L Outil Sinclair Internal Quality Firmness Tester

Qualité du produit
Fruits
Fermeté
Sébastien Lurol, Ctifl,
Audrey Émery, Isara
Lyon/Ctifl
Infos-Ctifl-n° 231
Résumé
Source : Sinclair
Plusieurs équipements sont
proposés actuellement sur le
marché pour mesurer la fermeté
des fruits de façon non destructive.
L’outil Internal Quality™ Firmness
Tester, développé par la société
Sinclair International Ltd, a fait
l’objet de plusieurs années d’étude
au Ctifl sur les espèces pêche,
abricot et kiwi. Les résultats
montrent que le système est bien
adapté sur ces trois espèces pour
des mesures rapides de la fermeté
moyenne d’un lot. L’indice de
fermeté iQ™, renvoyé par l’appareil,
est également bien corrélé aux
valeurs de fermeté mesurées avec
les outils pénétromètre et Durofel.
Non-destructive
measurements of
firmness : the Sinclair
Internal Quality™
Firmness Tester
Outil en ligne Sinclair
Several devices are currently on the
market to measure the firmness of
fruit using a non-destructive method.
The Internal Quality™ Firmness Tester
developed by Sinclair International Ltd
was the focus of several years of study
at Ctifl for use with peach, apricot and
kiwi. The results show the device to be
well suited for quick measurements of
firmness on these three species during
batch acceptance. The iQ™ firmness
value output by the device is also
well correlated to the firmness values
measured using the penetrometer
and the Durofel.
Mesures non destructives
de la fermeté
L’outil Sinclair
Internal Quality™
Firmness Tester
L
a fermeté est le paramètre le plus régulièrement mesuré sur les fruits : en verger,
pour déclencher la récolte mais aussi
après la récolte, pour suivre l’évolution de leur
maturité. Cette mesure est réalisée actuellement
de façon destructive sur des petits lots de fruits,
mais cela occasionne néanmoins des pertes
importantes en fin de saison. Une mesure non
destructive et systématique des lots de fruits est
30
Infos-Ctifl/Mai 2007
donc intéressante. L’article ci-dessous dresse le
bilan de trois années d’essais menés au Ctifl
sur le système de mesure de la fermeté, développé par la société Sinclair, et testé sur pêches,
abricots et kiwis. Après une description du
principe et de l’intérêt de la mesure, une série
de résultats sera présentée, afin d’avoir une idée
des performances et de la fiabilité de ces outils
sur les trois espèces.
Fruits
Fermeté
Infos-Ctifl-n° 231
Principe de la mesure
Présentation et intérêt des outils
Bench Top
Le Bench Top est un outil portatif destiné à
des mesures d’agréage sur des échantillons
de fruits, après la récolte ou avant la commercialisation. Il est mieux adapté aux fruits
et légumes « souples » (pêches, abricots,
kiwis, avocats, agrumes, mangues…), mais
des résultats intéressants ont également été
notés sur pomme dans différentes publications scientifiques.
La version développée en 2004, com-
écran de lecture
soufflet avec capteur
socle réglable pour
la rotation des fruits
bouton tactile
Détail de l’outil Bench Top
prend un socle réglable selon le calibre des
fruits et permettant leur rotation, un soufflet
en caoutchouc avec le capteur de fermeté, un
bouton tactile pour lancer la mesure et un petit écran pour lire le résultat de la mesure en
indice iQ™. L’outil comprend également un
compresseur d’air intégré et peut être relié à
un ordinateur pour le pilotage et l’enregistrement des données à l’aide du logiciel prévu.
Pour la mesure, les fruits non épluchés sont
placés successivement sur le socle. Ils sont
alors légèrement « frappés » quatre fois de
suite par le capteur pendant leur rotation.
Les valeurs sont ensuite moyennées et le résultat s’affiche sur l’écran de l’outil ou sur
l’écran d’un ordinateur. Dans ce dernier cas,
d’autres éléments statistiques, comme un
histogramme du lot, peuvent être affichés.
Les mesures réalisées avec cet outil sont
très rapides. Il a été estimé que la mesure
d’un lot de fruits avec le Bench Top étaient
quatre fois plus rapide qu’une mesure de
fermeté au pénétromètre, car il n’est pas nécessaire d’éplucher les fruits. Ces mesures
sont complètement non destructives sur les
fruits mesurés à la récolte, on observe simplement une légère marque sur les fruits
très mûrs (ex pêche avec une fermeté < à
1 kg/0,5 cm²), mais qui seraient déjà par
ailleurs non commercialisables.
L’intérêt de l’outil est de permettre une mesure de fermeté plus systématique et sur un
plus grand nombre de fruits lors d’un agréage.
