Published July 1, 2020 | Version v1
Publication Metadata-only

Comparative analysis of moisture-dependent physical and mechanical properties of two varieties of African star apple (Chrysophyllum albidum) seeds relevant in engineering design

Creators

  • 1. University of Uyo
  • 2. Akwa Ibom State University

Description

This study was conducted to investigate and compare the engineering properties of two varieties [big (Udara) and small (Nwannu)] of African star apple (Chrysophyllum albidum) seeds in Nigeria. The objectives were to determine the effect of moisture on some moisture-dependent physical and mechanical properties of the Udara and Nwannu seeds. The parameters considered were geometric (axial dimensions, mean diameters, surface area, sphericity, aspect ratio, and volume), gravimetric (bulk and true densities, 1,000 seed mass and porosity), frictional (angle of repose and static coefficient of friction) and mechanical (rupture force, rupture energy and deformation at rupture point) properties of the seeds in the moisture content range of 3.00–18.03% (w.b.). It was observed that moisture content have a significant effect on all the engineering properties studied at p ≤ 0.05. The result also revealed that the angle of repose of Udara seed was higher than Nwannu seed. The coefficient of static friction of the star apple seeds was greatest on the galvanized sheet surface, 0.526 for Nwannu seed and lowest on the aluminum surface, 0.210 for udara seed. The coefficient of static friction was higher on all surfaces for Nwannu seed than for Udara seed. The force required to rupture the seed, the rupture energy, and the deformation at rupture point of Udara and Nwannu seeds decreased with increase in moisture content for horizontal (x), transversal (y) and vertical (z) loading direction. The transverse position showed the highest values of rupture force for both, Udara and Nwannu seed, but higher in Udara than Nwannu variety. The lowest rupture force was obtained during horizontal loading for the two varieties but lower in Nwannu than Udara seed. Similar results were obtained for rupture energy. The vertical loading position indicated the highest deformation at rupture point for both, Udara and Nwannu seed, but higher in Udara than Nwannu, while, the lowest deformation at rupture point was recorded in transverse loading for the two varieties, but lower in Nwannu than Udara seed. Properties of kernels, grains, and seeds are essential in the development of equipment for transportation, handling, and processing.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أجريت هذه الدراسة للتحقيق ومقارنة الخصائص الهندسية لنوعين [كبير (أودارا) وصغير (نوانو)] من بذور التفاح النجمي الأفريقي (كريسوفيلوم البيدوم) في نيجيريا. كانت الأهداف هي تحديد تأثير الرطوبة على بعض الخصائص الفيزيائية والميكانيكية المعتمدة على الرطوبة لبذور أودارا ونوانو. كانت المعلمات التي تم النظر فيها هندسية (الأبعاد المحورية، ومتوسط الأقطار، ومساحة السطح، والكروية، ونسبة العرض إلى الارتفاع، والحجم)، وقياس الجاذبية (الكثافة الظاهرية والحقيقية، وكتلة البذور والمسامية 1000)، والاحتكاك (زاوية الاسترخاء ومعامل الاحتكاك الثابت) والميكانيكية (قوة التمزق، وطاقة التمزق والتشوه عند نقطة التمزق) خصائص البذور في نطاق محتوى الرطوبة من 3.00-18.03 ٪ (w.b.). لوحظ أن محتوى الرطوبة له تأثير كبير على جميع الخصائص الهندسية التي تمت دراستها عند p ≤ 0.05. وكشفت النتيجة أيضًا أن زاوية راحة بذرة أودارا كانت أعلى من بذرة نوانو. كان معامل الاحتكاك الساكن لبذور التفاح النجمي أكبر على سطح الصفائح المجلفنة، 0.526 لبذور نوانو وأدنى على سطح الألومنيوم، 0.210 لبذور أودارا. كان معامل الاحتكاك الساكن أعلى على جميع الأسطح لبذور نوانو منه لبذور أودارا. انخفضت القوة المطلوبة لتمزيق البذرة، وطاقة التمزق، والتشوه عند نقطة التمزق لبذور أودارا ونوانو مع زيادة محتوى الرطوبة لاتجاه التحميل الأفقي (x) والمستعرض (y) والرأسي (z). أظهر الموضع العرضي أعلى قيم قوة التمزق لكل من بذرة أودارا ونوانو، ولكن أعلى في أودارا من صنف نوانو. تم الحصول على أقل قوة تمزق أثناء التحميل الأفقي للصنفين ولكنها أقل في نوانو من بذور أودارا. تم الحصول على نتائج مماثلة لطاقة التمزق. يشير موضع التحميل الرأسي إلى أعلى تشوه عند نقطة التمزق لكل من بذرة أودارا ونوانو، ولكنه أعلى في أودارا من نوانو، بينما تم تسجيل أدنى تشوه عند نقطة التمزق في التحميل العرضي للصنفين، ولكنه أقل في نوانو من بذرة أودارا. تعد خصائص الحبوب والحبوب والبذور ضرورية في تطوير معدات النقل والمناولة والمعالجة.

