En agriculture, il existe de nombreuses méthodes mécaniques pour mesurer indirectement la maturité d'un fruit à travers sa fermeté. Cependant, la plupart manquent de fruits rouges, qui ne présentent pas les mêmes types de vibrations mesurables que les plus dures. Maintenant, scientifiques de l'Institut de technologie de Shibaura, Japon, ont développé une méthode innovante pour mesurer la fermeté des fruits à l'aide d'ondes de choc plasma induites par laser. Leur sans contact, L'approche non destructive fonctionne sur les mangues et devrait également être utile pour d'autres fruits rouges.

Ceux qui travaillent dans l'agriculture sont chargés d'assurer une récolte en temps opportun afin que la maturité soit à un point optimal lorsque le fruit est vendu, à la fois pour minimiser la quantité de fruits gaspillés et maximiser la qualité du produit final. À cette fin, un certain nombre de techniques pour évaluer la maturité des fruits ont été développées, chacun avec leurs avantages et inconvénients respectifs selon le type de produit.

Bien que des méthodes biochimiques et optiques existent, les techniques mécaniques sont les plus utilisées. Ils évaluent indirectement la maturité en fonction de la fermeté du fruit. À son tour, la fermeté est quantifiée en observant les vibrations qui se produisent sur le fruit lorsque l'énergie mécanique est délivrée avec précision par des dispositifs tels que des marteaux, pendules, ou haut-parleurs. Malheureusement, ces approches ne permettent pas de fruits plus tendres, qui sont plus facilement endommagés par les dispositifs de contact utilisés.

Dans une étude récente publiée dans nourriture , une équipe de scientifiques du Shibaura Institute of Technology (SIT), Japon, a abordé cette question grâce à une méthode innovante de mesure de la fermeté des fruits rouges à l'aide de plasma induit par laser (LIP). Ce travail est une sorte de suivi d'une étude précédente dans laquelle le LIP a été utilisé pour quantifier la fermeté des fruits plus durs.

Mais qu'est-ce que le LIP et comment est-il utilisé ? Le plasma est un état de la matière similaire à l'état gazeux mais dans lequel la plupart des particules ont une charge électrique. Cet état énergétique peut être produit dans l'air normal en focalisant un faisceau laser de haute intensité sur un petit volume. Parce que la "bulle" de plasma générée est instable, il s'étend immédiatement, envoyant des ondes de choc à des vitesses ultrasoniques. Le professeur Naoki Hosoya et ses collègues du SIT ont utilisé avec succès les ondes de choc LIP générées près de la surface des pommes pour exciter un type de vibration appelé 0 S 2 mode, familièrement appelée « vibration en mode football » en raison de l'apparence de la déformation résultante sur les corps sphériques. Ils ont ensuite vérifié que la fréquence des 0 S 2 les vibrations du mode étaient corrélées à la fermeté du fruit.

Cependant, les fruits rouges ne présentent pas 0 S 2 vibrations de mode, l'équipe a donc dû analyser un autre type d'oscillation :les ondes de Rayleigh. Ce sont des ondes qui se produisent exclusivement à la surface des corps sans pénétrer profondément à l'intérieur. En utilisant des mangues Kent, une configuration de génération de LIP, et vibromètres à laser disponibles dans le commerce, les scientifiques ont vérifié que la vitesse à laquelle les ondes de Rayleigh se propagent est directement liée à la fermeté des mangues. Parce que la vitesse de propagation diminue nettement avec le temps de stockage, il fournit un moyen fiable d'évaluer indirectement la maturité.

L'équipe est allée plus loin et a recherché la meilleure position à la surface des mangues pour déterminer la vitesse des ondes de Rayleigh. Mangues, ainsi que d'autres fruits rouges, avoir de grosses graines à l'intérieur, qui peuvent altérer la propagation des ondes de surface de manière préjudiciable aux mesures. "Les résultats de nos expériences indiquent que les ondes de Rayleigh le long de" l'équateur "de la mangue sont meilleures pour l'évaluation de la fermeté par rapport à celles le long du" méridien principal, '" explique Hosoya. Les expériences ont également révélé que les cavités dans la chair du fruit ou la pourriture peuvent grandement affecter les résultats des mesures. Ainsi, comme Hosoya ajoute, ils continueront à rechercher quelle est la meilleure zone pour mesurer la fermeté des mangues en utilisant leur nouvelle approche.

En bref, l'équipe de SIT a conçu une stratégie innovante pour évaluer la maturité des fruits rouges de l'extérieur. "Notre système, " remarque Hosoya, « convient à l'évaluation de la fermeté sans contact et non destructrice des mangues et potentiellement d'autres fruits mous qui ne présentent pas l'habituel 0 S 2 vibrations de mode." Un affinement supplémentaire de ces méthodes d'évaluation de la fermeté les rendra, espérons-le, plus fiables et plus accessibles pour l'industrie agricole. Avec un peu de chance, leur adoption généralisée garantira que les fruits n'atteignent votre assiette qu'au moment venu.