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1、果蔬采后处理高新技术应用和无损伤检测,第一节 果蔬采后处理高新技术应用 果蔬采后处理中的现代分级检测技术是高新技术应用于农业的典范，它在日本等发达国家已经推广应用。现代分级检测技术是在计算机技术、无损伤检测技术以及自动化控制技术基础之上发展起来的。这三项技术的发展为现代分级检测技术提供了广阔的空间，使分级检测技术正在由半自动化向全自动化转化，由单纯的外部品质检测向同时进行内部品质检测转化，规格标准由文字化向数字化转化，机械设备结构由复杂化向简单化转化，数据由人工管理向计算机管理化方向转化。,一、果蔬分级的自动化 果蔬的现代化分级技术包括上线、清洗、涂蜡、干燥、分级、装箱等多项流水线作业程序。其
2、中，分级既是核心又是近年来发展最快、现代化技术应用最多的部分。 传统的机械式、电子式果蔬分级流程如图6-1所示，它先是由人工进行品质等级分级，后由数台相同的机械电子设备分别自动完成尺寸等级分级，分级过程为半自动化。而现代计算机图像处理式取代了人工分级，可不分先后地进行品质等级和尺寸等级的同时自动分级，新技术彻底改变了传统方式。,全自动图像处理式分级系统一般由 CCD摄像机、无损伤检测装置、输送带、计算机、电气控制系统等组成。图6-2所示为一柑橘分级过程。其分级操作大致分为纵向一字排列、分离、摄像、无损伤检测、计算机处理判断等过程。为了保证摄取的图像准确无误，避免柑橘之间发生摞列粘连现象，通过成
3、v字形安装的两输送带的速度差，使摞列在一起的柑橘形成一字排列；通过滚式输送带的设计速度大于分离输送带速度的原理，使粘连在一起的柑橘实现了分离。,一、果蔬分级的自动化,5台CCD摄像机配置在输送带的上方及周边，可以全方位地摄取柑橘的图像，但为了获得柑橘上下两面的图像，特设柑橘翻转机构。在输送带的两侧安装有无损伤检测装置，可进行糖度、酸度、腐烂损伤程度、有无皱皮现象的检测。当柑橘通过CCD摄像机时，柑橘的颜色、大小、形状、内部质量、糖度和酸度、表面损伤情况等均被记录下来，通过这些信息的计算机综合处理即可完成分级作业。,现行的多数分级设备因只能进行大小等级分级；为完成各个等级的分级，需要数台相同设备
4、，而且每台设备占地面积大。水果不同，有时分级设备也不同，专用性强，利用率低。例如，柑橘可利用滚筒式，而苹果、桃等则不易采用。,二、设备结构的简单化,图像处理式分级设备因尺寸等级和品质等级分级一次性完成，机械设备主要起了输送作用，所以机械设备得到了大大简化。同时，还可根据生产能力随时进行组合，对分级场地无特殊要求。只要对计算机程序或设备略加修改，即可用于不同水果，应变能力强。计算机、电气设备的大量应用虽然使得制造成本有所提高；但机械设备的简化，使成本又大为降低，以至最终成本变化不大。,现行的等级标准多为文字描述，无具体数字，既定性而非定量。这样往往造成虽是同等级，但因产地不同，实际质量不尽相同，
5、对于消费者而言，容易造成混乱或误解。现代分级检测处理因应用了计算机技术，使信息变成了数字化，即可实现多项技术、质量指标的量化等级评价。例如，我们可将果实颜色值90100的规定为优级，8089为良；损伤面积超过总面积1降一级，超过3降两级等，类似这样的工作均可进行量化评价。,三、规格标准的数字化,在发达国家，分级作业多为集体作业。即农民将各自生产的果蔬产品集中到所属农协果蔬分级场地或果蔬采后处理工作站，经统一分级后推向市场。由于农户的管理水平不同，栽培环境各异，往往导致果蔬质量不同。以往是人工通过目测进行评价，经常出现误差与矛盾。现在，应用计算机图像处理技术，进行随机取样，客观地评价各自果蔬的质
