Неразрушающий оптический способ оценки зрелости плодов

Неразрушающий оптический способ оценки зрелости плодов

Реферат

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.