PL206689B1

PL206689B1 - Sposób detekcji szklistości w jabłkach

Info

Publication number: PL206689B1
Application number: PL380385A
Authority: PL
Inventors: Piotr Baranowski; Wojciech Mazurek; Ryszard Walczak; Janusz Lipecki
Original assignee: Polska Akademia Nauk Inst Agro
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2010-09-30
Also published as: PL380385A1

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206689 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 380385 ^{(51) Int.Cl.}

G01N 33/02 (2006.01) G01N 25/00 (2006.01) G01N 21/17 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 07.08.2006 (54)

Sposób detekcji szklistości w jabłkach

	(73) Uprawniony z patentu: POLSKA AKADEMIA NAUK INSTYTUT AGROFIZYKI IM. BOHDANA DOBRZAŃSKIEGO, Lublin, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 18.02.2008 BUP 04/08	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	PIOTR BARANOWSKI, Lublin, PL WOJCIECH MAZUREK, Lublin, PL RYSZARD WALCZAK, Lublin, PL JANUSZ LIPECKI, Lublin, PL
30.09.2010 WUP 09/10	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Kalita Lucjan Kancelaria Patentowa

PL 206 689 B1

Opis wynalazku

Szklistość jest fizjologicznym wewnętrznym zaburzeniem, w którym międzykomórkowe przestrzenie powietrzne wokół wiązek naczyniowych blisko jądra owocu zostają wypełnione sokiem komórkowym i powstają charakterystyczne półprzeźroczyste tkanki. Objawy występowania szklistości zasadniczo nie ujawniają się na zewnętrznej powierzchni owocu. Z publikacji Trans ASAE autorstwa: Toller E.W., Hung Y.C., Upchurch B.L., Prussia S.E., Vol 35 1992 r. znane są informacje dotyczące prowadzonych badań nad metodą zastosowania absorpcji promieniowania rentgenowskiego w detekcji szklistości w owocach. Do wykrywania szklistości zastosowano także badania rezonansu magnetycznego, co przedstawiono w publikacji Scientia Horticulture autorstwa Clark C.J., MacFall J.S., Bieleski R.L., Vol 35 1988 r. Metoda rentgenowska wymaga przepuszczania przez owoce szkodliwego twardego promieniowania X, co w znacznej mierze ogranicza stosowanie jej w automatycznych systemach selekcji owoców. Metoda rezonansu magnetycznego pozwala poprzez dwu- lub trójwymiarową analizę zobrazowań poszczególnych warstw owocu na określenie zasięgu występowania szklistości. Trudności w stosowaniu tej metody do detekcji szklistości wynikają ze skomplikowanej procedury doboru parametrów rejestracji i analizy zobrazowań z poszczególnych warstw. Innym ograniczeniem tej metody jest wysoki koszt specjalistycznej aparatury pomiarowej i jej eksploatacji.

Istotą wynalazku jest sposób detekcji szklistości w jabłkach, w którym przed rozpoczęciem testu owoce przechowuje się przez okres co najmniej 4 h w pomieszczeniu o temperaturze powietrza 1,5°C, po czym owoce przenosi się do pomieszczenia termostatowanego, w którym temperatura powietrza wynosi 20°C a wilgotność względna 60% i układa na termoizolacyjnej płycie powierzchnią boczną. Po co najmniej 3 min każdy owoc poddaje się pomiarom temperatury radiacyjnej powierzchni w sekwencji co najmniej ośmiu obrazów, tak zwanych zobrazowań termalnych, za pomocą urządzenia termograficznego, przy czym pierwszy pomiar dokonuje się gdy średnia wartość temperatury zaobserwowana na monitorze urządzenia termograficznego wynosi 8°C a kolejne obrazy termalne wykonuje się w odstępach czasowych co 10 min. Po wykonaniu wszystkich zobrazowań termalnych, dla każdego owocu wyznacza się jego masę m[g] z dokładnością do 0,01 g, a uzyskane zobrazowania termalne poddaje się analizie komputerowej, w trakcie której z wyodrębnionego pola w kształcie okręgu obejmującego powierzchnię półsfery owocu sporządza się wykresy zmian temperatury radiacyjnej owocu T[°C] w czasie t[min]. Dla sporządzenia każdego wykresu określa się średnią wartość temperatury radiacyjnej z wszystkich pikseli wyodrębnionego pola, która stanowi podstawę dalszej analizy oraz dodatkowe statystyki, to znaczy wartości ekstremalne temperatury i standardowe odchylenie temperatury. Te statystyki wykonuje się dla wszystkich obrazów poszczególnych sekwencji. Jako miarę tempa zmian temperatury radiacyjnej owocu w procesie jego ogrzewania przyjmuje się wyrażenie ^dT.X. Zawarcie w tym wyrażeniu mnożnika X uwzględnia zróżnicowane masy ważonych owoców.

