Investigation of the effect of moisture content, velocity and time of loading on breakage susceptibility of rice grain using a modified impact tester

Rahmani, Hadi and Afkari Sayyah, Amir Hossein and Rasekh, Mansour and Askari-Ardeh, Ezzat Allah (2011) Investigation of the effect of moisture content, velocity and time of loading on breakage susceptibility of rice grain using a modified impact tester. Other thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
کامل ).pdf

Download (498kB)
Official URL:


In cereals, rice is one of the most important food grains for about two thirds of the world population. This product greatly is affected by static and dynamic forces, in various stages of harvesting, handling and processing, like other agricultural commodities. After milling operations, many flaws and cracks are produced in the kernels texture which reduces grain quality, especially in terms of the final product. Therefore, in this study a mechanical method was used for determining the quality of white rice grain for detecting these flaws and cracks, indirectly, by designing and fabricating a centrifugal impact tester. Then, the effect of three factors including moisture content, duration of impact loading and rotational speed were investigated on grain breakage (%) in Hashemi variety. initial moisture content of the bulk samples were equal to 9% (w.b.), then by adding a measured amount of distilled water to the samples three levels of 10.5, 12, 13.5% were obtained. Five levels of duration of impact loading including 10, 20, 40, 80 and 160 seconds were considered according to the primary laboratory tests. An inverter was used to control the rotational speed of the device and five different rotational speed of 1000, 2000, 3000, 4000 and 5000 rpm were applied on bulk samples according to defined treatments. Initially, calibration was done for rotational speed based on inductive frequency by means of a proximity sensor. Centrifugal experiments were carried out in 5 replicates on 15 g weighted samples. The results of this research indicated the effect of all three factors of duration of loading; moisture content and rotational speed were significant on rice grain breakage, at 1% of statistical probability level. Lowest breakage rate was achieved at 1000 rpm, 10 seconds loading duration and 9% of MC. Based on the results, by increasing the levels of moisture content, duration of loading and rotational speed the percent of breakage was increased, hence, the BSI (breakage susceptibility index) was increased too. The results indicated that the rotational speed of 1000 rpm and less, and rotational speed of 5000 rpm and more are not suitable for this kind of test practically, due to very little and very much breakage rate, respectively. Finally, the speed of 4000 rpm, duration of 80 seconds with 9% moisture content, based on breakage rate between at least 23 and 67 percent, with average of 53 percent of breakage was recognized as the best condition for centrifugal impact test. In the second part of this research, the possibility of using machine vision techniques to estimate the percentage of rate of breakage was investigated. For this purpose, by using two types of lighting (from the top and below), different functions of the morphology, Otsu's color box, and watershed operator the analysis was done. The numbers of grains used in each bulk sample for preparing the images were 40, 80, 120, 160 and 200 (in five levels as a independent variable). The results of analysis of variance showed that both the type of lighting and number of grains in the samples were significant at 1% statistical level on accuracy of estimation. The results indicated that in the samples with less than 120 grains the discrimination and so the estimation was more accurate.