6、量，避免了矛盾的发生。,四、管理计算机化,四、管理计算机化,图6-3所示为一柑橘品质自动评价装置。通过这个装置主要实现了形状、颜色的定量化，客观地进行评价；在以往的评价方法中，样品所占比例为10，采用该装置后可提高到3040，使评价结果更具说服力。对柑橘的评价有尺寸和颜色、伤痕，也就是尺寸和等级，为了实现高速处理必须同时进行尺寸和品质等级评价。,四、管理计算机化,为此，实时颜色演算装置成为该系统最大难点。颜色的判断只要取得颜色比就可进行定量化，但处理装置成本高，难以实用。所以，在该系统内编制了超高速图像处理专用程序；由两台摄像机摄取的图像通过一台图像处理装置同时进行形状、尺寸、颜色的测量，降低
7、了成本；增加专用的CCD摄像机实时处理插板，实施三通道处理，实现了在线高速检测。在检测时，为保证精度，取摄影范围50cm50cm，共两处。为了消除外部光的影响，安装了遮光罩，保证内部一定的光强度。,评价过程大致如下：被摄取的图像传到图像处理装置，通过高速图像处理装置进行解析，勾画出轮廓、检测出每个柑橘的尺寸、颜色以及数量。可以将颜色分成五个等级；随机取样数目占输送带上柑橘总量的3040。该系统代替了人工检查作业，大大地改善了工作环境。,分选后的多种规格的果实分别装入纸箱中，然后分别印字、统一封箱，通过纸箱上印有的大小和品质等级字样加以区别内容物，再分别送往各自的商品货架上，如图6-4所示。在没
8、有文字识别系统之前，送往货架上的商品由人工完成，劳动强度大，效率低，商品数量、等级管理工作困难。日本石井工业公司开发的文字识别系统很好地解决了上述问题。,五、文字识别系统,五、文字识别系统,文字识别系统安装在封箱机之后，它由纸箱定位装置、光源、CCD摄像机、计算机以及运行软件组成。其工作原理是利用神经所具有的学习、逻辑推理、判断功能，解析由CCD摄像机摄取的文字图像，高速、高精度地读出文字、图形等，即使是有时文字模糊不清，不完整，通过学习功能同样能正确读出(如图6-5所示)，读取精度高达99。不但能读取文字还可识别颜色，生产能力可达200-300箱min。,五、文字识别系统,该系统的开发成功，
9、使商品管理完全实现了自动化，大大降低了劳动强度，改善了劳动环境。,第二节 果蔬的品质等级检测,果蔬的品质检测包括表面品质检测和内部品质检测两项内容。表面品质检测项目有表面颜色、果形、表面损伤等。内部品质包括水果的糖度、酸度、叶绿素和内部缺陷、病变等指标。众多情况，果实的成熟程度可以用果实的颜色间接地代表；但表示成熟度的真实指标是果实内部的糖度、酸度、叶绿素含量、果肉软硬程度等。,第二节 果蔬的品质等级检测,糖酸度的破坏性检测技术早已被人们掌握，而无损伤检测是近年来发展起来的高新技术。果蔬品种多种多样，不同果蔬有时需要不同的检测方式方法。无损伤检测方法按检测手段大致可分为近红外分析法、力学分析法
10、、可见光分析法、激光分析法、X射线分析法等。按安装方式可分为便携式和在线固定式。,一、电磁波分析法,(一)X射线分析法 X射线与电波、可见光相同，是电磁波的一种，只是波长不同。但X射线具有很强的穿透能力，穿透能力又受物质密度的影响，密度大，穿透能力小；密度小，穿透能力大。我们做身体透视检查时能看清身体内部的骨骼与其他部位，就是利用了这个原理。对于可见光而言，即使只有一张黑纸也无法通过；可见光具有反射性质,而X射线没有同样的反射。,所谓软X射线是指长波长区域的X射线，比一般的X射线能量低、物质穿透能力差。在果蔬检测方面，因果蔬的密度与骨骼等物质相比要小得多，所以所需x射线强度很弱，软X射线足以满
