Método y aparato para determinar la calidad de productos de fruta y verdura.

Método para determinar la maduración de productos de fruta y verdura,

que comprende: irradiar un producto (2)de fruta o verdura con luz radiante, medir la absorbancia del producto (2) en las longitudes de onda de 670 nm y 720nm, siendo medida dicha absorbancia usando un sensor (4) que mide la radiación de retorno procedente delproducto (2) y está aislado de la luz reflejada por la superficie del producto (2), caracterizado por el hecho de que elmétodo comprende además determinar la diferencia de absorbancias medidas en las longitudes de onda de 670 nmy 720 nm, disminuyendo progresivamente dicha diferencia de absorbancia en función de la maduración del producto(2).

Método y aparato para determinar la calidad de productos de fruta y verdura La invención se refiere a un método y un aparato para determinar la calidad de productos de fruta y verdura.

La técnica anterior comprende varios métodos y aparatos para determinar la calidad de productos de fruta y verdura.

En la solicitud de patente internacional WO-00/02036 se muestra un método para determinar la maduración y la calidad de fruta y bayas midiendo la cantidad de fluorescencia de la clorofila y un aparato para clasificar la fruta y las bayas. El método se basa en la determinación de la cantidad de fluorescencia de la clorofila de la fruta y de las bayas. El método comprende inducir fluorescencia en la molécula de la clorofila irradiando la fruta y las bayas con radiación electromagnética con una longitud de onda adecuada y medir el grado de fluorescencia.

Debido a que la intensidad de la fluorescencia de la clorofila está asociada directamente con la cantidad de clorofila, es posible clasificar la fruta y las bayas por maduración y calidad basándose en la cantidad de clorofila contenida en la fruta.

En este documento, la medición de la clorofila se usa para determinar la maduración de frutas pequeñas, tal como arándanos, cuando las mismas están en estado congelado. Por lo tanto, esta aplicación es específica y muy limitada, además, el aparato para aplicar el método es bastante complejo y no es portátil.

En la patente de Estados Unidos US 5 822 068 se describe un método de ensayo no destructivo para realizar ensayos sobre fruta y verdura a efectos de determinar su calidad después de ser cosechadas (compacidad, estructura, aroma y color) usando la intensidad de la fluorescencia de la piel o de las hojas. Se usa una fuente de luz roja de baja intensidad para irradiar la piel o las hojas de varias plantas que pertenecen a variedades de fruta o verdura para obtener un primer nivel de intensidad de fluorescencia por encima del de la luz roja en el intervalo entre 710 nm y 740 nm.

Se usa una segunda fuente de luz roja de alta intensidad para producir una segunda intensidad máxima de fluorescencia en la piel o en las hojas, todavía en el intervalo entre 710 nm y 740 nm.

Mediante la relación entre la “diferencia del primer nivel de intensidad de fluorescencia” y “la segunda intensidad” se obtiene una medición de la calidad de la fruta o de la verdura.

En las patentes de Estados Unidos US 6 512 577 y US 6 847 447 se describen un aparato, un método y unas técnicas para medir y correlacionar las características de las muestras de fruta con el espectro de radiación visible y/o cercano al infrarrojo. Los métodos y los aparatos de estas dos patentes usan, en muestras que contienen moléculas de N-H, C-H y O-H, que incluyen la fruta, rayos con longitudes de onda en el intervalo de 250 nm a 1150 nm para determinar uno o más parámetros, por ejemplo, contenido en sólidos solubles, dureza de pulpa, acidez, densidad, pH y color, y para medir defectos externos e internos y enfermedades que comprenden, por ejemplo, abolladuras al nivel de la piel o también por debajo de la misma, marcas, quemaduras y orificios.

En "DETECTING INTERNAL BREAKDOWN IN NECTARINES AND PEACHES USING OPTICAL MEASUREMENTS", ACTA HORTICULTURAE, vol. 599, 2003, páginas 351 -357, de HERNANDEZ-MARTINEZ, R., QUENON, V., JANCSOK, y DE BAERDEMAEKER, se describe un método de interactancia para detectar lesiones internas en melocotones y nectarinas. El método comprende determinar el espectro de interactancia de la fruta entre 550 y 950 nanómetros, calcular la relación de transmitancia a 805 y 720 nm y usar dicha relación para clasificar frutas intactas y afectadas.

