Спосіб оцінювання параметрів якості фруктів та овочів

Реферат: Винахід належить до техніки оцінювання якості фруктів та овочів. Заявлений cпосіб оцінювання параметрів якості фруктів та овочів, при якому вимірюють інтенсивність Іпроп пропускання продуктом випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру пропускання продукту, що аналізується. Реєструють інтенсивність І відб відбитого продуктом випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру відбивання продукту, під гострим кутом відносно падаючого потоку світла детектором, який розташовують на мінімальній відстані від поверхні продукту. Оцінюють інтенсивність І розс розсіювання випромінювання на внутрішній структурі продукту за допомогою коаксіального світловоду, який містить кільцеподібну нитку передачі падаючого випромінювання та центральну нитку, через яку розсіяне випромінювання передається на детектор, та проводять подальшу оцінку спектральних індексів продукту. Застосування винаходу дозволяє підвищити точність вимірювань та розширити діапазон параметрів якості продуктів, які оцінюються. UA 111793 C2 (12) UA 111793 C2 UA 111793 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до техніки оцінювання якості фруктів та овочів як сукупності суттєвих ознак, властивостей та особливостей, що характеризують ступінь придатності продукту з точки зору його реалізації та споживання; винахід може бути використаний у сільському господарстві та харчовій промисловості для сортування продуктів за параметрами якості. Відомий спосіб [Safety and quality of fresh fruit and vegetables: A training manual for trainers. United Nations. New York and Geneva, 2007. http://unctad.org/en/docs/ditccom200616_en.pdf] базується на візуальному спостереженні та аналізі розмірів, форми, блиску, кольору продуктів. Недоліком способу є вплив суб'єктивних факторів на результати оцінювання та неможливість оцінювання внутрішніх параметрів якості. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є (Свідоцтво про реєстрацію авторського права на науковий твір № 56044 від 14.08.2014 р. "Оптичний метод визначення зрілості фруктів і овочів" Посудін Ю.І.), який базується на визначенні якості фруктів та овочів за рахунок вимірювання дифузного пропускання. Спосіб передбачає пропускання інфрачервоне випромінювання діодного лазера в діапазоні випромінювання 500-980 нм через продукт, реєстрацію розсіяного продуктом випромінювання під невеликим кутом відносно падаючого потоку світла детектором, який розташований в безпосередній близькості від поверхні продукту, визначенні пропускання продуктом інфрачервоного випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру пропускання продукту, що аналізується, та визначенні зрілості продукту на основі обчисленого спектрального індексу. Щоб уникнути попадання падаючого світла на детектор, між падаючим і розсіяним потоками світла встановлюють заслінку. Недоліком способу вимірювання дифузного пропускання є недостатня ізоляція детектора від падаючого світла завдяки нерівномірності поверхні продукту; точність вимірювань зменшується при роботі з неоднорідними поверхнями продуктів. Крім того, спосіб може бути застосований лише для визначення зрілості фруктів та овочів і позбавлений можливості визначати поверхневі та внутрішні дефекти, а також пігментний склад продуктів. Задачею винаходу, що пропонується, є підвищення точності вимірювань та розширення діапазону параметрів якості продуктів, які оцінюються. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб оцінювання параметрів якості фруктів та овочів, який включає оцінювання спектральних індексів продукту, у якому, згідно з пропонованим рішенням, вимірюють інтенсивність Іпроп пропускання продуктом випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру пропускання продукту, що аналізується; реєструють інтенсивність Івідб відбитого продуктом випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру відбивання продукту, під невеликим кутом відносно падаючого потоку світла детектором, який розташовують у безпосередній близькості від поверхні продукту; оцінюють інтенсивність Ірозс розсіювання випромінювання на внутрішній структурі продукту за допомогою коаксіального світловоду, який містить кільцеподібну нитку передачі падаючого випромінювання та центральну нитку, через яку розсіяне випромінювання передається на детектор. Оптичне випромінювання, яке потрапляє на об'єкт, взаємодіє із ним і бере участь у певних процесах. Якщо світловий потік зазнає зміни під час проходження об'єкта, йдеться про пропускання. Процес, який полягає в тому, що під час падіння оптичного випромінювання із одного середовища на межу поділу з іншим взаємодія світла з речовиною призводить до появи світлової хвилі, яка поширюється від межі поділу назад, у попереднє середовище, називається відбиванням. Розрізняють дзеркальне відбивання (коли нерівності поверхні на межі поділу малі порівняно із довжиною хвилі  випромінювання, що