Способ определения качества клубней картофеля Советский патент 1992 года по МПК G01N21/64 

сл

с

Использование: изобретение предназначено для контроля качества плодоовощной продукции и может быть использовано на плодоовощных базах, в картофелехранилищах и на перерабатывающих предприятиях. Существо изобретения: возбуждают флуоресценцию поверхностного слоя клубней картофеля, измеряют спектры излучения флуоресценции контролируемого слоя, последовательно повторяют измерение аналогичным образом в течение послеуборочного периода и по величине и знаку изменений отношения интенсивностей флуоресценции в диапазоне 468±10 нм и в диапазоне 520±10нм определяют фазу физиологического состояния клубней 8 ил.

Изобретение относится к способам контроля при сортировании плодоовощной продукции по качеству, а более конкретно касается способа контроля при сортировании картофеля в технологических процессах подготовки его к хранению, посадке и реализации.

Известен способ контроля качества пищевых продуктов путем измерения спектров излучения люминесценции при возбуждении ее ультрафиолетовым светом.

Недостатком способа является то, что для освещения используют ближний ультрафиолетовый свет в диапазоне 355-375 нм, а измерение проводят при температуре жидкого азота, что ведет к гибели живых биологических клеток.

Известен способ сортировки корнеклубнеплодов, который предусматривает измерение спектров отражения поверхности клубней картофеля на заданных спектральных диапазонах и регистрацию изменения спектров в зависимости от вида болезни.

Недостатком данного способа является отсутствие чувствительности к обнаружению качества по состоянию покровной ткани здороввых клубней картофеля до наступления внешних признаков.

Цель изобретения - повышение точности определения качества клубней картофеля

Сущность способа, включающего облучение клубней картофеля ультрафиолетовым светом в диапаздне длин волн 376-396 нм, периодическое измерение интенсивности флуоресценции поверхности клубней картофеля в течение послеуборочного периода в двух диапазонах длин волн, установление значения отношения интенсивностей флуоресценции, состоит в том, что измерение интенсивностей флуоресценции повер о

GJ Ю СЛ

хности клубней производится в диапазонах длин волн 458-478 нм и 510-530 нм, устанавливается приращение значений отноше- ний интенсивности флуоресценции клубней, а качество клубней картофеля определяется по величине и знаку этого приращения.

Фиг. 1-8 иллюстрируют предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью спектров флуоресценции осуществляют прослеживание за изменениями параметров качества клубней картофеля. Основные изменения (знак и величина) связаны с изменениями физиологического состояния клубней в лечебный период, в период покоя и в период подготовки к посадке. На фиг. 1 показаны основные тенденции изменения качества клубней картофеля в зависимости от фазы физиологического состояния. На фиг. 1 изображено: К - показатель качества, t - время, 1 - удаление ботвы, 2 - уборка, 3 - закладка на хранение, 4 - пробуждение глазков, 5 - прорастание глазков, 6 - посадка, 7 - всходы, 8 - базовая характеристика динамики качества клубней картофеля, 9 - недозрелые клубни, 10 - перележавшие в земле,11 - клубни с механическими повреждениями и зараженные патогенами. Изменение структуры покровной ткани клубней картофеля при изменении фазы физиологического состояния показано на фиг. 2, где изображено: 13 - покровная ткань, 14 - внутренняя ткань, 15 - открытые устьица, 16 - микропоры, Фв- поток света, врзбуждающего флуоресценцию, Фр - поток света от излучения флуоресценции, А-лечебный период, Б-период покоя, В - период подготовки к посадке, I - начало периода, II - окончание периода. Б лечебный пеоиод (А) происходит формирование стоя покровной ткани 13 и стабилизация структуры внутренней ткани 14. Период (Б) покоя характеризуется относительно малыми изменениями структуры внутренней и покровной тканей. В конце (II) срока хранения происходит изменение структуры покровной ткани, на ней образуются открытые устьица 15 и начинается пробуждение глазков.

В период (В) подготовки к посадке изменение структуры внутренней и покровной тканей усиливается, происходит отток и перераспределение пластических веществ, образуются микропоры 16. При возбуждении флуоресценции слоя внутренней ткани 14 клубня через слой покровной ткани 13 потоком света Фе различные периоды хранения, поток излучения флуоресценции Фр

изменяет свой спектральный состав и интенсивность. Эти изменения обусловлены пропускной способностью покровной ткани и состоянием прилегающего к ней слоя

внутреннней ткани.