El método descrito en este documento solamente resulta útil para determinar lesiones internas en las frutas, pero no permite obtener ninguna información sobre el grado de maduración de las frutas.

US-A-2 933 613 describe un método y un aparato para clasificar objetos según su color, de forma específica, para clasificar cítricos a efectos de distinguirlos entre fruta totalmente madura y frutas con diversos grados de desarrollo o maduración.

El método comprende medir la reflectancia de la superficie de un cítrico en las longitudes de onda de 720 nm y 680 nm, calcular la diferencia entre la reflectancia en 720 nm y 680 nm y usar dicha diferencia para determinar el grado de maduración de la fruta.

El método mencionado anteriormente puede usarse solamente con tipos de frutas en las que el color de la superficie de la fruta depende del grado de maduración, pero no puede usarse con frutas en las que el color de la superficie no es un índice fiable del grado de maduración, tal como, por ejemplo, algunos tipos de melocotones y manzanas, cuya superficie alcanza una coloración intensa antes de que la fruta está totalmente madura.

En "An approach to non-destructive apple fruit chlorophyll determination", POSTHARVEST BIOLOGY AND TECHNOLOGY, vol. 25, no. 2, 2002, de M. ZUDE-SASSE ET AL., se describe un método para determinar el

contenido de clorofila de una fruta. El método comprende determinar el espectro de transmitancia de una fruta en el intervalo de 600 a 750 nm, analizar el espectro, identificar la frecuencia del punto de inflexión del espectro calculando la segunda derivada del espectro y usar dicha frecuencia como un parámetro para determinar el grado de maduración de la fruta.

WO 00/79243 A describe un sistema de detección distribuido en un entorno en red para identificar un analito de interés que incluye una primera matriz de sensores (fijos o móviles) conectados a la red que comprende sensores capaces de producir una primera respuesta en presencia de un estímulo químico; una segunda matriz de sensores conectados a la red que comprende sensores capaces de producir una segunda respuesta en presencia de un estímulo físico; y un ordenador local o remoto que comprende un algoritmo residente con proceso de datos, comparación de datos y capacidad de tomar decisiones. El algoritmo indica o selecciona el sensor más relevante en la red para identificar el analito. Los sensores de las dos matrices pueden estar separados a lo largo de grandes áreas de espacio, estando conectadas las matrices de sensores entre sí en red a lo largo del entorno controlado para la presencia e identificación del analito. Las redes adecuadas incluyen una red de área local de ordenadores, una intranet o Internet.

WO 02/088678 A describe un instrumento para medir las propiedades de productos vegetales que comprende: una fuente de energía adaptada para dirigir una radiación contra la fruta, medios para recibir la radiación reemitida por dicha fruta, un espectrógrafo que analiza dicha radiación, medios para transportar dicha radiación al espectrógrafo y medios para procesar los datos generados por el espectrógrafo, comprendiendo la fuente de energía una pluralidad de LED contenidos en una única carcasa portátil dotada de un asa y un cabezal de sonda. El espectrógrafo y los medios de proceso están separados físicamente de dicha carcasa portátil, a la que están conectados eléctrica y ópticamente al menos a través de una conexión óptica/eléctrica múltiple. Los LED están dispuestos según disposiciones de bucle cerrado en la superficie del cabezal de sonda y dichos medios para recibir la radiación reemitida están dispuestos en el centro de los anillos formados por los LED que emiten radiaciones cuyos espectros de emisión respectivos son contiguos.

En "TIME-RESOLVED REFLECTANCE SPECTROSCOPY AS A NON-DESTRUCTIVE TOOL TO ASSESS THE MATURITY AT HARVEST AND TO MODEL THE SOFTENING OF NECTARINES", ACTA HORTICULTURAE, INTERNATIONAL SOCIETY FOR HORTICULTURAL SCIENCE, BE, vol. 682, 1 enero 2005 () , páginas 1459-1464, XP008069635 ISSN: 0567-7572, de ECCHER ZERBINI P ET AL, se describe el uso de espectroscopia de reflectancia de resolución temporal para determinar la maduración en la cosecha y para realizar un modelo del ablandamiento de las nectarinas midiendo las propiedades ópticas de absorción y dispersión en la longitud de onda de 670 nm.

