değerler
KA, en yüksek değerler ise SF uygulamalı depolama şartlarında depolanan ürünlerde
görülmüştür. Ayrıca maksimum kuvvete kadar olan enerji değerleri Starking Delicious
çeşidinde daha yüksek görülmüştür.
Golden Delicious elma çeşidinde maksimum kuvvetteki uzama miktarı, NA koşullarında
depolamada en yüksek değer dikey yönde 30.70 mm olarak, en düşük değer ise yatay yönde
KA koşulunda 14.76 mm olarak belirlenmiştir.
Ürünlerin elastikiyet modülü değer ise 0.1 ile 0.21 N/mm2 aralığında değişmektedir.
Bu sonuçlara göre Golden Delicious ve Golden Starking elma çeşitlerinin fiziko-mekanik
özellikleri depolama şartlarına bağlı olarak değişmektedir. Smart Fresh depolama koşullarında
depolanan ürünlerin fiziko-mekanik özellikleri, kontrollü atmosfer ve normal atmosfer
şartlarında depolanan ürünlerin fiziko-mekanik özelliklerine göre daha iyi durumda olduğu
görülmektedir. Ayrıca Starking Delicious çeşidinin fiziko-mekanik özellikleri genel olarak
Golden Delicious çeşidine göre daha yüksek bulunmuştur.
Literatür Listesi
Karaşahin Y. I., 2010. Hayward Kiwi Çeşidinin Normal ve Kontrollü Atmosfer Koşullarında Depolanması
Üzerine Araştırmalar, Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Bahçe Bitkileri A.B.D Doktora Tezi.
Mohsenin N.N., 1970. Physical Properties of Plant and seeds. Agricultural Engineers years book.
American Society of Agricultural Engineers. St. Joseph Michigan.
397
27. Tarımsal Mekanizasyon Ulusal Kongresi, 5-7 Eylül 2012, Samsun
Öğüt, H., C. Aydın, 1992. Konya Ekolojik Şartlarında Yetiştirilen Bazı Elma Çeşitlerinin Poisson Oranı ve
Elastikiyet Modüllerinin Belirlenmesi. S.Ü. Ziraat Fakültesi Dergisi Sayı:3, Cilt:2, Konya Özbek, S.,
1977. Genel Meyvecilik, Ankara Üniversitesi Basımevi, Ankara.
Özbek, S., 1977. Genel Meyvecilik, Ankara Üniversitesi Basımevi, Ankara.
Sitkei, G., 1986. Mechanics of agricultural materials. Akademiai Kiado, 487 p., Budapest, Hungary.
Watkins, C. B., 2006. The uses of 1-methylcyclopropene (1-MCP) on fruits and vegetables. Biotechnol.
Adv. 24: 389-409.
Yurtlu, Y. B.. D. Erdoğan, 2005. Depolama Süresinin Bazı Hıyar Çeşitlerinde Mekanik Özelliklere Olan
Etkisinin Belirlenmesi. Tarım Bilimleri Dergisi 11 (3): 251- 256
398