Dopuszczalne naciski powierzchniowe korzeni marchwi można rozpatrywać z dwóch punktów widzenia. Pierwszy z nich to naciski dopuszczalne ze względu na wytrzymałość doraźną korzenia. Znajomość tej wielkości ma szczególne znaczenie w procesach przetwórczych, w których ważne jest prawidłowe rozdrobienie korzeni mar-chwi. Drugi punkt widzenia to naciski odpowiadające wytrzymałości przechowalniczej, to znaczy takiej, przy której nie ulega jeszcze uszkodzeniu mikrostruktura korzeni mar-chwi. Wielkość tych nacisków ma istotne znaczenie z punktu widzenia przechowalnictwa marchwi.
Rys. 7.51. Przykładowy wykres nacisków powierzchniowych jako funkcji obciążenia Fig. 7.51. The example graph of the surface pressures as the function of the load
Analizując wykres przedstawiający zależność nacisków powierzchniowych od wielkości odkształcenia (rys.7. 51), można zauważyć, że składa się on z trzech charakte-rystycznych fragmentów. W początkowej fazie obciążania (rys. 7.51 od ε=0 do ε=0,06) przyrost nacisków powierzchniowych ma przebieg liniowy. Sugeruje to sprężysty cha-rakter odkształceń materiału biologicznego w obrębie pojawienia się nacisków po-wierzchniowych. Przyrostowi obciążenia towarzyszy równomierny przyrost powierzchni wzajemnego oddziaływania. Na podstawie obrazów mikroskopowych można stwierdzić, że w tym zakresie obciążenia nie następują trwałe uszkodzenia tkanki roślinnej w miej-scach styku próbki z elementem obciążającym, a więc tam, gdzie występują maksymalne wartości nacisków.
Drugi fragment wykresu (rys. 7.51 od ε=0,06 do ε=0,02) charakteryzuje się wy-raźnym spadkiem nacisków powierzchniowych w miarę wzrostu odkształcenia. Wska-zuje to na pojawienie się osłabienia materiału biologicznego spowodowanego uszko-dzeniem tkanki roślinnej. Uszkodzenia te powiększają się w miarę wzrostu obciążenia, co powoduje coraz większe osłabienie materiału, a co za tym idzie wolniejszy wzrost
nacisków powierzchniowych. Potwierdzają to obrazy mikroskopowe korzenia marchwi wykonane dla tego etapu obciążania (rys. 7.47). W końcowej fazie obciążania pojawia się oddzielenie warstwy kory od rdzenia (rys. 3.1) oraz wyraźne ślady pęknięć warstwy kory w okolicach miejsc przyłożenia obciążenia, a krzywa na wykresie zbliża się asymptotycz-nie do stałej wartości nacisków. Towarzyszą temu wyraźne oznaki zniszczenia próbki.
Z praktycznego punktu widzenia możemy wyróżnić dwa charakterystyczne mo-menty na krzywej nacisków powierzchniowych jako funkcji obciążenia. Pierwszy z nich, określający naciski powierzchniowe dopuszczalne ze względu na wytrzymałość prze-chowalniczą materiału korzenia marchwi, położony jest w miejscu początku zakrzywie-nia krzywej na wykresie (rys. 7.51, punkt B). Do tego momentu nie występują trwałe uszkodzenia materiału biologicznego, a odkształcenia mają charakter sprężysty. Nie ma więc miejsc, od których mogłyby się rozpoczynać procesy gnilne. Drugi charakterystycz-ny punkt (rys. 7.51, punkt A) określa maksymalne naciski powierzchniowe, jakie może przenieść korzeń marchwi. Naciskom tym towarzyszy całkowite zniszczenie makro- i mikrostruktury korzenia marchwi.
7.5.1. Naciski dopuszczalne ze względu na wytrzymałość
doraźną
Definicja nacisków powierzchniowych dopuszczalnych ze względu na wytrzyma-łość mechaniczną korzeni marchwi jest stosunkowo łatwa do sformułowania. Najprościej można powiedzieć, że są to maksymalne naciski, jakie są możliwe do osiągnięcia w pró-bie promieniowego ściskania korzenia marchwi.