Il peut être utilisé en entrée de station, après
stockage ou avant commercialisation, pour
évaluer la qualité d’un lot de fruits. Dans le
cas où une phase de maturation post-récolte
(ou affinage) est mise en place, la mesure permet d’avoir un suivi de l’évolution de la fermeté (voir paragraphes résultats) et de savoir,
sans destruction des fruits, quand l’affinage
doit être arrêté.
Outil en ligne
L’outil en ligne utilise le même principe de
mesure que pour le Bench Top, néanmoins,
les quatre mesures ne sont plus réalisées par
un seul capteur mais par quatre capteurs
placés au-dessus d’une ligne de calibrage.
Les fruits réalisent un quart de tour entre
chaque capteur, permettant une mesure sur
les quatre quartiers.
Source Sinclair
La société Sinclair International, spécialisée
dans l’étiquetage automatique en ligne des
fruits et légumes, commercialise depuis
quelques années des outils non destructifs
de mesure de la fermeté (Sinclair Internal
Quality™ Firmness Tester – SIQ-FT). Cette
technologie a été développée à partir du
matériel existant utilisé pour l’étiquetage.
L’extrémité des soufflets actuels, permettant
le collage des étiquettes sur les fruits, a été
modifiée et remplacée par un capteur de
fermeté. Le reste du système est le même,
expliquant la facile insertion du nouveau
concept sur les lignes de calibrage-conditionnement actuelles.
La mesure repose sur l’utilisation d’un capteur piézoélectrique. Ce dernier se compose
d’un élément en céramique, qui lors d’un
contact avec un objet se déforme et renvoie
un petit signal électrique. Le signal est proportionnel à la dureté de l’objet, ainsi un objet dur provoquera un signal électrique plus
important qu’un objet mou. Le capteur est
placé au bout d’un soufflet en caoutchouc,
qui s’allonge ou se rétracte sous l’action d’air
comprimé, pour venir en contact avec la surface des objets, en l’occurrence des fruits. Le
niveau du signal recueilli est ensuite converti en indice Sinclair iQ™, sur une échelle
allant de 1 pour les fruits très mous à 100
pour les fruits très durs.
Ce capteur est utilisé sur les deux types
d’outils présentés ci-dessous : l’outil portable
Sinclair iQ™ Bench Top Firmness Tester
(nommé Bench Top ci-après) et l’outil
en ligne. Une fois installé, à la différence
d’autres technologies non destructives, le
capteur ne nécessite pas d’étalonnage régulier. Une simple vérification sur des balles
de référence en latex permet de s’assurer du
bon fonctionnement de l’outil.
Source Ctifl
Qualité du produit
Principe de la mesure en ligne
L’ordinateur calcule alors une moyenne des
mesures et communique le résultat au système de tri en bout de chaîne, qui répartit
les fruits dans différents lots en fonction des
plages de fermeté choisies. La mesure est
très rapide et jusqu’à dix fruits peuvent être
analysés par seconde et par ligne. De plus,
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Infos-Ctifl/Mai 2007
dice de fermeté qui est bien corrélé avec la
fermeté mesurée par pénétrométrie1. Ce
résultat est d’autant plus intéressant qu’il
regroupe des données recueillies en 2005
et 2006 sur plus de 30 variétés différentes.
Cela signifie que l’outil est robuste dans le
temps, car aucun recalage de l’appareil n’a
été nécessaire entre les deux campagnes. Il
peut donc être utilisé en agréage pour évaluer la fermeté initiale des lots de pêches ou
pendant le stockage et l’affinage pour avoir
un suivi non destructif de la maturité des
lots. Sa rapidité et le caractère non destructif de la mesure permettent d’envisager une
analyse d’échantillons de fruits plus importants (50 ou 100 fruits) afin d’avoir une mesure de fermeté plus représentative du lot
considéré. Il pourrait également être envisageable d’avoir un suivi des lots de fruits sur
l’ensemble de la filière à l’aide de plusieurs
outils Bench Top, implantés dans les différentes structures.
plusieurs lignes équipées peuvent être montées en parallèle.
L’intérêt de l’outil en ligne est de réaliser
une mesure sur l’ensemble des fruits d’un
lot et de trier les fruits en fonction de leur
fermeté. L’objectif n’est toutefois pas de trier
les fruits pour chaque point de fermeté mais
de fixer deux ou trois bornes afin d’éliminer
les fruits en sur-maturité et de créer des lots
homogènes, qui peuvent être orientés différemment sur le circuit de stockage et de
commercialisation. Le tri permet ainsi de
sélectionner des produits mûrs, qui peuvent
être identifiés comme tels par une étiquette
et commercialisés rapidement, ou des produits plus fermes qui peuvent être stockés
plus longtemps.