11、足实际检测要求。 应用软X射线可以检测如马铃薯、西瓜内部的空洞，柑橘的皱皮等内部缺损现象。柑橘在生长过程中，由于环境条件的影响，常出现皱皮现象(果皮大，果肉小)。皱皮果的水分少味道差，属等外品，在进行分级时必须将其分选出来。,一、电磁波分析法,在利用x射线检测果蔬时，人们常常存有各种顾虑，担心残留问题。首先，x射线不是放射能，不存在残留问题；使用的X射线能量低，被照射的果蔬不会被放射化；检测用的X射线，不会损伤果蔬营养，不会改变果蔬风味，另外，软X射线没有杀菌、防腐的效果。,一、电磁波分析法,1西瓜空洞的检测图 图6-6为一西瓜空洞检测装置示意图。如图所示，软x射线发生器和x射线照相机以被测西
12、瓜为中心，分别布置在西瓜的上下，该图所示为软x射线发生器在上，向下发射x射线，在西瓜的下方是x射线照相机。,1西瓜空洞的检测,x射线照相机的检测直径范围最大为150mm，对于尺寸大的西瓜而言，虽然只能检测150mm范围内的中心部，不能观察全貌，但由于空洞现象常发生在西瓜的中心部附近，在实际使用中不会成为大问题。空洞检测范围与西瓜大小之间的关系如图67所示。西瓜的直径大小差异很大，不同大小的西瓜需要不同的x射线强度，为了及时调节x射线强度，先用光电管测量西瓜的大小，然后根据测量的西瓜直径调节x射线的发射强度。包括输送带在内，整个x射线检测装置置于安全保护罩内。,在由x射线照相机摄取的西瓜内部图像
13、中，白色代表空洞部分，黑色代表果肉。如果是没有空洞的西瓜也就没有白色部分，相反，如有空洞则会出现白色部分，因此，利用这个原理很容易将它们区分出来。实际判断情况如图6-8所示。,1西瓜空洞的检测,1西瓜空洞的检测,2、柑橘皱皮果的检测,图6-9为柑橘皱皮果检测装置示意图与检测波形。检测装置由X射线发射、接收、遮挡罩板、输送带、计算机等组成。为了人身安全，用2.3mm厚的铁板制成防护罩，防止x射线的泄露。x射线发射装置与接收装置分别布置在输送带的两侧。当输送带上无柑橘输送过来时，接收装置接收全部x射线信号，并变换成电信号，经A/D变换后进入计算机，此时的信号数值最大；当有柑橘通过时，信号数值将随密
14、度的增减而变化。,2、柑橘皱皮果的检测,2、柑橘皱皮果的检测,检测的结果与我们平时习惯了的图像形式不同，它是以波形形式出现的，这主要是为了减少成像时间，实现快速检测(5个s)的目的。由图6-9中的下图正常果与皱皮果的波形可以看出，正常果的波形圆滑过度，而皱皮果由于局部密度的突然减小，使得波形中途产生突变，根据波形中有无突变现象或大小，即可检测有无皱皮现象发生。,2、柑橘皱皮果的检测,在实际检测中，检测精度是决定该技术能否应用的关键指标之一。检测精度受多种因素影响，诸如柑橘的检测位置、柑橘的大小、x射线的强度、输送带的速度、判断值的选择等。皱皮是一种生理现象，因常发生在柑橘的柄和花两端，所以x射
15、线扫描区域和计算分析的重点也为两端，中间可以忽略；X射线强度过强和过弱，均造成无法识别波形有无突变问题，在检测前，应根据实际情况进行调节；输送带的速度过快，检测精度降低，过慢将影响生产率；判断值的选择需根据大量实验找出合理的数。,2、柑橘皱皮果的检测,x射线在果蔬检测方面的应用及适应性见表6-1。 表6-1 X射线在果蔬方面的应用,(二)紫外线分析法,在柑橘的收获、运输、分选过程中，因柑橘与容器间发生表面摩擦、果柄刺伤果实等情况，常使柑橘表面受损。受损后果皮中的精油细胞遭到破坏而析出表面。柑橘一旦受损，不但影响品质而且很快就会发生腐烂，并传染给周围柑橘，严重时，几天内整箱柑橘将会烂掉。虽然在分
16、选过程中，人们可以通过肉眼检测出受损柑橘，但当操作工疲劳以及受损部位与正常部位的差别不大时，常有漏检情况发生。为此，为了提高检测精度，实现自动化，利用无损伤检测技术有效地解决了这个问题。,(二)紫外线分析法,紫外线波长分布在100380nm范围之间，尤其是被称为化学线的320380nm间的紫外线具有激发分子运动的作用。在暗室中，当受损的柑橘受到紫外光源照射时，分子由基态被激发到激发态，分子从激发态回到基态时，损伤部就会通过发出荧光的形式放出辐射能，而荧光属可见光，此时显得格外明亮。与之相反，正常部理论上无可见光。这样，在正常部与损伤部之间就形成了大的明暗反差。损伤果的检测正是利用了柑橘正常部和