Translated Description (French)

Cette étude a été menée pour étudier et comparer les propriétés techniques de deux variétés [grandes (Udara) et petites (Nwannu)] de graines de pomme étoilée africaine (Chrysophyllum albidum) au Nigéria. Les objectifs étaient de déterminer l'effet de l'humidité sur certaines propriétés physiques et mécaniques dépendantes de l'humidité des graines d'Udara et de Nwannu. Les paramètres considérés étaient les propriétés géométriques (dimensions axiales, diamètres moyens, surface, sphéricité, rapport d'aspect et volume), gravimétriques (masses volumiques apparentes et vraies, masse et porosité des graines de 1 000), de frottement (angle de repos et coefficient de frottement statique) et mécaniques (force de rupture, énergie de rupture et déformation au point de rupture) des graines dans la plage de teneur en humidité de 3,00 à 18,03 % (m.b.). Il a été observé que la teneur en humidité a un effet significatif sur toutes les propriétés techniques étudiées à p ≤ 0,05. Le résultat a également révélé que l'angle de repos de la graine d'Udara était plus élevé que celui de la graine de Nwannu. Le coefficient de frottement statique des graines de pomme étoilées était le plus élevé sur la surface de la feuille galvanisée, 0,526 pour la graine de Nwannu et le plus faible sur la surface d'aluminium, 0,210 pour la graine d'udara. Le coefficient de frottement statique était plus élevé sur toutes les surfaces pour la graine de Nwannu que pour la graine d'Udara. La force nécessaire pour rompre la graine, l'énergie de rupture et la déformation au point de rupture des graines d'Udara et de Nwannu diminuaient avec l'augmentation de la teneur en humidité dans les directions de chargement horizontale (x), transversale (y) et verticale (z). La position transversale a montré les valeurs les plus élevées de force de rupture pour les graines Udara et Nwannu, mais plus élevées dans la variété Udara que dans la variété Nwannu. La force de rupture la plus faible a été obtenue lors du chargement horizontal pour les deux variétés mais plus faible en Nwannu que la graine d'Udara. Des résultats similaires ont été obtenus pour l'énergie de rupture. La position de chargement verticale indiquait la déformation la plus élevée au point de rupture pour les deux variétés, Udara et Nwannu, mais plus élevée à Udara qu'à Nwannu, tandis que la déformation la plus faible au point de rupture était enregistrée dans le chargement transversal pour les deux variétés, mais plus faible à Nwannu qu'à Udara. Les propriétés des grains et des graines sont essentielles dans le développement des équipements de transport, de manutention et de transformation.

Translated Description (Spanish)