dt m

-1 -1 min^-1 · g^-1 stanowi o braku szklistości.

Wartość wyrażenia dla chwili początkowej wyższa od 0,0015°C

Korzystnie, urządzenie termograficzne stosowane w sposobie posiada czułość detekcyjną 0,07°C przy temperaturze badanego obiektu 30°C i pracuje w zakresie od 8 do 13 μm. Ponadto, równolegle z rejestracją termograficzną, rejestruje się obrazy badanych owoców w świetle widzialnym. Ułatwia to precyzyjne określenie powtarzalnych pól na poszczególnych obrazach termograficznych przy dalszej ich analizie. Obie kamery, termograficzną i rejestrującą w świetle widzialnym, umieszcza się na wysokości 1,4 m pionowo nad badanym owocem.

Dla każdego wykresu temperatury radiacyjnej wpasowuje się stosując procedurę estymacji nieliniowej, korzystnie standardowy pakiet STATISTICA, krzywą regresji przedstawiającą równanie hiperboli _T(_t)=a₀ + Al·t . Wybrany model regresji pozwala na otrzymanie bardzo dobrej korelacji między ^U = + A2 +1 estymowanymi i mierzonymi wartościami temperatury.

Sposób według wynalazku jest metodą nieinwazyjną co ma ogromne znaczenie ekonomiczne, gdyż umożliwia detekcję owoców bezpośrednio po zbiorze. Umożliwia precyzyjne wyznaczenie ilości owoców z występującą szklistością, a wiedząc, że niekorzystne zmiany w tkankach owoców ze szklistością mogą się cofnąć, bądź prowadzić do bardziej niekorzystnych zmian, pozwala precyzyjnie planować długość i warunki przechowywania poszczególnych partii owoców. Bezinwazyjny i bezkontaktowy sposób według wynalazku z zastosowaniem termografii jest prostą procedurą pomiarową niewymagającą kosztownej aparatury. Krótkotrwały gradient temperatury otoczenia owocu w trakcie pomiaru nie wpływa na obniżenie jakości owocu. Do analizy statystycznej wartości temperatury radiacyjnej stosuje się standardowe oprogramowanie statystyczne, na przykład STATISTICA.

PL 206 689 B1

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykładowy wykres zmian temperatury w funkcji czasu dla jednego z owoców, fig. 2 i fig. 3 przedstawiają zmiany tempa ogrzewania jabłek, jako zmiany wartości wyrażenia ^dT. 1 w funkcji czasu dla owoców ze szklistością dt m na fig. 2 i bez szklistości na fig. 3.

Jabłka odmiany 'Gloster' przechowywane w chłodni przez okres jednego miesiąca w temperaturze powietrza 1,5°C przenosi się do pomieszczenia termostatowanego, w którym temperatura powietrza wynosi 20°C a wilgotność względna 60% i układa na płycie styropianowej powierzchnią boczną. Po 3 min. każdy owoc poddaje się pomiarom temperatury radiacyjnej powierzchni w sekwencji ośmiu pomiarów - zobrazowań termalnych - za pomocą urządzenia termograficznego. Pierwszy pomiar dokonuje się gdy średnia wartość temperatury zaobserwowana na monitorze urządzenia termograficznego wynosi 8°C, a kolejne obrazy termalne wykonuje się w odstępach czasowych co 10 min. Po wykonaniu wszystkich zobrazowań termalnych dla każdego owocu wyznacza się jego masę m[g] z dokładnością 0,01 g, a uzyskane zobrazowania termalne poddaje się analizie komputerowej gdzie z wyodrębnionego pola w kształcie okręgu obejmującego powierzchnię półsfery owocu sporządza się wykresy temperatury radiacyjnej owocu T[°C] w czasie t[min], przy czym jako miarę tempa zmian temperatury radiacyjnej owocu w procesie jego ogrzewania przyjmuje się zmianę wartości wyrażenia dT. 1 w czasie. Wartość tego wyrażenia dla chwili początkowej wyższa od 0,0015°C · min^-1 · g^-1 stadt m nowi o braku szklistości. W oparciu o uzyskane wyniki pomiarów sporządza się wykres zmian wartości wyrażenia ^dT. 1, przy czym dla każdego wykresu temperatury radiacyjnej wpasowuje się, stosując dt m procedurę estymacji nieliniowej pakietu STATISTICA, krzywą regresji przedstawioną równaniem hiperboli _T()=A₀ + Al·t Po zróżniczkowaniu podług czasu dT = Al·A² dla chwili początkowej pomiaru ^U = + A2 +1' dt (A2 +1)² (t=0) gdy gradient temperatury pomiędzy powierzchnią owocu a otaczającym je powietrzem jest największy dT = Al Wartość ilorazu Al odpowiada wartości wyrażenia ^dT. 1 dla chwili początkowej.