17、损伤部在紫外光源照射下的反射差异，通过摄像、计算机图像处理后进行检测的。,(二)紫外线分析法,图6-10为一在线柑橘损伤果紫外光检测装置示意图，它由摄像机、紫外灯、输送带、光源罩等组成。暗室由光源罩和橡胶帘构成，它的作用是切断可见光源，减少影响因素。光源多采用灯管型日光灯，为了更有效地增强光源强度，将光源罩制成半圆筒形，内表面涂成白色，增加反射效果，其圆心为柑橘的摄像位置：在光源罩上开一圆孔，留出摄像通路。当柑橘进入暗室，到达摄像机下时，摄像机开始摄像，然后由计算机进行图像处理和判断。,(二)紫外线分析法,图6-11为同一柑橘损伤检测时的一组照片，从上图的常规照片中，很难看出有受损现象，但在紫
18、外线光源的照射下，柑橘的上部发出荧光(中图)，而柑橘的正常部位几乎无可见光出现，下图为计算机图像处理后的画面，白色面积代表了受损面积。计算白色面积的大小，即可算出损伤面积的大小并做出判断。,(二)紫外线分析法,柑橘表面损伤检测精度受到紫外光源强度、紫外光源峰值波长、光源距离、柑橘损伤程度、柑橘的温度、柑橘种类等因素影响。紫外光源的峰值波长影响荧光的强度大小，选择峰值波长为352nm、经特殊加工(可见光少)的光源效果较佳。因紫外光源过强，其效果增加不明显，所以一般以60W为宜。为减少干扰，常在摄像机前加滤光片。值得注意的是，温州蜜橘受损后，在紫外光源的照射下，荧光效果比较明显，而有的橘类果实则没
19、有荧光现象，如柠檬。有无荧光现象关键是看果皮中是否存在发荧光的物质。,(二)紫外线分析法,值得注意的是，有时一些附着在柑橘表面上的农药等物质也会发出荧光，图像处理后呈现白色，这些白色除发光点多、分布分散、形状与损伤部略显不同外，还无其他更好的方法将它们区别开来，有出现错误判断的可能。 另外，利用紫外光照相技术还可检测蔬菜的新鲜程度。,2022/12/5,39,可编辑,(三)可见光分析法,1菠萝成熟度的判别 日本在20世纪80年代末期，因外国菠萝的大量进口，使得原产于冲绳县的当地菠萝生产受到很大冲击，鲜食果大幅度减少，为了生产高质量的鲜食菠萝，能在收获前判断菠萝的成熟度，日本科研单位研制开发出了
20、便携式菠萝成熟度检测装置及判断程序，如图6 -12。它利用菠萝成熟程度与透光量之间的相关关系以及重病害果不透光的特性，对菠萝的成熟度和病害果进行判别。该装置以自然光为光源，由检测、信号输出增幅放大、演算、结果显示部分组成。,1菠萝成熟度的判别,透射光及环境光量检测器采用了有效检测面积为lOOmm2、感应波长范围为1901100nm、峰值波长960nm的滨松电子社的产品。该检测器的射入光量可在110-11110-3W范围内变化，并与输出电流(A)有直线关系。使用温度范围-20+80。透射光检测器的放大器灵敏度设定为107(vA)，环境光量的检测器为105(VA)。,1菠萝成熟度的判别,菠萝的成熟
21、度不同，透射光量也不同。相对未成熟果而言，成熟果透射量为1015倍，过成熟果为10 100倍，它们之间相差很大。为了使输出不超过5V、在不饱和范围内进行检测，采用了ND滤光片(13、25、50、75)减少透射量。在亮度检测器上也采用了相同的ND滤光片组合。为了使同一菠萝在不同的环境亮度情况下具有相同结果，对透射光量进行了亮度系数修正，确保判断结果正确。,测量时，菠萝贴紧用难以透光的黑色无纺织物覆盖的圆筒状海绵护罩上，打开手柄上的开关。透射果实的光由在护罩中心深处设置的透射光检测器接收，同时果实周围的光量由两个亮度检测器接收。信号经增幅、放大、变换、修正后，果实的成熟度即可得到判断。成熟度通过发