Résultats des essais comparatifs
Étude de l’outil Bench Top
L’outil Bench Top a été mis à disposition par
la société Sinclair et est étudié depuis 2004
au centre Ctifl de Saint-Rémy-de-Provence.
Il a été évalué sur trois espèces de fruits (pêche, abricot et kiwi) en comparaison avec les
outils destructifs de mesure de la fermeté
(pénétromètre et Durofel).
r Étude la répétabilité du Bench Top
La figure 2 présente l’évolution de la fermeté moyenne d’un lot de 30 pêches mesuré dix fois de suite à l’aide du Bench Top.
La répétabilité de la mesure est bonne, les
valeurs oscillent autour de 23 iQ avec 95 %
des individus se situant à plus ou moins 23
+/– 0,8 iQ. En utilisant l’équation de conversion de la figure 1, on obtient des valeurs de
fermeté comprises globalement entre 4,4 et
5 kg/0,5 cm².
r Mesures comparatives sur pêche
Plusieurs séries de mesures ont été effectuées lors des précédentes campagnes de récolte, respectivement sur 30 lots de pêches
(15 variétés) en 2005 et 130 lots de pêches
(25 variétés) en 2006. L’étude a consisté
à comparer les mesures renvoyées par le
Bench Top à celle obtenues sur les mêmes
fruits avec un pénétromètre FTA (Fruit
Texture Analyser). Les lots de 30 fruits ont
été choisis afin d’avoir des plages de fermetés différentes. Certains lots ont donc
été analysés après la récolte, d’autres après
1 à 3 jours d’affinage dans une chambre à
25 °C. Chaque pêche a été mesurée dans un
premier temps avec le Bench Top (quatre
mesures par fruit et moyenne des deux valeurs médianes) puis avec le pénétromètre
FTA, en réalisant une mesure au niveau de
la zone équatoriale, après épluchage de la
peau, sur chacun des deux oreillons opposés.
La figure 1 présente la relation existante
entre les fermetés moyennes de chaque lot
obtenues avec les deux outils (moyennes des
mesures par fruit et des 30 fruits par lot).
On observe une relation linéaire entre les
deux outils, avec une bonne corrélation
(R² = 0,84). Le Bench Top renvoie un in-
Intérêt lors d’un suivi d’affinage de
pêches
La figure 3 présente un exemple d’utilisation possible du Bench Top pour suivre
la maturité d’un lot de pêches en affinage.
La fermeté d’un lot de 100 pêches Maura®
Zaifisan a été suivie avec des mesures réalisées à la récolte (A0) puis après 1 jour (A1) et
2 jours (A2) à 25 °C et 90 % d’HR. Chaque
jour, 30 fruits ont été analysés avec les deux
outils selon le protocole décrit précédemment. L’indice moyen renvoyé par le Bench
Top a été transformé en kg/0,5 cm² à l’aide
de l’équation de la régression précédente
(Figure 1). On observe que les valeurs renvoyées par les deux outils sont très proches.
Le Bench Top peut ainsi être utilisé pour
1 - L’équation de la droite de corrélation obtenue
dans le cadre de notre étude pourra être amenée à varier en fonction du modèle de l’appareil
utilisé et des réglages initiaux et nécessitera une
vérification préalable.
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Sébastien Lurol, Ctifl,
Audrey Émery, Isara
Lyon/Ctifl
Figure 1 - Comparaison des fermetés moyennes mesurées avec l’outil Bench Top et
le pénétromètre FTA - Étude sur 160 lots de
pêches et nectarines – résultats 2005 et 2006
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Fermeté
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Figure 2 - Étude de la répétabilité du Bench
Top sur un lot de 30 pêches mesuré dix fois
de suite – Évolution de la fermeté moyenne
du lot en indice iQ™.
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Fruits
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Figure 3 - Suivi de l’évolution de la fermeté
d’un lot de pêches variété Maura® Zaifisan
lors d’un affinage à 25 °C
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Qualité du produit
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Fruits
Qualité du produit
Des mesures comparatives ont également
été réalisées en 2006 sur 60 lots d’abricots
(20 variétés) et sur 11 lots de kiwi de la variété Hayward en 2004 et 2006. Le Bench
Top a été comparé au Durofel10 sur abricot
et au pénétromètre FTA sur kiwis. Les résultats sont présentés sur les figures 4 et 5.
