Modeling the shape of materials and food products on the example of peanut fruit (Arachis Hypogaea l.)®

• Autorzy: Anders Andrzej , Kolankowska Ewelina , Markowski Piotr , Kaliniewicz Zdzisław , Choszcz Dariusz , Jadwisieńczak Krzysztof , Szubartowski Mirosław

Warianty tytułu

PL

Modelowanie kształtu surowców i produktów spożywczych na przykładzie owoców orzechy podziemnej (arachis hypogaea L.)®

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents two methods for acquiring information about the geometric parameters of peanut fruit. The first method involved direct measurements with the use of a caliper and geometric models (1D method). In the second method, peanuts were scanned to produce a 3D numerical model (3D method). The aim of the study was to compare the accuracy of both methods in determining the surface area and volume of peanut fruit. The comparison of two methods for determining the geometric parameters of peanuts revealed that the 3D method produced more reliable results. In the 1D method, the surface area of peanuts can be determined with the use of a sphere (M1), a model composed of a semi-spheroid and a cylinder (M6), or a model composed of a semi-ellipsoid and an elliptic cylinder (M7). A spheroid (M4) and an ellipsoid (M5) can be applied to determine the volume of peanuts in the 1D method. The relative error was below 5% when the above models were applied to measure the surface area and volume of peanuts.

PL

W artykule omówiono dwie metody pozyskiwania informacji o geometrycznych parametrach owoców orzechy podziemnej. Pierwsza to metoda pomiaru bezpośredniego, wykonana za pomocą suwmiarki i modeli geometrycznych (metoda 1D). Druga to metoda pomiaru przestrzennego modelu numerycznego otrzymanego za pomocą skanowania 3D (metoda 3D). Celem pracy była ocena wyżej wymienionych metod pomiarowych w zakresie dokładności wyznaczania pola powierzchni i objętości owoców orzechy podziemnej. Z przeprowadzonych badań na owocach orzechy podziemnej wynika, że spośród zastosowanych dwóch metod wyznaczenia parametrów geometrycznych owoców najlepsze efekty uzyskano przy metodzie 3D. Do wyznaczenia pola powierzchni owoców orzechy podziemnej metodą 1D można zastosować kulę (M1), model składający się z połowy elipsoidy obrotowej i walca (M6), model składający się z połowy elipsoidy i walca eliptycznego (M7). Wyznaczając objętość owoców orzechy podziemnej metodą 1D można wykorzystać elipsoidę obrotową (M4) i elipsoidę (M5). Wykorzystując wymienione modele do wyznaczania pola powierzchni i objętości owoców popełnia się błąd względny pomiaru mniejszy od 5%.

Słowa kluczowe

EN

modeling; peanut; measure; surface area; volume

PL

modelowanie; orzecha podziemna; pomiar; pole powierzchni; objętość

• Wydawca: Wyższa Szkoła Menadżerska
• Czasopismo: Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 2
• Strony: 79--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., fig., rys., tab.