22、红、黄、绿色的LED灯表示，其中，重病害果作为未成熟果处理。经实验，采摘前和采摘后检测精度分别为80、95，因此，可作为采摘期预测和采摘后的成熟度检测技术普及推广。,1菠萝成熟度的判别,菠萝成熟度检测装置的主要参数见表6-2所示。表6-2 菠萝成熟度检测装置的主要参数,1菠萝成熟度的判别,2、柿子涩度的判别,在日本，柿子中有一种叫早熟的西村甜柿，9月上旬收获，因其颜色好，常作为赠送礼品用，附加值高。但最大缺点是有时夹杂一些涩柿，如何检测涩柿成为难点。涩柿的传统检测方法是观察其形状和颜色，依靠经验进行判断。但柿子的形状、颜色都随收获时间、气象条件的变化而发生微妙的变化，若想完全去除涩柿十分困难。
23、,2、柿子涩度的判别,甜柿和涩柿混合的品种称不完全甜柿，开花时期气温低、花粉管伸张不良、无种子时涩果多。即使是在温室进行栽培、进行人工授粉效果也不理想，有时提高地温可以得到改善。 甜柿和涩柿的差异有两点。一是种子是否均匀地分布在果实中。如果没有种子果实是涩柿，即使有种子但偏向一侧，则没有种子部分的果肉发涩。二是有无单宁成不溶性褐变之后的褐变型单宁细胞。,2、柿子涩度的判别,柿子中可溶性单宁成分含量的多少，使柿子呈现出涩与不涩两种不同的口感。单宁呈细胞状分布在果肉中，涩感是单宁(可溶性单宁)在口中破碎流出，与口中的黏膜蛋白质结合，呈现出的一种独特味感。自然脱涩后，单宁凝缩呈不溶性，无涩感。不溶性
24、单宁在果肉中作为褐色物质呈点状分布，通常称其为“芝麻”，通过检测有无“芝麻”，即可进行涩柿的判别。,2、柿子涩度的判别,涩柿判别装置如图6-13所示，主要由光源和镜头组成，可见光由下方照射到果实上。当果实放在检测台上时，自动点灯。如果有“芝麻”时，光大部分被吸收，光的透射极少，果实略显暗色，此时为甜柿，相反，没有“芝麻”时，光透射极多，柿子果实透红明亮，此时为涩柿。通过目测光的透射量可以判断涩柿与甜柿。,2、柿子涩度的判别,(四) 近红外分析法,现代近红外光谱分析技术是90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术。通常，将波长为0.82.5m的红外线称为近红外线。所谓近红外分析法，就是通过近
25、红外光谱，利用化学计量学方法进行成分、理化特性分析的方法。因近红外光谱是由于分子振动的非谐振动性产生的，主要是含氢基团(OH、SH、CH、NH等)振动的倍频及合频吸收。,(四) 近红外分析法,基团的吸收频谱表征了这些成分的化学结构，测量的近红外谱区信息量也就极为丰富，所以它适合果蔬的糖酸度以及内部病变的测量分析。例如食品常见成分：水、糖度、酸度的吸收反映出基团CH的特征波峰。根据这些基团特征波出现的位置、吸收强度等，可定性、定量地描述某种成分的化学结构。经实验验证，用近红外线测得的糖度值与用光学方法测得的糖度值之间呈直线相关，在波长为914、769、745、786nm时测量精度最高，相关系数约
26、为0.989。,(四) 近红外分析法,由于有机物对近红外吸收较弱，近红外能深入果实内部，所以可以从透射光谱中获得果实深部信息，故易实现无损检测。此外，近红外光子的能量比可见光还低，不会对人体造成伤害，属于绿色分析技术。但近红外分析是属于从复杂、重叠、变动的光谱中来提取弱信息的技术，要用现代化学计量学的方法建立相应的数学模型。而建立一个优秀的(稳定性好、精度高)模型是近红外光谱分析技术应用的关键。,(四) 近红外分析法,建立近红外分析方法的步骤有四点：选择有代表性的校正集样本并测量其近红外光谱；采用标准或认可的参考方法测定所关心的组分或性质数据；根据测量的光谱和基础数据通过合理的化学计量学方法建
