DD293748A5 - Verfahren und vorrichtung zum sortieren von tomaten nach ihrem reifegrad - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von Tomaten nach ihrem Reifegrad, mit dem schnell und sicher eine Entscheidung ueber den konkreten Reifezustand der Tomate getroffen werden kann. Das Verfahren beruht auf einem fluoreszenzoptischen Meszprinzip, wobei der Grad der Umwandlung von fluoreszierenden Zellstrukturen in nicht fluoreszierende im Laufe des Reifeprozesses als Sortierkriterium bewertet wird. In einer entsprechenden Vorrichtung werden Tomaten mit energiereichem Licht bestraht. Die Intensitaet der von ihnen ausgehenden Lichtemission wird gemessen und als Kriterium fuer den Stand des Reifeprozesses herangezogen.{Fluoreszenz; Sortierung landwirtschaftlicher Produkte; Reifegrad von Tomaten; Apparatur zur Erfassung der Lichtemission}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die in allen Gemüse produzierenden Betrieben oder Verarbeitungsbetrieben der Lebensmittelindustrie angewendet werden kann.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Tomaten werden bedingt durch das Ernteverfahren mit unterschiedlichen Reifegraden geerntet. Deshalb ist anschließend eine Sortierung neben der Größe auch nach Reifegraden als Qualitätskriterium nötig. Bei manueller Sortierung müssen saisonbedingt viele Arbeitskräfte zur Bewältigung der Aufgabe eingesetzt werden, was die Personalkosten erheblich erhöht. Außerdem sind die Anforderungen an diese Arbeitskräfte hoch, denn sie müssen innerhalb kürzester Zeit Entscheidungen nach den vereinbarten Sortierkriterien treffen.

Vorrichtungen zum Sortieren von landwirtschaftlichen Produkten im allgemeinen beruhen auf dem Durchstrahlungs- bzw. Reflexionsprinzip und nehmen eine Bewertung nach der Farbe vor. Das Durchstrahlungsprinzip (wie z. B. für Blätter anwendbar, WP G 01 /2776172) kommt für die Lösung der Aufgabe nicht in Frage. Dagegen sind mehrere Verfahren, die auf dem Reflektionsprinzip arbeiten, bekannt. In der Regel verfährt man so, daß das reflektierte Licht bei zwei verschiedenen Wellenlängen gemessen wird. Mit einer Wellenlänge werden dabei die zu erwartenden Reflexionsunterschiede je nach Farbtiefe erfaßt. Die andere Wellenlänge wird so ausgewählt, daß hier keine oder nur geringe Reflexionsunterschiede auftreten und dient deshalb als eine Referenz. Für die Erfassung der Wellenlänge wurden verschiedene Vorrichtungen beschrieben. Beispielsweise wurden um die Frucht verschiedene Lichtquellen angeordnet, um von größeren Bereichen der Fruchtoberfläche über Spiegel- und Linsensysteme das reflektierte Licht zu sammeln und einer photoelektrischen Bewertung zuzuführen (US-Pat. Nr. 3173017). Eine andere Vorrichtung benutzt 2 in einem Winkel von 50° angeordnete Lichtquellen bzw. Detektorsysteme (US-Pat. Nr. 4281933). Den Nachteil, nur mit wenigen festeingestellten Wellenlängen zu arbeiten, beseitigt eine Vorrichtung, die über einen großen Wellenlängenbereich quasi kontinuierlich von 0,5 bis 2,5Mm arbeitet. Das reflektierte Licht wird in diesem Wellenlängenbereich spektral zerlegt, um vorzugsweise Kartoffeln zu sortieren (DD WP G01 N/2400878). Ein Licht- und Farbbestimmungsscanner ist im US Pat. Nr.4350442 beschrieben, der bei relativ kleinen Samen die komplette Oberfläche erfaßt.

Nachteilig wirkt rich bei den bekannten Vorrichtungen aus, daß sie sich lediglich auf die Farbbestimmung bzw. Reflexionseigenschaften der Frucht- bzw. der Samenoberfläche beziehen. Der physiologische Zustand, der ein entscheidendes Kriterium für den Reifeprozeß ist, bleibt dabei völlig unberücksichtigt. Außerdem können tiefere Schichten der Frucht, die bei der Tomate wichtig sind, für die Beurteilung der Reife nicht erfaßt werden. Die Ergebnisbewertung, die durch die oben genannten Vorrichtungen gewonnen werden, erfordert das Aufstellen von geeigneten Eichkurven, mit denen dann die Sortierkriterien festgelegt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, physiologische Parameter durch ein neues Verfahren für die Sortierung von Tomaten nach ihrem Reifegrad zugrunde zu legen. Dieses Verfahren erfordert keine Aufstellung einer Eichkurve zur Festlegung der Sortierkriterien und ist nicht auf die oberflächliche Farbgebung beschränkt. Das Verfahren wird in einer Vorrichtung eingesetzt, die ein schnelles automatisches Sortieren der Tomaten erlaubt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Zur qualitätsgerechten Sortierung von Tomaten ist neben dem Merkmal Größe auch eine Sortierung nach der Reife erforderlich. Manuelle Sortierung benötigt saisonabhängig viele Arbeitskräfte und unterliegt subjektiven Bewertungen. Eine Sortierung mit Vorrichtungen, die eine Farbbewertung durchführen, erlauben nur die Bewertung der Oberfläche und nicht den physiologischen Zustand der Frucht.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Tomaten nach ihrem Reifegrad, das sowohl Arbeitskräfte einspart, objektive Bewertungen erlaubt und den physiologischen Zustand der Frucht berücksichtigt. Dabei soll das Verfahren in einer geeigneten Vorrichtung umgesetzt werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mit einem fluoreszensoptischen Verfahren die Umwandlung von fluoreszierenden Zellstrukturen in nichtfluoreszierende Zellstrukturen während des Reifeprozesses bestimmt wird. Die Tomaten werden auf einem in verschiedenen Spuren unterteiltes Förderband (Abb. 1, Nr. 1) in eine Meßkammer (Nr. 2) gebracht. Im Folgenden wird nur eine Spur beschrieben. Für die anderen Spuren gilt das gleiche Prinzip.

