5. Discussion and conclusion
The above experimental data and theoretical analysis elucidated the relationship between the increase in temperature and increase in skin stress. Quantifying the dynamic temperature-dependent stress developed in tomato skin is vital for accurate analysis of peel cracking. From an engineering point of view, the surface layer of tomato pericarp can be modeled as a porous media since it consists of solid cellular tissues with voids in between. The total stress in the dermal layer can be decompose into effective stress assigned on the cellular skeleton and pore pressure formed in the void space (Ho et al., 2013 and Datta, 2007). Further in-depth study of stress generation could be coupled with transport phenomena in the porous tissue of tomato surface layer, including the diffusion of cytosolic fluid and its capillary effects. Prediction of the time and temperature at which peel cracking will occur is affected by several other factors in the practical infrared peeling process, such as variable tomato shape and size, skin thickness, and skin permeability. For simplicity, in this study the peeling mechanism was modeled using a spherical tomato with uniform temperature and thickness. For the actual elongated shape of processing-tomato, the horizontal stress in the hoop direction is supposed to be greater than the vertical stress in the meridional direction due to the non-axial symmetry (Considine and Brown, 1981 and Timoshenko et al., 1959). According to the theory of thin-walled shell behavior, cracking of a prolate spheroid type of shape is most likely to occur in the longitudinal direction (stem-blossom axis direction) at a 45° incline. This theoretical rupture pattern agrees well with the pattern of observed peel cracking. Hence, the effect of different tomato shapes should be given particular attention in further investigations.
Skin permeability is another important factor to consider for a complete explanation of the infrared peeling mechanism. Small bubbles formed by water vapor were experimentally observed at the stem scar in the last stage of infrared heating. These bubbles indicate that the tomato skin still functions as a vapor barrier before rupture. If the skin was completely permeable, the skin would not be under any stress at all and bubbles would not form. It is proposed that although the skin is slightly permeable to vapor generated by infrared heating of leaking cytosolic fluids, an internal pressure under the skin membrane is generated when the rate of the pressure build-up is larger than the rate of vapor leakage through skin. Impermeable skin was assumed for the theoretical models in this study. There is a need to carry out further research to determine more accurately the vapor permeability of tomato skin.
From this study, we learnt that when the internal vapor pressure reaches a high enough level, the skin cracks because of the pressure-generated stress and reduced skin strength caused by infrared radiation. In the design of a commercial infrared dry-peeling system, a vacuum chamber could be included to increase the pressure difference across the skin membrane and thus enhance the occurrence of skin cracking. This idea was implemented and tested in a devised pilot scale infrared dry-peeling system for tomatoes. Nearly all tomatoes cracked after a sequential infrared and vacuum treatments, which validated the vacuum effect (Pan et al., 2012). According to the theoretical model used in this study, peel cracking depends on pressure difference, the skin thickness and the indenter tip radius. In practice, biological factors, such as tomato maturity and cultivar characteristic also affects the occurrence of peel-loosening and cracking.
It must note that the evolution of stress with pressure and temperature is a major but not the sole factor determining the skin separation. Responses of tomato skin to temperature increase through other multi-physical and biochemical phenomena may also contribute to the skin rupture and degradation in skin inner tissues. For example, thermal softening due to temperature increase at tomato surface may reduce the overall skin strength and lower the critical rupture stress of tomato skin, leading to an easier skin rupture. Various biochemical reactions along with the rupture of cell walls and changes in moisture and temperature occur at tomato dermal systems during infrared heating, contributing to the pronounced changes in skin’s dynamic biomechanical properties. The heterogeneity and anisotropy nature of biomechanical properties of fruit skin may play an important role in the formation of skin separation resulting from infrared heating, particularly for peel cracking. This speculation is true when extending the infrared dry-peeling technology to other fruits and vegetables with different and complex skin characteristics such as clingstone peach or Bartlett pear (Li et al., 2014). To optimize the peeling performance over different f
