معرفی نویسنده

عطیه احمدی

دانشجوی ارشد بیوفیزیک (دانشگاه تربیت مدرس)

چرا قوطی های کنسرو استوانه ای ساخته می شوند؟

چرا قوطی های کنسرو استوانه ای ساخته می شوند؟

⚱️هدف قوطی های کنسرو مواد غذایی، ذخیره مواد غذایی است. بی شک برای  تولید، ذخیره و ارسال این بسته ها هزینه💵 صرف می شود. سالانه میلیارد ها قوطی مواد غذایی و نوشیدنی در سراسر جهان تولید و ارسال می شود. پس حتماً طراحی کنونی آنها برای این هدف مناسب است در غیر اینصورت ما انرژی ⚗️بسیار زیادی را  به خاطر طراحی غیر بهینه خود هدر می دهیم.

🔺چرا بسیاری از قوطی های کنسرو مواد غذایی به صورت استوانه اند؟
چرا این قوطی های کنسرو دارای نسبت ارتفاع به قطر مشخصی هستند؟
چرا استوانه؟

🔺برای مثال کره🔮 را در نظر بگیرید، اگر هدف ما بیشینه کردن حجم مواد غذایی ذخیره شده در یک قوطی است بنابراین نتیجه کار ما یک کره است. همچنین کره دارای حداقل ضریب مساحت سطحی ( نمایانگر میزان مواد مصرفی برای ساخت قوطی مورد نظر ماست) نسبت به حجم است. اما چرا ما از این نوع قوطی استفاده نمی کنیم ؟ دلایل مختلفی حاکم است مانند :
چگونه این قوطی ها را پر کنیم؟ 
مشتری چگونه این قوطی را باز کند؟
چگونه این قوطی ها را بدون لغزش در قفسه های فروشگاه ها قرار دهیم ؟
😲و ...

🔺به سراغ انواع مکعب ها 🎲 می رویم. اگر ما می خواهیم هنگام بسته بندی و کنار هم قرار دادن قوطی ها برای ارسال بیشترین کارایی را داشته باشیم مکعب ها بهترین هستند زیرا هیچگونه فضای خالی را در جعبه های ما به وجود نمی آورند. اما مکعب ها دارای زوایا و گوشه هایی هستند که نقاط  تنش و استرس اند و گرد کردن گوشه ها سعی در کاهش تنش وارده می کنند. این تنش ها، در کنسرو های مواد غذایی هنگام پخت و فرآیند های پر فشار آنها؛ در نوشابه های گاز دار 🍾هنگام فرآیند گازدار کردن به آنها وارد می شوند.
این نوع اشکال محدودیت هایی دارند اما در هنگام بسته بندی (Packing) های مکعب مستطیلی ما که تقریبا تمام بسته بندی های ما را نیز شامل می شود، بهینه ترین هستند. با این حال باز ما قوطی های مکعب شکل زیادی در قفسه ها نمی بینیم.

🔺حال نوبت به استوانه ها 💈می رسد که تولید آنها نیز نسبتا آسان است. 🆒این شکل از قوطی مقاطع گرد و دایره ای دارد و هیچ گوشه ای ندارد بنابراین شاهد حداقل تنش وارده به قوطی هستیم.
استوانه ها به خوبی در قفسه ها جای می گیرند، به راحتی قابل باز شدن هستند. در هنگام بسته بندی در جعبه ها نیز اگر چه به خوبی مکعب ها نیستند اما نسبت به کره ها بهینه تر و سازگار ترند.

🔺حال سوالی که مطرح می شود این است که، بهترین نسبت ارتفاع به قطر چیست و چرا؟🙄
با یک سری محاسبات ساده ریاضی ما این نسبت را به  دست می آوریم. ما می دانیم که مساحت و حجم یک استوانه چگونه به دست می آید.

🔺برای پیدا کردن این نسبت ما حجم یک استوانه را ثابت در نظر می گیریم و از فرمول حجم می توانیم ارتفاع را به صورت پارامتری به دست آوریم. حال سعی در حداقل کردن مساحت با داشتن همان مقدار حجم می کنیم و در فرمول مساحت به جای ارتفاع، مقدار پارامتری آن را قرار می دهیم. پس از ساده سازی اولیه از آن نسبت شعاع استوانه مشتق می گیریم و برابر صفر قرار می دهیم. نقطه به دست آمده، نقطه حداقل است. حال ما رابطه ای بین حجم و شعاع برای حداقل مساحت سطحی داریم. در نهایت از این رابطه حجم را به دست می آوریم و با فرمول حجم در ابتدای کار برابر قرار می دهیم و به این نکته می رسیم که مناسب ترین قوطی های کنسرو از نظر حداقل مساحت سطحی و بیشترین حجم آنهایی اند که ارتفاعشان دو برابر شعاع آنها باشد🔑. ( البته که دو 💈برابر شعاع همان قطر است. ) 

🔺با ذکر این نکته باز هم ما استفاده دقیق از این نسبت را در صنایع نمی بینیم که هر کدام دلیل خاص خود را دارند.
 
🔺برای مثال در قوطی های کنسرو موادی مانند مغز ها (nuts) به گونه ای این نسبت را تنظیم می کنند که انگشتان انسان👐🏻 برای برداشتن ماده غذایی راحت باشد.
بعضی از شرکت ها از نسبت طلایی ( تقریبا 1.6) برای جذاب به نظر رسیدن کالا شان استفاده می کنند که از نسبت اصلی نیز فاصله زیادی ندارد.

🔺قوطی نوشیدنی ها به گونه ای طراحی شدند که به راحتی در دست جای گیرند چه برای نوشیدن چه برای باز کردن و یک حداکثر قطری وجود دارد که یک فرد بالغ می تواند به راحتی در دست گیرد و بعد از آن برای افزایش حجم قوطی باید ارتفاع آن را افزایش 📈داد.

🔺با ذکر این موضوع و نکات حال، دید بهتری نبست به پیرامون خود و طراحی های انجام شده داریم. 🤗


📌منبع:

کلید واژه ها: # # # # #

telegram