Die Abschirmung (Nr. 3) verhindert das Einfallen von Umgebungslicht. Die Tomaten werden in der Meßkammer durch das Licht von Beleuchtungseinrichtungen optisch angeregt. Zur Anregung wird Licht mit Wellenlängen kleiner als 630 nm verwendet, vorzugsweise das Licht des blauen Spektralbereiches. Als Beleuchtungseinrichtungen (Nr.4) können polychromatische Halogenlampen oder andere energiereiche Lampen benutzt werden, von denen der ausgesendete Blaulichtanteil mit Hilfe eines Band- oder Kantenfilters (5) herausgefiltert wird. Ebenso sind Laser mit Wellenlängen unter 630 nm verwendbar. Es ist zu gewährleisten, daß ein großer Teil der Frucht nahezu gleichmäßig beleuchtet wird und daß die Belichtung der Frucht mindestens 200msec. vor dem eigentlichen Meßvorgang einsetzt, was durch entsprechende Linsensysteme (Nr.6) gewährleistet wird. Dio Intensität des zu messenden Fluoreszenzlichtes wird entweder direkt durch photoelektrische Detektorsysteme (Nr. 7) bestimmt oder über Lichtleitkabel (Nr. 8) diesen Detektorsystemen zugeführt. Dabei werden die Systeme oder das eine Ende der Lichtleitkabel so angeordnet, daß sie in einem bestimmten Winkel quer zur Bewegungsrichtung der Frucht stehen. Mindestens zwei Detektorsysteme steh ι sich dabei gegenüber. Ihre Geometrie muß so sein, daß sie jeweils nur einen bestimmten Ausschnitt von der angeregten Oberfläche erfassen.

Durch einen Band- bzw. Kantenfilter (Nr.9) werden die Detektoren vor dem Einfallen des Anregungslichtes geschützt. Diese Filter müssen für Licht aus dem spektralen Bereich größer als 660nm durchlässig sein. Diese Anordnung erlaubt die gleichzeitige Bewertung unterschiedlicher Seiten der Frucht. Je nach verwendetem Detektorsystem wird das Meßsignal noch verstärkt (Nr. 11)) und über einen Analog-Digital-Wandler (Nr. 11) einer Zentralen Verarbeitungseinheit, vorzugsweise einem Mikrorechner, (Nr. 12) zugeführt. Dieser Rechner wird jeweils mit Signalen der Detektorsysteme gespeist, die 0,25 bis I.Opsec voneinander getrennt sind. Gleichzeitig wird die Bandgeschwindigkeit und die Position (Nr. 15) der Frucht gespeichert. Nach der gemessenen Intensität der Fluoreszenzemission wird die Sortierung (Nr. 14) nach Reifegraden, gesteuert durch den Rechner, vorgenommen. (Nr. 13: Spannungs- und Stromversorgeeinheit)

Claims (6)

1. Verfahren zur Sortierung von Tomaten nach ihrem Reifegrad, gekennzeichnet dadurch, daß zur Bewertung der Reife eine Fluoreszenzemission verwendet wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tomaten mit einem Transportband in einen Meßtunnel transportiert werden, der vom Umgebungslicht abgeschirmt ist, und dort nach Bestimmung ihrer Position mit energiereichem Licht im Wellenlängenbereich kleiner 630nm mindestens 200 msec, vor Beginn der Messung bestrahlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß mit den einzelnen Detektorsystemen oder gleichzeitig mit allen die Intensität der Emission bestimmt wird, das gewonnene Signal über einen Analog-Digital-Wandler einer Zentralen Auswerteeinheit vorzugsweise einem Mikrorechner zugeführt wird, die auch die Position und die Bewegungsgeschwindigkeit der Frucht in der Meßkammer speichert, und je nach gemessener Intensität der Lichtemission eine Bewertung nach Reifegraden vornimmt und die erforderlichen Befehlssignale für die Sortiereinrichtung gibt.

4. Vorrichtung zum Sortieren von Tomaten nach ihrem Reifegrad, gekennzeichnet dadurch, daß die Tomaten für die Messung sich in einem abgeschirmten Meßtunnel befinden, der als Lichtquellen entweder Lampen, die energiereiches Licht erzeugen, oder Laser zur Bestrahlung enthält, eine Filterkombination mit einer Durchlässigkeit zwischen 400 und 630nm, die sich im Lichtweg befindet, sofern nicht eine Lichtquelle mit monochromatischem Licht verwendet wird und eine Linsenkombination, mit der eine homogene Bestrahlung der Früchte mindestens 200 msec vor Beginn der Messung gewährleistet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere photoelektrische Detektorsysteme in einem bestimmten Winkel quer zur Bewegungsrichtung der Früchte angeordnet sind, die jeweils einen kleinen Ausschnitt der Fruchtoberfläche und der unter dieser Oberfläche liegenden Schichten erfassen und die durch eine Filterkombination mit einer Durchlässigkeit für das emittierte Licht größer als 660 nm vor dem Einfall des Anregungslichtes geschützt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Detektorsysteme so angeoidnetsind, daß sie direkt die Emission bestimmen oder ihnon das emittierte Licht über ein Lichtleitkabel zugeführt wird.