Los métodos y aparatos conocidos para determinar la calidad de los productos de fruta y verdura presentan ciertos inconvenientes.

Los métodos y aparatos conocidos son bastante complejos de implementar y usar y, con frecuencia, no son portátiles. Son necesarias largas series de ensayos de preparación y calibración, es decir, cientos de ensayos destructivos, en cada tipo de producto de fruta o verdura para poder obtener un modelo de prevención que se usará en comprobaciones posteriores de los productos cuya calidad debe ser determinada. Además, cada vez que cambia una tanda de frutas o verduras, es necesario repetir la calibración.... [Seguir leyendo]

1. Método para determinar la maduración de productos de fruta y verdura, que comprende: irradiar un producto (2) de fruta o verdura con luz radiante, medir la absorbancia del producto (2) en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm, siendo medida dicha absorbancia usando un sensor (4) que mide la radiación de retorno procedente del producto (2) y está aislado de la luz reflejada por la superficie del producto (2) , caracterizado por el hecho de que el método comprende además determinar la diferencia de absorbancias medidas en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm, disminuyendo progresivamente dicha diferencia de absorbancia en función de la maduración del producto (2) .

2. Método según la reivindicación 1, que comprende correlacionar dicha diferencia con los diversos parámetros usados para medir la calidad y maduración del producto, que incluyen: concentración de etileno, firmeza de pulpa y grados Brix, etc.

3. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha luz radiante tiene una longitud de onda centrada al menos en un valor de 670 nm más o menos un intervalo de 50 nm.

4. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la luz radiante es radiada a través de un orificio estanco en contacto con la superficie del producto.

5. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la radiación de retorno procedente del producto (2) en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm se mide a través de un orificio estanco en contacto con la superficie del producto.

6. Método según la reivindicación 5, en combinación con la reivindicación 4, en el que la radiación de retorno en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm se mide a través de un orificio separado de la superficie irradiada con luz radiante.

7. Método según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un producto (2) es irradiado con luz radiante en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm.

8. Aparato (1) para determinar la maduración de productos (2) de fruta y verdura, que comprende una fuente (3) de luz radiante, un sensor (4) para recibir una radiación de retorno procedente de los productos (2) de fruta y verdura conectado a medios (6) de detección, medios (9) de diferenciación y amplificación, una unidad (10) de control y proceso central para procesar las señales recibidas desde los medios (9) de diferenciación y amplificación y un visualizador (11) para mostrar el resultado de las señales procesadas, en el que dicho sensor (4) está aislado de la luz reflejada por la superficie del producto (2) y los medios (6) de detección detectan la radiación de retorno procedente de los productos (2) de fruta y verdura en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm, caracterizado por el hecho de que dichos medios (9) de diferenciación y amplificación suministran una señal (AD) de diferencia de absorbancia que mide la diferencia de absorbancia en dichas longitudes de onda de 670 nm y 720 nm, y por el hecho de que la unidad (10) de control y proceso procesa la señal (AD) de diferencia de absorbancia y la correlaciona con el grado de maduración de los productos (2) de fruta y verdura.

9. Aparato según la reivindicación 8, en el que la fuente (3) de luz radiante emite radiación en una longitud de onda de 670 nm y una amplitud de banda de más o menos 50 nm.

10. Aparato según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en el que el sensor (4) para recibir parte de la radiación de retorno procedente de los productos (2) de fruta y verdura está conectado a los medios (6) de detección por un grupo de fibra óptica (5) .

11. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 10, en el que los medios (6) de detección comprenden un detector (8) .

12. Aparato según la reivindicación 11, en el que dicho detector comprende un fotodiodo (8) .

13. Aparato según la reivindicación 11, en el que dicho detector comprende un espectrómetro (8) .

14. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 13, en el que los medios (6) de detección comprenden medios (7) de filtro óptico.

