Неразрушающий оптический способ оценки зрелости плодов
Владельцы патента RU 2453106:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства имени И.В. Мичурина (ГНУ ВНИИС) Россельхозакадемии (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе проводят оценку физических характеристик ткани путем измерения когерентности оптического потока, отраженного от поверхности плода. При этом, чем ниже когерентность, тем выше степень зрелости плодов. Способ позволяет уменьшить трудоемкость и обеспечивает сохраннность плодов для дальнейшего наблюдения или использования. 1 ил., 2 табл., 2 пр.
Способ относится к сельскому хозяйству и позволяет количественно оценить зрелость плодов без нарушения их целостности, а также регистрировать динамику изменения зрелости плодов в процессе хранения.
В настоящее время наиболее распространенным и общепринятым инструментальным измерением зрелости плодов является измерение их твердости с помощью пенетрометра. Твердость является важным физико-механическим свойством плодов, с помощью которого проводят оценку потенциала лежкоспособности, степени зрелости, качества различных фруктов и овощей, а также оптимизацию агротехнических приемов выращивания и режимов хранения [1, 4]. Однако данный метод имеет ряд недостатков, основным из которых является контактный, разрушающий характер измерений и его высокая трудоемкость [2-4].
Целью данного изобретения является уменьшение трудоемкости и сохранение плодов для дальнейшего наблюдения или использования. Способ заключается в том, что определение зрелости проводят на основании установленной экспериментальным путем связи между зрелостью плодов и когерентностью оптического потока, отраженного от их поверхности. Когерентность оптического потока определяют с помощью интерферометра, при этом угол падения оптического потока на исследуемый объект должен быть близок к нормальному, а изменяемая зона поверхности плода не должна иметь каких-либо видимых признаков болезней или механических повреждений. О зрелости плодов судят по когерентности отраженного потока, при этом, чем больше когерентность, тем выше твердость и тем меньше степень зрелости.
Пример 1. Способ был применен для инструментальной оценки степени зрелости плодов груши, томатов, абрикоса. Для этого по органолептическим признакам отбирали по 15 зрелых и незрелых плодов каждого вида и проводили сначала измерение когерентности отраженного лазерного излучения с помощью интерферометра (длина волны 650 нм, диаметр луча 1,5 мм, плотность мощности 350 Вт/м2) в нескольких точках вдоль по экваториальной линии плода, а затем твердость тех же самых плодов измеряли с помощью пенетрометра. Как видно из таблицы 1, данные по твердости плодов, оцененной с помощью разрушающего метода, хорошо согласуются с данными неразрушающего оптического метода.
Пример 2. Регистрация динамики изменения зрелости в процессе ускоренного дозаривания плодов груши. Выборку из 20 плодов груши сорта Елена (зимнего срока созревания) в декабре снимали с хранения в холодильнике с регулируемой атмосферой (0…-1°С), помещали в помещение с комнатной температурой (+18…22°С) и каждые 24 часа регистрировали когерентность (аналогично примеру 1) в течение 10 суток (Рис.1). Твердость плодов с помощью пенетрометра измеряли трижды: в начале, середине и в конце опыта (Таблица 2). График демонстрирует немонотонный характер созревания, что может быть связано с кооперативным характером биохимических изменений внутри тканей.
Благодаря неразрушающему характеру оценок с помощью предлагаемого метода его можно использовать для регистрации динамики изменения твердости плодов, что очень важно при оптимизации режимов длительного и краткосрочного хранения, определения точных (критических) температурных и временных параметров дозаривания, выявления потенциала лежкоспособности и т.п. При этом плоды полностью сохраняют свои потребительские свойства, поскольку измерения оптическим методом проводятся без нанесения каких-либо повреждений.
Литература
1. Франчук Е.П. Товарные качества плодов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 269 с.
2. Measurement of the quality of apple. - Recommendations of an EEC Working group. - Brussels, 1985. - 25 p.
3. Ильинский А.С., Карпов С.Б. Твердость фруктов и методические основы ее измерения с помощью пенетрометра // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. - №5. - С.50-51.
4. Birnenanbau interiert und biologisch. - Eugen Ulmer RG, 2005. - 162 p.
| Таблица 1 | ||||
| Результаты инструментальных измерений степени зрелости плодов. Данные представлены в виде: средняя ± ср.кв. ошибка | ||||
| Тип плодов, сорт | Незрелые плоды | Зрелые плоды | ||
| Когерентность, % | Твердость, кг/см2 | Когерентность, % | Твердость, кг/см2 | |
| Груша: | ||||
| Красавица Черненко | 16,2±1,7 | 6,8±0,4 | 3,83±1,4 | 1,2±0,34 |
| Августовская Роса | 13,9±0,8 | 4,6±0,4 | 3,65±0,7 | 0,65±0,05 |
| Осеннее Яковлева | 11,8±2,2 | 4,4±0,4 | 6,3±0,7 | 1,5±0,22 |
| Январская | 14,5±2,8 | 5,8±0,4 | 7,2±0,8 | 1,2±0,35 |
| Томат: | ||||
| Новичок | 33,07±1,02 | 5,74±0,2 | 11,69±0,49 | 2,03±0,09 |
| Абрикос: | ||||
| Форма 2-2-46 | 12,53±0,37 | 2,9±0,17 | 9,62±0,57 | 1,48±0,17 |
| Таблица 2 | |||
| Измерение твердости и когерентности светорассеяния плодов груши сорта Елена в процессе ускоренного дозаривания при комнатной температуре | |||
| Длительность дозаривания при комнатной температуре | Разрушающий метод | Неразрушающий метод | |
| Твердость плодов с кожицей, кг/см2 | Твердость мякоти, кг/см2 | Когерентность отражения, % | |
| 1 час | 9,45±0,26 | 6,35±0,18 | 11,2±1,7 |
| 150 часов | 4,86±0,15 | 3,65±0,22 | 7,4±0,8 |
| 320 часов | 4,4±0,2 | 3,17±0,17 | 4,9±0,7 |
Способ оценки зрелости плодов, заключающийся в измерениях физических характеристик ткани, отличающийся тем, что оценку зрелости осуществляют путем измерения когерентности оптического потока, отраженного от поверхности плода, при этом чем ниже когерентность, тем выше степень зрелости плодов.
