L Outil Sinclair Internal Quality Firmness Tester
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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, 31 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. 32 Infos-Ctifl/Mai 2007 Infos-Ctifl-n° 231 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 ������������������������������������� Fermeté �� �� �� �� �� ����������������� � 2������� �� � � � � � � � � � � ������������������������������������� 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™. �������������������������������������������� Fruits �� �� �� �� �� �� � � � � � � � � � � �� ������������������� Figure 3 - Suivi de l’évolution de la fermeté d’un lot de pêches variété Maura® Zaifisan lors d’un affinage à 25 °C � ��������������������� Qualité du produit ���������������� ��������������������������� ������������������������ � � � � � � ������������������������� � 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 �������������������������������������� 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) �� ��������� ����� � � ������� �� �� �� �� � � �� �� �� �� �� �� �� ����������������� 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 �������������������������������������� 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 �� �� ����������������� � 2������� �� �� �� �� �� �� �� ��� � ��� � ��� � ���������������������������������������� 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. 33 Infos-Ctifl/Mai 2007