15. Aparato según la reivindicación 14, en el que los medios (7) de filtro óptico están introducidos entre la fuente (3) de luz y el detector (8) .

16. Aparato según la reivindicación 14, en el que los medios (7) de filtro óptico filtran radiación en las longitudes de onda de 670 nm y 720 nm.

17. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 16, en el que la fuente (3) de luz radiante comprende LED, un rayo láser, una fuente de luz blanca o una fuente de luz filtrada blanca.

18. Aparato según la reivindicación 17, en el que la fuente (3) de luz radiante está alimentada eléctricamente por medios estabilizadores de suministro de energía que mantienen la luz radiante emitida a nivel constante.

19. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 18, en el que la unidad (10) de control y proceso central procesa la señal (AD) de diferencia de absorbancia y la correlaciona con características de calidad del producto (2) , tal como concentración de etileno, firmeza de pulpa y grados Brix, etc.

20. Aparato según la reivindicación 19, en el que la unidad (10) de control y proceso central procesa la señal (AD) de diferencia de absorbancia y, basándose en el grado de maduración, clasifica el producto (2) , por ejemplo, como maduro, no maduro, a almacenar y genera una señal relacionada.

21. Aparato según la reivindicación 20, en el que la unidad (10) de control y proceso central envía una señal relacionada con la calidad del producto (2) a los medios (11) de visualización.

22. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 21, en el que los medios (11) de visualización comprenden una serie de LED (12) .

23. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 21, en el que los medios (11) de visualización comprenden una pantalla (13) .

24. Aparato según la reivindicación 22, en el que cada LED (12) indica una etapa diferente en la calidad del producto

(2) considerado.

25. Aparato según la reivindicación 22 o la reivindicación 24, que comprende una unidad (14) de ajuste para ajustar el umbral en el que los LED (12) se encienden.

26. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 25, que comprende medios (16) de memoria diseñados para almacenar los datos recibidos desde la unidad (10) de control y proceso central.

27. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 26, que comprende medios de interfaz para su conexión a un ordenador (18) para permitir la transmisión de datos desde la unidad (10) de control y proceso central.

28. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 27, que comprende un suministro de electricidad alimentado por baterías.

29. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 28, en el que el aparato (1) está contenido en el interior de una carcasa (19) que contiene todos los componentes del aparato (1) .

30. Aparato según una de las reivindicaciones 8 a 29, en el que el aparato (1) es de tipo portátil.

31. Uso de un aparato según una de las reivindicaciones 8 a 30 en un sistema (20) de control y archivo con una conexión de red o inalámbrica, comprendiendo dicho sistema de control y archivo centros (20a, 20b) de cultivo y cosecha y un archivo central (21) que recibe datos de centros de empresa o de productores individuales (20a, 20b) de frutas y verduras, obteniéndose las mediciones de cada centro (20a, 20b) con dicho aparato (22, 24) .

32. Uso de un método según una de las reivindicaciones 1 a 7 en un sistema (20) de control y archivo con una conexión de red o inalámbrica, comprendiendo dicho sistema de control y archivo centros (20a, 20b) de empresa para los productos (2) y un archivo central (21) que recibe datos de los centros (20a, 20b) de empresa, obteniéndose las mediciones de cada centro (20a, 20b) de empresa con dicho método.

33. Uso según la reivindicación 31 o la reivindicación 32, en el que cada centro (20a, 20b) de empresa contiene las mediciones relacionadas con los productos (2) en ordenadores personales u ordenadores portátiles (23, 25) .

34. Uso según la reivindicación 33, en el que cada centro (20a, 20b) de empresa envía sus datos de medición por una red (26, 27) , que incluye una red de tipo inalámbrico, a un archivo central (21) que comprende un ordenador.

35. Uso según una de las reivindicaciones 31 a 34, en el que los datos de producto (2) de cada centro (20a, 20b) de empresa son examinados y comparados con valores de producto óptimos usando medios (28) de comparación.

36. Uso según la reivindicación 35, en el que los resultados obtenidos usando los medios (28) de comparación se usan como la base para decidir el envío de los productos (2) a una instalación (29) de almacenamiento, a un supermercado (30) o a establecimientos (31) de venta al por menor.