5 . การอภิปรายและสรุปผลดังกล่าวข้างต้นทดลองและวิเคราะห์ข้อมูลตามทฤษฎีนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นและเพิ่มความเครียดของผิว ค่าอุณหภูมิแบบไดนามิกขึ้นอยู่กับความเครียดขึ้นในผิวมะเขือเทศ เป็นสิ่งสำคัญยิ่งสำหรับการวิเคราะห์ที่ถูกต้องของเปลือกแตก จากวิศวกรรม จุดชมวิว ชั้นผิวของเปลือกหุ้มเมล็ดมะเขือเทศสามารถแบบวัสดุพรุนเนื่องจากมันประกอบด้วยเซลล์เนื้อเยื่อแข็งที่มีช่องว่างระหว่างกัน ความเครียด ทั้งหมดในชั้นผิวหนัง สามารถย่อยสลายลงในโทรศัพท์มือถือที่มีความเครียดให้โครงกระดูกและแรงดันที่เกิดขึ้นในช่องว่าง ( โฮ et al . , 2013 และตตา , 2007 ) การศึกษาเชิงลึกเพิ่มเติมของรุ่นความเครียดสามารถผนวกกับปรากฏการณ์ขนส่งในเนื้อเยื่อพรุนของชั้นผิวมะเขือเทศ รวมทั้งการแพร่กระจายของของไหล cytosolic ของเส้นเลือดฝอยและผลกระทบ คำทำนายของเวลาและอุณหภูมิที่เปลือกแตกจะเกิดขึ้นเป็นผลกระทบจากปัจจัยอื่น ๆหลายในการปฏิบัติอินฟราเรดปอกเปลือกกระบวนการ เช่น มะเขือเทศ ตัวแปร และ รูปร่าง ขนาด ความหนาของผิวและซึมผ่านผิวหนัง สำหรับความเรียบง่ายในการศึกษานี้ถูกออกแบบโดยใช้กลไกการปอกเปลือกมะเขือเทศทรงกลมกับอุณหภูมิสม่ำเสมอและความหนา สำหรับ จริง ยาว รูปร่างของแปรรูปมะเขือเทศ ความเครียดในแนวนอนในห่วงทิศทางที่ควรจะเป็นมากกว่าแนวตั้งความเครียดในทิศทาง meridional เนื่องจากไม่ใช่แกนสมมาตร ( considine และสีน้ำตาล , 1981 และไว้ Timoshenko et al . , 1959 ) ตามทฤษฎีพฤติกรรม เปลือกบาง ถอดรหัสของอุลตร้าซีรีส์ชนิดของรูปร่างมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นในทิศทางตามยาว ( ต้นดอกแกนทิศทางที่เอียง 45 องศา . ทฤษฎีนี้แตกลาย เห็นด้วยกับรูปแบบและเปลือกแตก ดังนั้น ผลของมะเขือเทศรูปร่างแตกต่างกันควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษในการสอบสวนต่อไปการซึมผ่านผิวหนังเป็นอีกปัจจัยที่สำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับคำอธิบายที่สมบูรณ์ของอินฟราเรดลอกกลไก ฟองเกิดจากไอน้ำมีขนาดเล็ก โดยสังเกตที่ขั้วแผลเป็นในขั้นตอนสุดท้ายของความร้อนอินฟราเรด ฟองเหล่านี้บ่งชี้ว่า มะเขือเทศแล้วผิวยังฟังก์ชันเป็นไออุปสรรคก่อนที่จะแตกได้ ถ้ามันซึมผิว ผิวจะไม่ต้องอยู่ภายใต้ความเครียดใด ๆและฟองจะไม่ฟอร์ม ขอเสนอว่า แม้ว่าผิวจะซึมเล็กน้อยที่สร้างขึ้นโดยอินฟราเรดความร้อนของไอน้ำรั่ว cytosolic ของเหลว , ความดันภายในใต้ผิวเมมเบรนจะถูกสร้างขึ้นเมื่ออัตราความดันสร้างขึ้นมีขนาดใหญ่กว่าอัตราของไอรั่วซึมผ่านผิวหนัง ผิวผ่านสมมติสำหรับแบบจำลองทางทฤษฎีในการศึกษานี้ มีความต้องการที่จะดำเนินการวิจัยต่อไปเพื่อตรวจสอบถูกต้องไอการซึมผ่านผิวมะเขือเทศจากการศึกษาครั้งนี้ เราได้เรียนรู้ว่าเมื่อแรงดันไอน้ำภายในถึงระดับที่สูงเพียงพอ ผิวรอยแตกเนื่องจากความดันที่สร้างความเครียดและลดความแข็งแรงของผิวที่เกิดจากการแผ่รังสีอินฟราเรด ในการออกแบบโฆษณาอินฟราเรดแห้งลอกระบบสูญญากาศ สามารถรวมเพื่อเพิ่มความดันแตกต่างทั่วผิวเมมเบรนและจึงเพิ่มการเกิดผิวแตก ความคิดนี้ถูกใช้ในการสร้างและทดสอบนำร่องระบบอินฟราเรดแห้งปอกเปลือกมะเขือเทศ มะเขือเทศเกือบทั้งหมดแตกหลังจากการรักษาและระบบอินฟราเรดสูญญากาศสูญญากาศ ซึ่งตรวจสอบผล ( แพน et al . , 2012 ) ตามทฤษฎีแบบจำลองที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ เปลือกแตก ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความดัน , ผิวหนาและ indenter ปลายรัศมี ในการปฏิบัติทางชีวภาพ ปัจจัย เช่น อายุ และลักษณะพันธุ์มะเขือเทศยังมีผลต่อการลอกหลุด และถอดต้องทราบว่า วิวัฒนาการของความเครียดกับความดันและอุณหภูมิเป็นหลัก แต่ไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่กำหนดผิวแยก การตอบสนองของมะเขือเทศผิวเพื่อเพิ่มอุณหภูมิผ่านปรากฏการณ์ทางกายภาพและทางชีวเคมีหลายอื่น ๆนอกจากนี้ยังอาจส่งผลให้ผิวแตกและการย่อยสลายในเนื้อเยื่อชั้นในของผิวหนัง ตัวอย่างเช่น การอาศัย เนื่องจากอุณหภูมิความร้อนเพิ่มขึ้นในผิวมะเขือเทศอาจลดความแข็งแรงของผิวโดยรวม และลดการแตกของผิว ความเครียด มะเขือเทศ นําไปง่ายผิวแตกได้ ปฏิกิริยาชีวเคมีต่างๆ พร้อมกับการแตกของผนังเซลล์ และการเปลี่ยนแปลงของความชื้นและอุณหภูมิที่เกิดขึ้นในระบบในช่วงมะเขือเทศเนื้อความร้อนอินฟราเรด มีผลต่อการออกเสียงการเปลี่ยนแปลงของผิวแบบไดนามิกค่าคุณสมบัติ ที่สามารถและแอนไอโซโทรปีธรรมชาติคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของผิวผลอาจมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของผิวที่เกิดจากความร้อนอินฟราเรด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับเปลือกแตก ข่าวนี้เป็นจริง เมื่อขยายเทคโนโลยีอินฟราเรดบริการปอกผลไม้อื่น ๆและผักต่าง ๆและซับซ้อน ลักษณะผิว เช่น clingstone พีช หรือ แพร์ Bartlett ( Li et al . , 2010 ) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการลอกงานที่แตกต่างกันกว่า F
การแปล กรุณารอสักครู่..