27、立校正模型，在光谱与基础数据关联前，对光谱进行预处理；对未知样本组成性质进行测定。,1糖酸度的检测,近红外在果实检测方面，主要用于测量糖度和酸度。图6-16为日本某公司开发的柑橘糖酸度无损伤在线检测装置。该装置主要由光源、光学检测器、数据处理三大部分组成。由于反射光不能反映柑橘内部情况，所以光由果实一侧的中部照射。透射果实内部的光由在线特殊检测器接收，并获得果实的透射光谱，经光电变换进入演算部，在演算部，进行糖酸度计算，并将其结果送往各个装置。,1糖酸度的检测,因为柑橘皮比较厚，为了使近红外光有足够的能量透射柑橘，加大了光源功率。分选速度为35个s，测量误差在1度以内，果径范围在45120mm
28、，果高31mm以上，最小果实间隔10mm，适合16种柑橘。利用该装置，柑橘在不受任何破坏的情况下，即可瞬时获得糖酸度值。在显示器上不但分别显示了糖、酸度值，而且还显示了糖酸比，因为代表柑橘是否好吃的指标是糖酸比。酸度值虽然能进行常规测量，但因浓度含量太低，误差比糖度值的误差大。,1糖酸度的检测,图6-17为一便携式糖酸度检测装置。与固定式相比，除可检测糖酸度，进行品质分级外。还可在果实成长过程中，随时监测其内部成分的变化，提供生长记录，为栽培管理和适时收获提供科学依据。,1糖酸度的检测,2苹果水心病的判别,苹果的水心病是一种生理现象，有这种现象的苹果易发生褐变，不宜贮藏，但鲜食时备受欢迎。为此
29、，在贮藏前，有必要对苹果进行有无水心病的检测。即有水心病的苹果应该马上上市出售，无水心病或水心病较轻的苹果，应作为贮藏用。通常，随着苹果成熟度的增加，细胞内糖的蓄积不断增多，由于细胞膨胀、破裂等组织变化，光的散射减少，苹果组织的光学密度降低，透射光量增大。因此，通过检测透光量的多少，就可知道苹果的内部质量情况。,2苹果水心病的判别,图6-18上图为苹果水心病判别仪，该仪器由光源、信号接收器、外罩、显示面板、手柄组成。苹果的-N为钨灯光源，一侧为硅光电接收器，测量部分的外形酷似耳机形状。,2苹果水心病的判别,测量时，先用事先准备好的标准板进行感光度调整，然后将苹果放在光源与接收器之间，罩上外罩，
30、遮挡住其他光线进行测量。判别结果以LED灯的颜色表示，绿色代表无水心病，黄色为有可能发生水心病，红色为有水心病。,2苹果水心病的判别,影响判断结果的因素有很多，如苹果的直径大小、形状、苹果内部组织的粗密、苹果的表面色素、表皮厚度、温度、苹果的品种等。,3.桃表面损伤图像处理分析,近红外线不但可以检测物料的内部成分，还可用于表面的品质评定。桃在收获、运输、分选过程中，极易受到各种损伤，常见的有挤压损伤、冲击损伤、腐烂、脱皮、摩擦损伤、病虫伤等。其中，有些损伤容易识别，而有的损伤难以辨认，如挤压损伤。利用近红外进行摄像，可以扩大人类的视觉范围，使难以辨认的损伤变得更容易些，这就是利用近红外线进行表
31、面损伤检测的意义所在。,4.近红外成熟度的检测,果实的成熟度一般用着色、底色脱落、果肉软化程度来主观地进行判断。这些量与通过分光分析得到的物理量间的关系如下： 着色由可见光分光得到的色调等的颜色信息 底色叶绿素吸收 软化随着果肉比阻力变化的光渗透深度变化,果实成熟度的定义因厂家不同而各异，日本的三井金属矿业公司通过光检测器测量糖度，同时读出叶绿素的吸收以及随着果肉软化光的渗透深度变化，最终的成熟度由这两个物理量计算得出。,4.近红外成熟度的检测,4.近红外成熟度的检测,成熟度检测器是取代人工检测的客观评价尺度之一，利用这种检测器可以进行果蔬适宜收获期的指导，排除过熟果、粉质化苹果。通过颜色检测
32、器(着色)与成熟度值的组合，可分选像梨一样依据颜色难以进行等级分选的果实。,（五) 红外线分析法,通常，我们利用长期积累的经验进行果实成熟度的判断，这主要是利用随着果实成熟度的增加，其颜色、硬度、振动的变化。但对于诸如西瓜、甜瓜等外观难以识别的果实而言、成熟度难以判别。果实的成熟会引起呼吸量、生理现象的变化，由此导致表面温度的变化。红外线显像法就是通过果实表面温度的变化进行果实成熟度判别的。利用这种方法时，由于表面温度差非常小，需要进行加大温差操作处理。,例如，先贮藏在5环境中，测量时移至20室温中进行。图6-22所示为甜瓜的表面温度分析。温度测量是在5低温室中贮藏1d后取出，再经过9分钟之后