Dans les deux cas les corrélations sont bonnes (R² > 0,8) entre les fermetés moyennes
mesurées de façon destructive et non destructive. Le Bench Top est bien adapté pour
la mesure de la fermeté moyenne de lots
d’abricots et de kiwis. Pour cette dernière
espèce, on notera comme pour la pêche la
bonne stabilité de l’appareil, car les résultats
présentés sur la figure 5 sont issues d’essais menés en 2004 et 2006.
Le niveau de correspondance entre le Bench
Top et le pénétromètre FTA est toutefois différent sur kiwis et sur pêches. Cela est dû
vraisemblablement à des différences de formes, de texture, d’épaisseur de peau entre
les deux espèces ou l’influence du noyau des
pêches, entraînant une réaction différente
du Bench Top. Si on cherche à relier les différents outils entre eux, les grilles de correspondance devront être établies par espèce.
Étude de l’outil en ligne
Une étude a été réalisée sur l’outil en ligne
Sinclair installé au sein de l’entreprise Sicoly
(69). Cette première étude a consisté à évaluer les performances du tri non destructif
d’un lot de nectarines Monid® après récolte.
L’outil en ligne a été réglé afin de séparer
l’ensemble des fruits en trois classes de
fermeté (F) :
r fruits en sur-maturité ou abîmés (F < 1 kg/
0,5 cm²) ;
r fruits intermédiaires (1 kg < F < 5 kg) ;
r fruits durs (F > 5 kg).
Parmi les fruits triés dans les classes « intermédiaires » et « durs », un échantillon de 30
fruits a été prélevé, puis analysé à l’aide de
l’outil Bench Top (réglé avec les mêmes paramètres que l’outil en ligne) et du pénétromètre FTA, en utilisant le même protocole
que précédemment. Les résultats montrent
que le tri fruit à fruit, réalisé par l’outil en
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r Mesures comparatives sur abricots
et kiwis
Infos-Ctifl-n° 231
Figure 4 - Comparaison des fermetés moyennes mesurées avec le Bench Top et avec le
Durofel 10 - Étude sur 60 lots d’abricots (20 variétés)
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Figure 5 - Comparaison des fermetés moyennes mesurées avec l’outil Bench Top et avec le
pénétromètre FTA - Étude sur 11 lots de kiwis - Résultats 2004 et 2006
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faire des mesures de contrôle de la fermeté
d’un lot de pêches placé en affinage et avoir
une idée du moment où les fruits devront
être remis au froid après avoir atteint le niveau de fermeté souhaitée.
Fermeté
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Remerciements
ligne, est confirmé à 93 % par le Bench Top
et à 83 % par le pénétromètre FTA, en sachant que les fruits considérés comme « mal
triés », car appartenant à la classe inférieure
ou supérieure, étaient très proches de la
borne centrale d’environ 5 kg/0,5 cm².
La qualité du tri de l’outil en ligne est donc validée par cette première étude. Elle fera l’objet
d’autres essais sur un plus grand nombre de
fruits et d’autres variétés de pêches. r
Les auteurs tiennent à remercier particulièrement Ian Harrison, Jean-Philippe Vignot de la
société Sinclair International et Jean-Yves Chomel
de l’Univers de l’emballage pour leurs explications
et documents techniques, leur disponibilité, la
mise à disposition du matériel de mesure et la
mise en relation avec différents partenaires professionnels. Et Catherine Deloire, Jean-Bernard
Cherblanc et Gérard Reynard de l’entreprise Sicoly
(69) pour la réalisation des mesures sur leur site.
Bibliographie
r KETELAERE B. D., HOWARTH M. S.,
CREZEE L.,
LAMMERTYN J.,
VIAENE K.,
BULENS I., BAERDEMAEKER J D, 2006.
Postharverst firmness changes as measured
by acoustic and low-mass impact devices : a
comparison of techniques. Postharvest Biology
and Technology, Volume 41, Issue 3, September
2006, Pages 275-284
r SHMULEVICH I., GALILI N., HOWARTH
M. S., 2003. Non-destructive dynamic testing
of apples for firmness evaluation, Postharvest
Biology and Technology, volume XXIX, Issue 3,
September 2003, Pages 287-299.
r Documents et informations techniques fournis par la société Sinclair.
r GOLDING J.-B., SPOHR L., MORRIS S.,
SMALE N., TANNER D. J., MCGLASSON W. B,
2006. Modelling the loss of peaches firmness
during controlled ripening. Acta Hort. 712.
r GOLDING J.-B., SPOHR L., NEWMANN S.,
TANNER D. J., SMALE N., MCGLASSON
r NAVEZ B., JOST M., LESPINASSE N., 2004.
Des nouveaux outils de mesure de la fermeté
– Quelles applications pour la tomate ? Infos
Ctifl n° 199, p28-32.
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