падає) та дифузне (коли розміри пропорційні з ). Дзеркальне відбивання становить всього 4 % від випромінювання, що падає на продукт, отже ним можна знехтувати. Крім того, оптичне випромінювання взаємодіє з внутрішньою структурою продукту; такий процес називається розсіюванням. Фрукти та овочі є оптично густими середовищами. Завдяки цьому оптичний шлях в такому середовищі збільшується через багаторазові акти розсіювання світла, а інтенсивність світла зменшується. Для того, щоб запобігти впливу падаючого світла на результати вимірювань завдяки нерівномірності поверхні продукту, використовують коаксіальний світловод, який містить кільцеподібну нитку для каналізації падаючого світла, та центральну нитку, через яку розсіяне випромінювання передається на детектор (Фіг. 1). Така система забезпечує мінімальний оптичний шлях між падаючим та розсіяним випромінюванням. Спосіб передбачає вимірювання пропускання, відбивання та розсіювання випромінювання на певних довжинах хвиль. Для кількісного оцінювання того чи іншого процесу застосовують спектральні індекси, які являють собою суму, різницю або відношення спектральних параметрів, визначених на певних аналітичних довжинах хвиль. 1 UA 111793 C2 5 10 15 20 25 30 35 Так, під час вимірювання прямого пропускання варто застосовувати такі спектральні індекси як індекс стиглості Т620/Т670, який змінюється в 30 разів протягом зміни кольору помідорів від жовтого до червоного. Для того, щоб відрізнити зелені помідори з внутрішнім янтарним кольором від повністю зелених помідорів, використовують відношення Т520/Т545 - Загальну оцінку внутрішнього кольору помідорів пропонується проводити за допомогою індексів (Т670-Т520)/(Т620/ Т545). Вимірювання дифузного відбивання супроводжується оцінюванням таких індексів як індекс дозрівання (стиглості), тобто відношення коефіцієнтів відбивання R580/R620 для яблук; [(R650R980/R980] або [(R660-R820)/R820] Для мандаринів та помідорів. Для вибракування помідорів з пліснявінням та поверхневими дефектами доцільно використовувати індекс [(R650-R960/R960] У процесі оцінювання розсіяного випромінювання доцільно застосовувати такі аналітичні довжини світлових хвиль: 620 та 588 нм - для оцінювання вмісту хлорофілу; 643 та 520 нм - для каротиноїдів, 714 та 582 нм - для розчинених твердих речовин. Для оцінювання поверхневих дефектів можна використати індекс [(R670-R960/R960]. Отже, спосіб включає такі операції: 1. Пропускають випромінювання джерела світла в діапазоні випромінювання 500-800 нм через продукт; 2. Вибирають необхідну аналітичну довжину хвилі випромінювання за допомогою відповідного фільтра; 3. Реєструють інтенсивність відбитого продуктом випромінювання Івідб на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру відбивання продукту, під невеликим кутом відносно падаючого потоку світла детектором, який розташовують в безпосередній близькості від поверхні продукту; 4. Визначають інтенсивність пропускання продуктом Іпроп випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру пропускання продукту, що аналізується; 5. Оцінюють інтенсивність Ірозс розсіяного продуктом випромінювання; 6. Визначають параметри якості продукту, такі як зрілість, стиглість, поверхневі та внутрішні дефекти, а також пігментний склад продуктів на основі вибраних спектральних індексів. Розглянемо приклад застосування способу. Так, оцінювання зрілості персика супроводжується зміною оптичної густини на довжині хвилі 680 нм D=-lg від 0,1 до 1,2, що -6 -6 викликається збільшенням концентрації хлорофілу від 0,3·10 до 2,2·10 . Технічним рішенням способу оцінювання параметрів якості фруктів та овочів є те, що реєстрація дифузного відбивання на довжині хвилі 600 нм свідчить про несуттєві зміни спектральних індексів впродовж дозрівання, тоді як інтенсивність Ірозс розсіяного продуктом випромінювання збільшується у 1,8 разу протягом дозрівання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 Спосіб оцінювання параметрів якості фруктів та овочів, при якому вимірюють інтенсивність Іпроп пропускання продуктом випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру пропускання продукту, що аналізується, та проводять оцінку спектральних індексів продукту, який відрізняється тим, що додатково реєструють інтенсивність Івідб відбитого продуктом випромінювання на аналітичних довжинах хвиль, які відповідають спектру відбивання продукту, під гострим кутом відносно падаючого потоку світла детектором, який розташовують на мінімальній відстані від поверхні продукту, оцінюють інтенсивність Ірозс розсіювання випромінювання на внутрішній структурі продукту за допомогою коаксіального світловоду, який містить кільцеподібну нитку передачі падаючого випромінювання та центральну нитку, через яку розсіяне випромінювання передається на детектор, і з урахуванням отриманих показників проводять подальшу оцінку спектральних індексів продукту. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2