In de landbouw, er zijn veel mechanische methoden om de rijpheid van een vrucht indirect te meten aan de hand van zijn stevigheid. Echter, de meesten schieten te kort voor zacht fruit, die niet dezelfde soorten meetbare trillingen vertonen als hardere. Nutsvoorzieningen, wetenschappers van het Shibaura Institute of Technology, Japan, hebben een innovatieve methode ontwikkeld om de stevigheid van fruit te meten met behulp van laser-geïnduceerde plasma-schokgolven. Hun contactloze, niet-destructieve aanpak werkt op mango's en zou ook nuttig moeten zijn voor ander zacht fruit.

Degenen die in de landbouw werken, hebben de taak om te zorgen voor een tijdige oogst, zodat de rijpheid optimaal is wanneer het fruit wordt verkocht, zowel om de hoeveelheid fruit die verloren gaat te minimaliseren als om de kwaliteit van het eindproduct te maximaliseren. Hiertoe, er zijn een aantal technieken ontwikkeld om de rijpheid van fruit te beoordelen, elk met hun respectievelijke voor- en nadelen, afhankelijk van het type product.

Hoewel er biochemische en optische methoden bestaan, mechanische technieken worden het meest gebruikt. Ze beoordelen de rijpheid indirect op basis van de stevigheid van het fruit. Beurtelings, stevigheid wordt gekwantificeerd door de trillingen te observeren die optreden op het fruit wanneer mechanische energie nauwkeurig wordt geleverd via apparaten zoals hamers, slingers, of luidsprekers. Helaas, deze benaderingen schieten tekort voor zachter fruit, die gemakkelijker worden beschadigd door de gebruikte contactapparaten.

In een recente studie gepubliceerd in voedsel , een team van wetenschappers van het Shibaura Institute of Technology (SIT), Japan, heeft dit probleem aangepakt door middel van een innovatieve methode voor het meten van de stevigheid van zacht fruit met behulp van laser-geïnduceerd plasma (LIP). Dit werk is een soort vervolg op een eerdere studie waarin LIP werd gebruikt om de stevigheid van hardere vruchten te kwantificeren.

Maar wat is LIP en hoe wordt het gebruikt? Plasma is een toestand van materie die lijkt op de gasvormige toestand, maar waarin de meeste deeltjes een elektrische lading hebben. Deze energetische toestand kan in normale lucht worden geproduceerd door een laserstraal met hoge intensiteit op een klein volume te concentreren. Omdat de gegenereerde plasma "bel" onstabiel is, het breidt zich onmiddellijk uit, schokgolven uitzenden met ultrasone snelheden. Professor Naoki Hosoya en collega's van SIT hadden met succes LIP-schokgolven gebruikt die dicht bij het oppervlak van appels werden gegenereerd om een ​​soort trilling op te wekken genaamd ₀ S ₂ modus, in de volksmond "vibratie in voetbalmodus" genoemd vanwege hoe de resulterende vervorming eruitziet op bolvormige lichamen. Vervolgens hebben ze geverifieerd dat de frequentie van de ₀ S ₂ modus trillingen was gecorreleerd met de stevigheid van de vrucht.

Echter, zacht fruit vertoont geen ₀ S ₂ modus trillingen, dus moest het team een ​​alternatief type oscillatie analyseren:Rayleigh-golven. Dit zijn golven die uitsluitend op het oppervlak van lichamen voorkomen zonder ver in het binnenste door te dringen. Met behulp van Kent-mango's, een setup voor het genereren van LIP, en in de handel verkrijgbare op laser gebaseerde vibrometers, de wetenschappers bevestigden dat de snelheid waarmee Rayleigh-golven zich voortplanten direct verband houdt met de stevigheid van de mango's. Omdat de voortplantingssnelheid aanzienlijk afneemt met de opslagtijd, het biedt een betrouwbare manier om de rijpheid indirect te beoordelen.

Het team ging verder en zocht de beste positie op het oppervlak van de mango's om de snelheid van Rayleigh-golven te bepalen. mango's, evenals ander zacht fruit, grote zaden binnen hebben, die de voortplanting van oppervlaktegolven kan veranderen op manieren die nadelig zijn voor metingen. "De resultaten van onze experimenten geven aan dat Rayleigh-golven langs de 'evenaar' van de mango beter zijn voor de beoordeling van de stevigheid dan die langs de 'prime-meridiaan', '" legt Hosoya uit. De experimenten onthulden ook dat holtes in het vruchtvlees of bederf de resultaten van de metingen sterk kunnen beïnvloeden. zoals Hosoya toevoegt, ze zullen blijven onderzoeken wat het beste gebied is om de stevigheid van mango's te meten met behulp van hun nieuwe aanpak.

Kortom, het team van SIT heeft een innovatieve strategie ontwikkeld om de rijpheid van zacht fruit van buitenaf te beoordelen. "Ons systeem, " merkt Hosoya op, "is geschikt voor contactloze en niet-destructieve stevigheidsbeoordeling in mango's en mogelijk ander zacht fruit dat niet de gebruikelijke ₀ S ₂ modus trillingen." Verdere verfijning van dergelijke hardheidsbeoordelingsmethoden zal ze hopelijk betrouwbaarder en toegankelijker maken voor de landbouwindustrie. Met een beetje geluk, hun wijdverbreide acceptatie zal ervoor zorgen dat fruit pas op je bord komt als de tijd rijp is.