dt(_t=₀) A2. A2 dt m

Uzyskane wyniki z pomiarów są przedstawione bezpośrednio w formie wykresów na fig. 2 i fig. 3. Jako urządzenie termograficzne zastosowano system do rejestracji i przetwarzania obrazów termograficznych i optycznych składający się z kamery AGEMA 880 LWB i kamery CCD. Interfejs i oprogramowanie tego systemu zostały opracowane w Instytucie Elektroniki Politechniki Łódzkiej. System posiada czułość detekcyjną 0,07°C przy temperaturze badanego obiektu 30°C i pracuje w zakresie od 8 do 13 μm. Równolegle z rejestracją termograficzną rejestruje się obrazy badanych nasion w świetle widzialnym. Obie kamery, termograficzną i rejestrującą w świetle widzialnym, umieszcza się na wysokości 1,4 m pionowo nad badanymi nasionami.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób detekcji szklistości w jabłkach, w którym przed rozpoczęciem testu owoce przechowuje się przez okres co najmniej 4 h w pomieszczeniu o temperaturze powietrza 1,5°C, znamienny tym, że owoce przenosi się do pomieszczenia termostatowanego, w którym temperatura powietrza wynosi 20°C a wilgotność względna 60% i układa na termoizolacyjnej płycie powierzchnią boczną, po czym, po co najmniej 3 min każdy owoc poddaje się pomiarom temperatury radiacyjnej powierzchni w sekwencji co najmniej ośmiu obrazów za pomocą urządzenia termograficznego, przy czym pierwszy pomiar dokonuje się gdy średnia wartość temperatury zaobserwowana na monitorze urządzenia termograficznego wynosi 8°C a kolejne obrazy termalne wykonuje się w odstępach czasowych co 10 min a po wykonaniu wszystkich zobrazowań termalnych dla każdego owocu wyznacza się jego masę (m) z dokładnością do 0,01 g a uzyskane zobrazowania termalne poddaje się analizie komputerowej, w której z wyodrębnionego pola w kształcie okręgu obejmującego powierzchnię półsfery owocu sporządza się wykresy zmian temperatury radiacyjnej owocu (T) w czasie (t), przy czym jako miarę tempa zmian temperatury radiacyjnej owocu w procesie jego ogrzewania przyjmuje się wyrażenie ^dT. 1 dt m a jego wartość dla chwili początkowej wyższa od 0,0015°C · min^-1 · g^-1 stanowi o braku szklistości.
2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie termograficzne posiada czułość detekcyjną 0,07°C przy temperaturze badanego obiektu 30°C i pracuje w zakresie od 8 do 13 μm

PL 206 689 B1 a ponadto, równolegle z rejestracją termograficzną , rejestruje się obrazy badanych owoców w ś wietle widzialnym, przy czym obie kamery, termograficzną i rejestrującą w świetle widzialnym, umieszcza się na wysokości 1,4 m pionowo nad badanym owocem.
3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że dla każdego wykresu temperatury radiacyjnej wpasowuje się, stosując procedurę estymacji nieliniowej, korzystnie pakietu STATISTICA, krzywą regresji przedstawiającą równanie hiperboli