Для получения спектров излучения флуоресценции клубней картофеля в различные периоды хранения (фиг, 3) и характеристик клубней в зависимости от состояния и толщины перидермы (фиг.4) возбуждение флуоресценции осуществляют потоком света (по схеме фиг. 2) в диапазоне 386±10 нм. Этот диапазон является оптимальным для возбуждения пиковой флуоресценции внутренней ткани в зоне 520±10 нм. Особенности изменения пика флуоресценции в зоне 520 нм приняты в качестве основного носителя информации. Он характеризует состояние внутренней ткани клубней картофеля и

обусловлен наличием в нем фенольных соединений.

На фиг. 3 изображено: 17 - дозревание клубней, 18 - прорастание клубней, 19 - пробуждение клубней, lo.e. - интенсивность

излучения флуоресценции в относительных единицах, А- длина волны, Св - спектр излучения флуоресценции витаминов в вытяжке из картофеля, Сф - спектр излучения флуоресценции фенольных соединений в

вытяжке из картофеля.

На фиг. 4 изображено: L - толщина перидермы картофеля, lo.e. - отношение значений интенсивностей флуоресценции

витаминов (max 468 нм) и фенольных соединений (max 520 нм), AI, Аа, Аз - фазы пробуждения, 20 - сорт Домодедовский, 21 - сорт Детскосельский, 22 - сорт Темп, +«,-«- положительный и отрицательный знаки изменения интенсивности флуоресценции при изменении фазы физиологического состояния.

Другой пик интенсивности излучения флуоресценции в зоне 468±10 нм дает информацию о состоянии покровной ткани и обусловлен наличием в этом слое витаминов. В лечебный период и в период покоя значения отношения интенсивностей флуоресценции находятся в прямолинейной (+«)

зависимости с процессом утолщения перидермы клубня (фиг. 4). С наступлением фазы пробуждения показатель отношения начинает постепенно понижаться (- а). Это дает врзможность по перелому кривых 20, 21, 22

судить о выходе клубней из состояния покоя и наступлении процесса пробуждения. Эту фазу перехода клубней из одного состояния в другое можно определить до выявления видимых признаков прорастания глазков.

Изменения отношения пиковых интен- сивностей излучения флуоресценции I468/I525 в зависимости от срока хранения для различных сортов клубней картофеля приведены на фиг. 5, где изображено: I468/I520 - отношение интенсивностей излучения флуоресценции на длинах волн 468 и 520 нм, Л - клубни картофеля сорта Лорх, Н - сорт Невский, Т - сорт Темп, П - сорт Пригожий, Р - сорт Раменский, Дм - сорт Домодедовский, Гз - здоровые клубни сорта Гатчинский, Гб - больные клубни сорта Гатчинский. Результаты оценки всхожести картофеля в зависимости от изменения пиковых интенсивностей флуоресценции на длинах волн 468 и 520 нм приведены в таблице.

Наибольшей всхожестью 80-100% обладают те клубни тех сортов картофеля, у которых изменение параметров флуоресценции происходит в соответствии с нормальным процессом физиологического состояния. В лечебный период отмечается тенденция повышения (сорта Л, П, Н, Р) величины отношения, в период покоя - относительно устойчивое состояние или малое отклонение от устойчивого, в период подготовки к посадке - заметное снижение. Непродолжительные спады характеристики (сорт II) в лечебный период связаны с тем, что одновременно с утолщением покровного слоя происходит перераспределение пластических веществ внутреннего слоя ткани картофеля. Однако эти отклонения не должны превышать диапазона 1,8-1,24. Другие характеристики сортов (Г, Дм, Т), которые выходят за пределы этого диапазона, характеризуют отклонение от нормы. Такие клубни картофеля имеют более низкую всхожесть. Таким образом, по величине и знаку ( + а, - а) изменения отношения интенсивностей флуоресценции определяют фазы физиологического состояния клубней картофеля,