Este estudio se realizó para investigar y comparar las propiedades de ingeniería de dos variedades [grande (Udara) y pequeña (Nwannu)] de semillas de manzana estrella africana (Chrysophyllum albidum) en Nigeria. Los objetivos fueron determinar el efecto de la humedad en algunas propiedades físicas y mecánicas dependientes de la humedad de las semillas de Udara y Nwannu. Los parámetros considerados fueron las propiedades geométricas (dimensiones axiales, diámetros medios, área superficial, esfericidad, relación de aspecto y volumen), gravimétricas (densidades aparente y verdadera, masa y porosidad de 1.000 semillas), friccionales (ángulo de reposo y coeficiente estático de fricción) y mecánicas (fuerza de ruptura, energía de ruptura y deformación en el punto de ruptura) de las semillas en el rango de contenido de humedad de 3.00-18.03% (w.b.). Se observó que el contenido de humedad tiene un efecto significativo en todas las propiedades de ingeniería estudiadas a p ≤ 0.05. El resultado también reveló que el ángulo de reposo de la semilla de Udara era mayor que el de la semilla de Nwannu. El coeficiente de fricción estática de las semillas de manzana estrellada fue mayor en la superficie de la lámina galvanizada, 0.526 para la semilla de Nwannu y menor en la superficie de aluminio, 0.210 para la semilla de udara. El coeficiente de fricción estática fue mayor en todas las superficies para la semilla de Nwannu que para la semilla de Udara. La fuerza requerida para romper la semilla, la energía de ruptura y la deformación en el punto de ruptura de las semillas de Udara y Nwannu disminuyeron con el aumento del contenido de humedad para la dirección de carga horizontal (x), transversal (y) y vertical (z). La posición transversal mostró los valores más altos de fuerza de ruptura tanto para la semilla de Udara como para la de Nwannu, pero más altos en Udara que en la variedad de Nwannu. La fuerza de ruptura más baja se obtuvo durante la carga horizontal para las dos variedades, pero menor en la semilla de Nwannu que en la de Udara. Se obtuvieron resultados similares para la energía de ruptura. La posición de carga vertical indicó la deformación más alta en el punto de ruptura tanto para la semilla de Udara como para la de Nwannu, pero más alta en Udara que en Nwannu, mientras que la deformación más baja en el punto de ruptura se registró en la carga transversal para las dos variedades, pero más baja en Nwannu que en la semilla de Udara. Las propiedades de los granos, granos y semillas son esenciales en el desarrollo de equipos para el transporte, manejo y procesamiento.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل مقارن للخصائص الفيزيائية والميكانيكية المعتمدة على الرطوبة لنوعين من بذور التفاح النجمي الأفريقي (Chrysophyllum albidum) ذات الصلة بالتصميم الهندسي
Translated title (French)
Analyse comparative des propriétés physiques et mécaniques dépendantes de l'humidité de deux variétés de graines de pomme étoilée africaine (Chrysophyllum albidum) pertinentes pour la conception technique
Translated title (Spanish)
Análisis comparativo de las propiedades físicas y mecánicas dependientes de la humedad de dos variedades de semillas de manzana estrella africana (Chrysophyllum albidum) relevantes en el diseño de ingeniería

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3006018267
DOI
10.1016/j.sciaf.2020.e00303

Is supplement to
https://openalex.org/W4388214131 (Other)
https://openalex.org/W3097177362 (Other)
https://openalex.org/W3092036555 (Other)
https://openalex.org/W3030872022 (Other)
https://openalex.org/W2946183543 (Other)
https://openalex.org/W2796252709 (Other)
https://openalex.org/W2780792979 (Other)
https://openalex.org/W2265338294 (Other)
https://openalex.org/W2079297652 (Other)
https://openalex.org/W1986963623 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1492873435
  • https://openalex.org/W1516336914
  • https://openalex.org/W1602064864
  • https://openalex.org/W171258429
  • https://openalex.org/W1972241129
  • https://openalex.org/W1989267503
  • https://openalex.org/W1997019099
  • https://openalex.org/W2006639654
  • https://openalex.org/W2007288801
  • https://openalex.org/W2013057478
  • https://openalex.org/W2016124376
  • https://openalex.org/W2017092417
  • https://openalex.org/W2021972467
  • https://openalex.org/W2027465443
  • https://openalex.org/W2027493911
  • https://openalex.org/W2039515668
  • https://openalex.org/W2045280766
  • https://openalex.org/W2064323966
  • https://openalex.org/W2066541771
  • https://openalex.org/W2066984439
  • https://openalex.org/W2079131452
  • https://openalex.org/W2079644253
  • https://openalex.org/W2097927307
  • https://openalex.org/W2098495972
  • https://openalex.org/W2105791033
  • https://openalex.org/W2141366879
  • https://openalex.org/W2154615112
  • https://openalex.org/W2161818135
  • https://openalex.org/W2184257882
  • https://openalex.org/W2185993987
  • https://openalex.org/W2186377223
  • https://openalex.org/W2190671507
  • https://openalex.org/W2319185116
  • https://openalex.org/W2326953890
  • https://openalex.org/W2987414478
  • https://openalex.org/W3000901610
  • https://openalex.org/W3125180060
  • https://openalex.org/W3216569214
  • https://openalex.org/W4230415337
  • https://openalex.org/W4234841326
  • https://openalex.org/W4249325950
  • https://openalex.org/W4285719527