Wartość nacisków dopuszczanych ze względu na wytrzymałość doraźną można wyznaczyć na podstawie wykresu zależności nacisków powierzchniowych od odkształ-cenia próbki (rys. 7.51). W większości przebadanych próbek maksymalne naciski wy-stępują przy odkształceniu ε=0,20. Ich wartości w istotny sposób zależą od umownego modułu sprężystości warstwy kory oraz od średnicy korzenia marchwi (rys. 7.52). Przy niskich wartościach umownych modułów sprężystości (E1=8,12 MPa) dopuszczalny na-cisk powierzchniowy waha się w przedziale od p=1,0 do p=1,4 MPa w przebadanych próbkach o średnicach od φ1=23 mm, φ2=30 mm do φ3=40 mm. Przy wyższych warto-ściach modułów sprężystości (E2=9,70 MPa i E3=11,65 MPa) występuje wyraźna zależ-ność wartości nacisków dopuszczalnych od średnicy korzenia. Wartości te mieszczą się w granicach od p=1,4 MPa dla φ1=23 mm i E2=9,70 MPa do p=2,4 MPa dla φ3=40 mm i E3=11,65 MPa.
Rys. 7.52. Wartości dopuszczalnych nacisków powierzchniowych ze względu na wytrzymałość doraźną przy odkształceniu ε=0,20 (II strefa pomiarowa)
Fig. 7.52. The value of the admissible surface pressures regarding the immediate strength at the strain ε=0,20 (II measuring zone)
Rys. 7.53. Wartości dopuszczalnych nacisków powierzchniowych ze względu na wytrzymałość doraźną przy odkształceniu ε=0,20 (E2=9,70 MPa)
Fig. 7.53. The value of admissible surface pressures regarding the immediate strength at the strain ε=0,20 (E2 =9,70 MPa)
7.5.2. Naciski dopuszczalne ze względu na wytrzymałość
przechowalniczą
Wyznaczenie nacisków dopuszczalnych ze względu na wytrzymałość przecho-walniczą stwarza problemy wynikające z niejednoznaczności przyjętych kryteriów. Na wykresie zależności nacisków powierzchniowych od odkształcenia nie ma charaktery-stycznych punktów, które jednoznacznie określałyby granicę wytrzymałości przecho-walniczej. Podobnie obrazy mikroskopowe nie są w stanie odpowiedzieć na pytanie, w którym momencie rozpoczyna się proces niszczenia komórek.
W związku z tym zdecydowano się na przyjęcie umownej granicy określającej wytrzymałość przechowalniczą korzenia marchwi. Jako podstawowe kryterium przy-jęto punkt na wykresie przedstawiającym zależność nacisków powierzchniowych od odkształcenia (rys. 7.51, punkt B), w którym następuje wyraźne zakończenie prostoli-niowego fragmentu wykresu. W większości przebadanych próbek punkt ten odpowiadał odkształceniom mieszczącym się w przedziale od ε=0,05 do ε=0,06. Za przyjęciem ta-kiego kryterium przemawiają również obrazy mikroskopowe przedstawione w rozdziale 7.4. Uwzględniono również kryterium pewności wynoszące k=0,8 z uwagi na możliwość lokalnego pojawienia się odkształceń powodujących zniszczenie tkanki biologicznej.
Po rozpatrzeniu wszystkich przesłanek za naciski dopuszczalne ze względu na wytrzymałość biologiczną przyjęto naciski odpowiadające odkształceniom, przy których kończy się prostoliniowy odcinek wykresu na krzywej ściskania pomniejszone o 20%. W przebadanych próbkach odkształcenie, przy którym określano naciski dopuszczalne wynosiło ε=0,05. Wartości nacisków dopuszczalnych, biorąc pod uwagę wytrzymałość przechowalniczą, przedstawiono na rysunkach 7.54 i 7.55. Jak wynika z analizy tych wykresów naciski dopuszczalne w niewielkim stopniu zależą od własności wytrzymało-ściowych korzenia, ich średnicy, a także strefy pomiarowej i mieszczą się w przedziale od p=0,383 MPa do p=0,442 MPa.
Rys. 7.55. Wartości dopuszczalnych nacisków powierzchniowych ze względu na wytrzymałość przechowalniczą przy odkształceniu ε=0,05 (E2 =9,70 MPa)
Fig. 7.53. The value of admissible surface pressures regarding the storage performance at the strain ε=0,05 (E2 =9,70 MPa)