Оценка качества клубней картофеля в период хранения производится путем периодического измерения спектров излучения флуоресценции здоровых клубней, отобранных из общей партии поступившего картофеля, в устройстве, показанном на фиг. 6, где: 23 - клубень, 24 - источник света, возбуждающего флуоресценцию, 25- блок восприятия и распределения светового потока излучения флуоресценции, 26 - блок измерения интенсивности флуоресценции на длине волны 468 нм, 27 - блок измерения интенсивности флуоресценции на длине волны 520 нм, 28 - блок измерения отношения результатов измерения интенсивностей излучения на длинах волн 468 и 520 нм, 29

- блок памяти и распределения результатов измерения отношения в зависимости от периода регистрации, 30 - блок памяти данных, переданных в лечебный период, 31 блок памяти данных, переданных в период покоя, 32 - блок данных, переданных в период подготовки к посадке, 33 - блок логического сравнения данных, записанных в блоках памяти, 34 - блок принятия решений

при нормальном состоянии качества, 35 - блок принятия решения при отклонении качества от нормы.

Отбор клубней производится визуально согласно ГОСТ. Пробу здоровых клубней поштучно подвергают контролю, в различные периоды времени. Контроль качества осуществляют путем возбуждения флуоресценции потоком света от источников 24 с длиной волны ±10 нм. Поток света

флуоресценции улавливается блоком 25, распределяется на два пучка с длиной волны Ai 468 ± 10 нм ± 10 нм.

Величину интенсивности излучения разделенных потоков измеряют в блоках 26

и 27. В блоке 28 определяют величину отношения интенсивностей I468/I520 и передают в блок 29 памяти. В процессе повторного контроля качества этих же клубней в другой период хранения (период покоя или подготовки к посадке) измерение осуществляют по схеме предыдущего описания. Результаты повторных измерений поступают в соответствующие блоки памяти 30, 31, 32. В блоке 35 результаты измерения последовательно сопоставляются исходя из условия: если величина отношения попадает в интервал 1,8-2,4, то формируется сигнал Да, если не попадаетгсигнал Нет.

Таким образом, если сигналы от блоков

30, 31, 32 попадают в блок 36, то принимается решение о хорошем качестве, а если попадает в блок 34, значит имеется отклонение от нормы.

На фиг. 7 приведены результаты экспериментальной оценки клубней на зрелость при однократном измерении спектров флуоресценции, где 36 - область распределения сигналов в период созревания.

На фиг. 8 представлены результаты экспериментальной оценки клубней на всхожесть при двукратном, повторном измерении спектров флуоресценции в лечебный период и в период покоя, где 37 - область распределения сигналов в лечебный период, 38 - область распределения сигналов в период покоя. Сорта клубней картофеля, у которых оба значения величины отношения не выходят за пределы интервала 1,8-1.24, обладают высокой

всхожестью 80-100%, остальные имеют низкую всхожесть - менее 80%.

Способ определения качества клубней картофеля может найти применение на предприятиях Агропрома при сортировании или отборе наиболее качественной продукции. За счет посадки картофеля с высокой всхожестью повышается урожайность. Более точное определение фазы зрелости позволит уменьшить механические повреждения при комбайновой уборке картофеля, что позволит повысить товарность картофеля и лежкоспособность. Формула изобретения Способ определения качества клубней картофеля, предусматривающий облучение

Зрелость

клубней картофеля ультрафиолетовым светом в диапазоне длин волн 376-296 нм, периодическое измерение интенсивности флуоресценции поверхности клубней картофеля в течение послеуборочного периода в двух диапазонах длин волн, установление значения отношения интенсивностей флуоресценции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерение интенсивностей флуоресценции поверхности клубней производится в диапазонах длин волн 458-478 нм и 510-530 нм, устанавливается приращение значений отношений интенсивности флуоресценции клубней, а

качество клубней картофеля определяется по величине и знаку этого приращения.

4

Сахрамк/пь Фиг. 1

Всхожесть

,MK

35

30 25 20 15

ttO if70 № 5Ю Фиг.З

21

22

15 16 7,7 IB 1,9 2,0 2,7

ФигЛ

Фиг. 2

530 Hfi, A

J,

0Ј.

f96C9At

%g J520

2,0

Недозрелые

Фие.б

fi

36

Зрелость

Зрелые

Некондиции

Фиг. 7

Ш fS20

Ш

20

W

38

37

60

Фиг, 8

80 700 % Всхожесть, %