33、进行的。温度按未熟、适熟、过熟顺序逐渐升高。,（五) 红外线分析法,(六)激光分析法,果实的糖度由果实中含有的蔗糖来决定。充分利用蔗糖只吸收特殊光线的性质，通过测量随蔗糖含量而变化的特殊光线量，即可最终确定甜瓜的糖度。图623为1995年日本住友金属矿山公司开发的激光甜瓜糖度在线检测装置。,(六)激光分析法,在暗室的不同位置上，甜瓜受到波长分别为880hm、910nm及930nm激光的照射，通过各波长获得的吸光度算出糖度。据介绍，该装置通过转换开关，还可测量甜瓜的成熟度和西瓜的糖度。其性能达到每小时检测7200个，当取检测总数的68时，其糖度精度达到0.5Bx，96时为1.0Bx以内。该装置于
34、1997年在日本北海道得到应用。,二、力学分析法,(一)西瓜空洞的判别 西瓜的力学空洞成熟程度分析法就像人们挑选西瓜时一样，通过强制振动判断西瓜内部有无缺陷及成熟度。,(一)西瓜空洞的判别,图6-24上图所示为在线西瓜空洞成熟度检测装置。该装置由大小两种升降敲打、相对敲打装置、三组传感器(微型麦克风)、托盘、计算机等部分组成。当向西瓜发出敲打动作时，如果布置在中线上的多个传感器问出现大的声波相位差，表明在声波的传播通路中，有阻碍声波传播的空洞存在；通过传感器检测传播频率或传播速度以及高速傅立叶变换波形解析装置进行波形分析比较，最终判断出西瓜有无缺陷及成熟情况。,(一)西瓜空洞的判别,正常果实的
35、波形衰减有规律性，而空洞果实的衰减起伏不定，这与人们敲打西瓜时的感觉一样，即正常果实音质好，空洞果实差；经分析得出，未成熟果实的振动频率高，过度成熟果实的频率低，因此，通过峰值频率的分析，即可判断成熟度。这种装置在日本已经得到了应用。,(二)网纹甜瓜成熟度的判别,日本的研究人员还开发了一种用振动传播速度来判断甜瓜成熟度的便携式检测装置。如图6-25上图所示。该装置主要由枪状敲打机构、信号处理、A/D变换器及笔记本电脑组成。敲打棒和两个麦克风安装在同一线上，麦克风的间隔设计为16mm。,(二)网纹甜瓜成熟度的判别,由敲打棒引起的脉冲响应波，先由下面的麦克风检测，迟16mm之后，再由第二个麦克风检
36、测；通过精确计算这个时间差，即使不测量周长，也能计算出传播速度。测量结果表明，振动传播速度与果肉的实际硬度间具有相关性，这也与品尝实验结果一致。此外，在甜瓜栽培管理过程中，该装置通过敲打，判别果肉软硬度，还可推测网纹形成的时期，从而进行温度和水的管理，以期达到形成最佳网纹。,(三)软硬度的判别,对于有些果实，其品质除外观和味觉外，果肉的软硬度也是重要因素。为此，无损伤软硬度检测仪被研制开发出来，如图6-26下图所示。,(三)软硬度的判别,其检测原理是，在不损伤果实的弹性范围内，施加Fa、Fb力，(Fa0)，将产生的相应变形量D=Db-DA。作为软硬度评价指标，这样就可以实现果实软硬度的无损伤检测。检测装置主要由计算机和压缩测试机组成。压力通过载荷变换器转换成电压信号输出，经变换板进入计算机；由压缩引起的压缩变形量通过压缩速度和压缩时间(从 Fa到Fb的时间)算出；当力达到Fb时，测试棒立即上升，不会施加超过Fb以上的力；检测结果(压力和变形量的关系)除在显示器上显示外，还由打印机打印出来。,(三)软硬度的判别,当采用测试棒直径8mm，力Fa=1.ON、Fb=3.9N，压缩速度50mmmin测试条件时，检测猕猴桃的软硬度的效果最好。,2022/12/5,78,可编辑,