Twórcy

autor

Anders Andrzej

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Kolankowska Ewelina

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Markowski Piotr

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Kaliniewicz Zdzisław

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Choszcz Dariusz

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Jadwisieńczak Krzysztof

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

autor

Szubartowski Mirosław

• Elektrownie Wiatrowe/Glińsk, Polska

Bibliografia

• [1]ANDERS A., P. MARKOWSKI, Z. KALINIEWICZ. 2014. „Wykorzystanie skanera 3D do badania właściwości geometrycznych nasion konopi siewnych (Cannabis Sativa L.)”. Acta Agrophysica 21 (4): 391–402.
• [2] ANDERS A., Z. KALINIEWICZ, P. MARKOWSKI. 2015. „Numerical modelling of agricultural products on the example of bean and yellow lupine seeds”. International Agrophysics 29 (4): 397–403.
• [3] BRONSZTEJN I. N., K. A. SIEMIENDIAJEW. 2004. Matematyka. Poradnik Encyklopedyczny. Warszawa: PWN: ISBN: 83-01-14261-8.
• [4] DONEV A., I. CISSE, D. SACHS, E.A. VARIANO, F.H. STILLINGER, R. CONNELLY, S. TORQUATO, P. M. CHAIKIN. 2004. “Improving the density of Jammed Disordered Packings using elipsoids”. Science 303 (5660): 990–993.
• [5]FRĄCZEK J., Z. ŚLIPEK. 2006. “Modele roślinnych struktur ziarnistych”. Inżynieria Rolnicza 12:145–154.
• [6] GHARIBZAHEDI S. M. T., S. M. MOUSAVI, M. HAMEDI, F. KHODAIYAN. 2012. „Compara-tive analysis of new Persian walnut cultivars: nut/kernel geometrical, gravimetrical, frictional and mechanical attributes and kernel chemical composition”. Scientia Horticulturae 135: 202–209.
• [7] GONI S. M., E. PURLIS, V. O. SALVADORI. 2007. “Three-dimensional reconstruction of irregu-lar foodstuffs”. Journal of Food Engineering 82 (4): 536–547.
• [8] HORABIK J., M. MOLENDA. 2003. „Makro- i mikroskopowe modele materiałów sypkich”. Acta Agrophysica 93: 17–31.
• [9] KALINIEWICZ Z., P. TYLEK, P. MARKOWSKI, A. ANDERS, T. RAWA, M. ZADROŻNY. 2012. „Determination of shape factors and volume coefficients of seeds from selected coniferous trees”. Technical Sciences 15 (2): 217–228.
• [10] KELKAR S., S. STELLA, C. BOUSHEY, M. OKOS. 2011. “Developing novel 3D measurement techniques and prediction method for food density determination”. Procedia Food Science 1: 483–491.
• [11]KONOPKA S., P. MARKOWSKI. 2016. „Metodyczne aspekty oceny rzetelności wyników badań na przykładzie pomiarów cech geometrycznych nasion fasoli”. Acta Agrophysica 23 (3): 421–432.
• [12] MARKOWSKI M., I. BIAŁOBRZEWSKI, A. MODRZEWSKA. 2010. „Kinetics of spouted-bed drying of barley: Diffusivities for sphere and ellipsoid”. Journal of Food Engineering 96: 380–387.
• [13] MeshLab Visual Computing Lab – ISTI – CNR, 2013.http://meshlab.sourceforge.net.
• [14] MIESZKALSKI L. 2016. „Matematyczne modelowanie kształtu podstawowych części morfologicznych cebuli cukrowej (Allium cepa L.)”. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 1: 40–46.
• [15]NextEngine User Manual, 2010. http://www.nextengi-ne.com.
• [16]NGUYEN T. T., D. C. SLAUGHTER, N. MAX, J. N. MALOOF, N. SINHA. 2015. “Structured light-based 3D reconstruction system for plants”. Sensors 15: 18587–18612.
• [17] POLO M. E., A. M. FELICISIMO. 2012. “Analysis of unertainty and repeatability of a low-cost 3D laser scanner”. Sensors 12: 9046–9054.
• [18] RABIEJ M. 2012. „Statystyka z programem Statistica.” Gliwice: Wydawnictwo Helion. ISBN: 978-83-246-4110-9.
• [19] RAHMI U., E. FERRUH. 2009. „Potential use of 3-dimensional scanners for food process modeling”. Journal of Food Engineering 93: 337–343.
• [20] RAWA T. 2012. Metodyka wykonywania inżynierskich i magisterskich prac dyplomowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, ISBN: 978-83-7299-752-4.
• [21] TYLEK P. 2012. „Wielkość i kształt jako cechy rozdzielcze nasion dębu szypułkowego (Quercus robur L.)”. Acta Agrophysica: 19 (3), 673–687.
• [22] VERBOVEN P., J. DE BAERDEMAEKER, B.M. NICOLAI. 2004. “Using computational fluid dynamics to optimize thermal processes”. Richard-son, P. (Ed.), Improving the Thermal Processing of Foods. CRC Press, Boca Raton, FL: 82–102

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).