Tiden er moden! En innovativ kontaktløs metode til rettidig høst af bløde frugter

I landbruget, der er mange mekaniske metoder til indirekte at måle en frugts modenhed gennem dens fasthed. Imidlertid, de fleste mangler bløde frugter, som ikke udviser de samme typer af målbare vibrationer som hårdere. Nu, forskere fra Shibaura Institute of Technology, Japan, har udviklet en innovativ metode til at måle frugtfasthed ved hjælp af laser-inducerede plasmachokbølger. Deres kontaktløse, ikke-destruktiv tilgang virker på mango og bør også være nyttig til andre bløde frugter.

De, der arbejder i landbruget, har til opgave at sikre en rettidig høst, så modningen er på et optimalt tidspunkt, når frugten sælges, både for at minimere mængden af ​​frugt, der går til spilde, og maksimere kvaliteten af ​​det endelige produkt. Til denne ende, der er udviklet en række teknikker til at vurdere frugtens modenhed, hver med deres respektive fordele og ulemper afhængigt af produkttypen.

Selvom der findes biokemiske og optiske metoder, mekaniske teknikker er de mest udbredte. De vurderer indirekte modenhed ud fra frugtens fasthed. På tur, fasthed er kvantificeret ved at observere de vibrationer, der opstår på frugten, når mekanisk energi er nøjagtigt leveret gennem enheder såsom hamre, penduler, eller højttalere. Desværre, disse tilgange kommer til kort for blødere frugter, som lettere beskadiges af de anvendte kontaktanordninger.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Fødevarer , et team af forskere fra Shibaura Institute of Technology (SIT), Japan, behandlet dette problem gennem en innovativ metode til at måle fastheden af ​​blød frugt ved hjælp af laser-induceret plasma (LIP). Dette arbejde er en slags opfølgning på en tidligere undersøgelse, hvor LIP blev brugt til at kvantificere hårdheden af ​​hårdere frugter.

Men hvad er LIP og hvordan bruges det? Plasma er en tilstand af stof, der ligner den gasformige tilstand, men hvor de fleste partikler har en elektrisk ladning. Denne energiske tilstand kan frembringes i normal luft ved at fokusere en højintensitets laserstråle på et lille volumen. Fordi den genererede plasma "boble" er ustabil, det udvider sig straks, udsender chokbølger ved ultralydshastigheder. Professor Naoki Hosoya og kolleger ved SIT havde med succes brugt LIP-chokbølger genereret tæt på overfladen af ​​æbler til at fremkalde en type vibration kaldet ₀ S ₂ mode, i daglig tale omtalt som "fodboldtilstand vibration" på grund af, hvordan den resulterende deformation ser ud på sfæriske legemer. De bekræftede derefter, at hyppigheden af ₀ S ₂ tilstandsvibrationer var korreleret med frugtens fasthed.

Imidlertid, bløde frugter udstiller ikke ₀ S ₂ tilstand vibrationer, så holdet måtte analysere en alternativ type oscillation:Rayleigh-bølger. Det er bølger, der udelukkende opstår på overfladen af ​​kroppe uden at trænge langt ind i det indre. Brug af Kent mango, en opsætning til generering af LIP, og kommercielt tilgængelige laserbaserede vibrometre, forskerne bekræftede, at den hastighed, hvormed Rayleigh-bølger udbreder sig, er direkte relateret til mangoernes fasthed. Fordi udbredelseshastigheden falder markant med opbevaringstiden, det giver en pålidelig måde til indirekte at vurdere modenhed.

Holdet gik videre og ledte efter den bedste position på mangoernes overflade for at bestemme Rayleigh-bølgernes hastighed. Mango, samt andre bløde frugter, har store frø indeni, som kan ændre udbredelsen af ​​overfladebølger på måder, der er skadelige for målingerne. "Resultaterne af vores eksperimenter indikerer, at Rayleigh-bølger langs 'ækvator' af mangoen er bedre til fasthedsvurdering sammenlignet med dem langs 'prime meridianen'. '" forklarer Hosoya. Forsøgene afslørede også, at hulrum i frugtkødet eller forrådnelse i høj grad kan påvirke resultaterne af målingerne. som Hosoya tilføjer, de vil blive ved med at undersøge, hvilket område der er det bedste til at måle fasthed i mangoer ved hjælp af deres nye tilgang.

Kort sagt, teamet hos SIT har udviklet en innovativ strategi til at vurdere modenheden af ​​blød frugt udefra. "Vores system, " bemærker Hosoya, "er velegnet til ikke-kontakt og ikke-destruktiv fasthedsvurdering i mango og potentielt andre bløde frugter, der ikke udviser den sædvanlige ₀ S ₂ tilstandsvibrationer." Yderligere forfining af sådanne fasthedsvurderingsmetoder vil forhåbentlig gøre dem mere pålidelige og tilgængelige for landbrugsindustrien. Med held, deres udbredte adoption vil sikre, at frugter kun når din tallerken, når tiden er moden.