Item Type: Thesis (Other)
Persian Title: بررسي اثررطوبت، سرعت دوراني و مدت زمان بارگذاري بر قابليت شکست دانه¬ برنج با کمک دستگاه آزمون ضربه¬اي بهينه سازي شده
Persian Abstract: در اين پژوهش، استفاده از روشي براي تعيين کيفيت دانه¬هاي سفيد شده¬ي برنج با استفاده از آزمون گريز از مرکز مورد بررسي قرار گرفت. در اين پژوهش تاثير سه عامل رطوبت، مدت زمان بارگذاري و سرعت دوراني بر شکست دانه¬ي برنج رقم هاشمي مورد پژوهش قرار گرفتند. رطوبت اوليه¬ي دانه¬ها 9 درصد بر پايه¬ي تر اندازه گيري شد و با اضافه کردن آب مقطر به توده¬ها به سطوح رطوبتي 5/10، 12، 5/13 درصد بر پايه¬ي تر رسانيده شد. مدت زمان اعمال ضربه¬ي گريز از مرکز 10، 20، 40، 80و 160 ثانيه طبق آزمايشات اوليه در نظر گرفته شد. براي کنترل سرعت دوراني الکتروموتور از اينورتور بهره گرفته شده و سرعت¬هاي 1000، 2000، 3000، 4000 و 5000 دور بر دقيقه بر روي توده¬ها در تيمارهاي مختلف اعمال شد آزمايشات مربوط به آزمون گريز از مرکز در 5 تکرار روي تيمارهاي مختلف از نمونه¬هاي 15 گرمي انجام شدند. نتايج حاصل از تجزيه واريانس شکست بيانگر اين موضوع بود که تاثير هر سه عامل زمان، رطوبت و سرعت دوراني بر درصد شکست دانه¬ي برنج در سطح احتمال 1 درصد معني دار بودند. کمترين ميزان شکست مربوط به سرعت 1000 دور بر دقيقه، مدت زمان 10 ثانيه و رطوبت 9 درصد بود. بر اساس نتايج بدست آمده، هرچه ميزان رطوبت، زمان و سرعت دوراني بيشتر شوند شکست دانه¬ها افزايش يافته و شاخص قابليت شکست نيز بيشتر مي¬شود. در نتايج حاصله مشخص شد که سرعت 1000 دور بر دقيقه و کمتر از آن و سرعت 5000 دور بر دقيقه و بيشتر از آن براي انجام اين آزمايش به ترتيب به¬دليل شکست کم و شکست زياد مناسب نمي¬باشند. در نهايت سرعت 4000 دور بر دقيقه با رطوبت 9 درصد بر پايه¬ي تر با شکست حداقل 23 درصد و حداکثر 67 درصد در مدت زمان 80 ثانيه با 53 درصد شکست، بر مبناي شکست 50 درصدي به¬عنوان بهترين شرايط آزمون شناخته شد. در بخش دوم اين پژوهش بدليل تسهيل در انجام آزمون و نيز کاهش زمان آزمون به بررسي امکان استفاده از تکنيک ماشين بينايي براي تخمين درصد شکست پرداخته شد. بدين منظور از دو نوع روش نور پردازي(از بالا و پايين)، از جعبه¬ي نور پردازي و توابع ريخت شناسي، جعبه رنگ otsu، و عملگر Watershed استفاده شد. تعداد دانه¬هاي مورد استفاده در توده براي تهيه¬ي تصاوير 40، 80، 120، 160و 200 عدد بودند. که از توده¬ي با درصد شکست 47 درصد بصورت کاملا تصادفي انتخاب مي¬شدند. نتايج حاصل از تجزيه واريانس نشان داد که تاثير هر دو عامل نوع نورپردازي و تعداد دانه¬هاي توده در تخمين درصد شکست در سطح 1 درصد معني¬دار است. در مقايسه نوع نورپردازي، در توده¬هاي کمتر از 120 دانه نورپردازي از بالا داراي دقت بيشتري در شناسايي و تفکيک دانه¬ها مي¬باشد. اما در تعداد دانه¬هاي بيش از 120 دانه نور پردازي از پايين دقت بيشتري در تفکيک و جدا سازي دانه¬ها دارد. تعداد دانه¬ي مناسب براي اين آزمايش ميزان 200 دانه، با نور پردازي از پايين با فاصله 20 سانتيمتري دوربين تا سطح توده بود.
Afkari Sayyah, Amir HosseinUNSPECIFIED
Rasekh, MansourUNSPECIFIED
Askari-Ardeh, Ezzat AllahUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Mechanical Engineering
Date Deposited: 13 Jul 2019 09:45
Last Modified: 13 Jul 2019 09:45

Actions (login required)

View Item View Item