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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к волоконно-оптическим устройствам (сенсорам), предназначенным для анализа состава и концентрации газообразных и жидких веществ, а также тонких слоев молекул, на основе планарных и цилиндрических полых световодов, включая полые микроструктурированные волноводы.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фотометрии для контроля агрегационной способности частиц коллоидных систем в широких областях техники. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для исследования оптических неоднородностей в прозрачных средах и получения изображения градиентных объектов.

Изобретение относится к методам исследования свойств материалов, предназначенных преимущественно для объемной голографической записи информации. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптико-электронным приборам, основанным на методе Фуко-Теплера и используемым для исследования градиента показателя преломления оптически прозрачных сред (жидкостей, газов).

Изобретение относится к бесконтактным оптическим методам измерения физических параметров прозрачных объектов. .

Изобретение относится к оптическим теневым приборам, осуществляющим анализ теневой картины. .

Изобретение относится к измерительной технике в оптике, основанной на интерференции света, преимущественно к устройствам для измерения радиационно- и фотоиндуцированных изменений показателя преломления прозрачных сред, возникающих в результате внешнего воздействия, и может быть использовано при исследовании воздействия на оптические материалы высокоскоростных потоков частиц различного происхождения, а также потоков мощного электромагнитного излучения от мягкого рентгена до дальнего ИК.

Изобретение относится к области исследования оптическими методами прозрачных неоднородностей и может быть использовано при анализе гидродинамических явлений, изучении конвективных потоков при теплообмене, контроле качества оптического стекла и т.д.

Изобретение относится к способам определения кристаллизации и образования льда тяжелых изотопных видов воды в природной, при ее равномерном охлаждении, и применяется в датчиках кристаллизации установок разделения легкой и тяжелых вод.

Изобретение относится к обнаружению дефектов газо- и нефтепроводов на основании многомерных спектральных характеристик каждой мишени. .

Изобретение относится к области техники спектроскопического измерения концентрации веществ (в том числе экологически вредных) в различных агрегатных состояниях автоматическими аналитическими методами, особенно применительно к природным условиям.

Изобретение относится к области лазерной спектроскопии и спектрального анализа, а именно к области применения перестраиваемых полупроводниковых лазеров, и может быть использовано для одновременной диагностики абсолютного и относительного содержания окислов углерода CO и CO2 в газообразной среде, для мониторинга содержания окислов углерода CO и CO2, например, в выдыхаемом воздухе, в атмосфере, в частности для биомедицинской диагностики.

Изобретение относится к области лазерной спектроскопии и спектрального анализа и может быть использовано для одновременной диагностики абсолютного и относительного содержания окислов углерода CO и CO2 в газообразной среде, для мониторинга содержания окислов углерода СО и CO2 например, в выдыхаемом воздухе, в атмосфере, в частности для биомедицинской диагностики.

Изобретение относится к бесконтактным исследованиям поверхности металлов и полупроводников оптическими методами. .

Изобретение относится к области химического анализа веществ, более конкретно - к устройствам для измерения количества химических веществ, содержащихся в атмосфере и других газовых средах.

Изобретение относится к спектральному анализу вещества. .

Изобретение относится к области исследований или анализа веществ с помощью оптических средств, а именно к дистанционному мониторингу и идентификации загрязняющих веществ (ЗВ) при ведении разведки с использованием многочастотных источников когерентного электромагнитного излучения оптического диапазона.

Изобретение относится к обнаружению газов с использованием спектрометра на основе полупроводникового диодного лазера. .
Наверх