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This paper describes the current trends and perspectives of techniques for non-destructive control of fruit and vegetable quality. Fresh fruits and vegetables, whether seen as desserts, snack food ... must compete with other products suchs as dairy products, industrial backed goods, ... which exhibit a very high consistency of quality. The first step for quality insurance is to develop sensors able to control the products. These sensors can be classified into "external quality sensors", "internal aspect sensors " and "maturity sensors". External quality includes size, shape, color of the fruit, and the absence of defects. Cameras are becoming more and more useful in this aera internal aspects (absence of internal defects) are studied by visible transmission, X-ray transmission and tomography, and Nuclear Magnetic Imaging. The detection of degree of maturity can be approached by sugar content, firmness or aroma control. From this study, it can be concluded that new sensors will be more and more numerous, and that one of the major problems still remaning is aspect defects., Cet article décrit les tendances actuelles et les perspectives des techniques pour le contrôle non destructif de la qualité des fruits et des légumes. Les fruits frais et les légumes, qu'ils soient considérés comme des desserts, des amuse-gueule,... doivent être compétitifs avec les autres produits comme les produits laitiers, les aliments cuits industriellement,... qui offrent une qualité d'une très grande uniformité. Le premier stade d'assurance de la qualité consiste à développer des capteurs capables de contrôler les produits. Ces capteurs peuvent être classifiés en "capteurs de qualité externes", en "capteurs de qualité internes" et en "capteurs de maturité". La qualité externe comprend la taille, la forme, la couleur du fruit et l'absence de défauts. Les caméras sont de plus en plus utiles dans ce domaine. Les aspects internes (absence de défauts internes) sont étudiés par transmission visible, transmission par rayons X, tomographie et imagerie à résonance nucléaire. La détection du degré de maturité peut être mesurée en contrôlant la teneur en sucre, la fermeté et l'arôme. A partir de cette étude, on peut en conclure que les nouveaux capteurs seront de plus en plus nombreux et que les défauts d'aspect demeureront les derniers problèmes majeurs à résoudre.

Upon the different criteria that can be used to test peach maturity, firmness appears the most reliable. In this study, we develop a sensor able to non-destructively determine peach firmness. The principal is the one of micro-deformations : a moving tip submitted to a string constraint emerges from a reference surface (the probe). When the probe is applied on the fruit, the tip is moved according to the texture of the flesh. If the flesh is hard, the displacement of the tip is important. In the contrary, the tip can even not move at all. All the intermediary positions are possible. The results got with this apparatus are very satisfying : if the fruits are classified within 3 classes, the performance is as high as 92,5 % of well classified fruits., Dans cette étude, nous avons développé un capteur non destructif pour mesurer la maturité des pêches. Le principe utilisé est celui de micro déformations de la pêche. Un embout, porté par une jauge de contrainte, et appliqué sur le fruit. Si le fruit est mûr, l'embout s'enfonce de quelques centièmes dans le fruit, s'il est plus ferme l'enfoncement est moindre. La valeur de l'enfoncement est lié à la maturité du fruit. Les résultats obtenus sont très satisfaisants. Si les fruits sont classés en trois classes de maturité, la performance de l'appareil est de plus de 92,5 % de fruits bien classés.

MIR and NIR spectroscopies are well known analysis tools for the food and agricultural industry, but they have different properties. Thé goal of this article is to describe a general guide for the choice of a technology which is adapted to the problem., La spectroscopie MIR et NIR sont des outils d'analyse bien connus pour l'industrie agro-alimentaire mais elles ont des propriétés différentes. Le but de cet article est de présenter un guide général pour le choix d'une technologie adaptée au problème.

Dans un brevet intitulé "Dispositif portable d'analyse pour le contrôle des procédés agro-alimentaires et biotechnologiques par biochimiluminescence" le CEMAGREF décrit l'intérêt de séparer au cours de l'instrumentation la section opto-électronique de la section bioréactive de telle sorte que le luminomètre puisse alternativement être connecté à des configurations variées de tests de laboratoire, procédés de contrôle ou champs d'analyse.

This paper describes an attempt to develop a new NIR spectrometer to sort fruits according to the sugar content in the packing stations. This spectrometer ranging from 800 to 1050 nm is based on the diode array technology. It is coupled with fibers optics, which allow multiplexing : 20 fibers have been detected by the camera, showing that the potential multiplexing of 20 different points. The acquisition time is 40 ms an image, I.e 2ms a spectrum. A good S/N ratio has been recorded in the 820 to 1010 nm range. This spectrometer has been tested with a set of 79 peaches. Partial least squares processing is applied to different wavelengths ranges. The best coefficient of correlation, got with reduced wavelenght range (from 847 to 977 nm) is 0.81 and the S.E.P is 1.04° Brix. With this calibration, the fruits can be sorted into 3 maturity classes with a reliability of 76%. This performance, such as the other characteristics of the instrument are in accordance with the requirements of the packing station managers., Cet article décrit un essai de développement d'un spectromètre NIR pour trier les fruits aux postes d'emballage en fonction de leur teneur en sucre. Ce spectromètre dont la plage de mesure est comprise entre 800 et 1050 nm est basé sur la technologie du réseau à diodes. Il est couplé à des fibres optiques qui permettent un multiplexage : 20 fibres ont été détectées à la caméra montrant le multiplexage potentiel de 20 points différents. Le délai d'acquisition est de 40 ms par image, soit 2 ms par spectre. Un bon rapport S/N a été enregistré dans la plage de 820 à 1010 nm. Ce spectromètre a été testé avec un groupe de 79 pêches. La méthode des moindres carrés est appliquée à différentes plages d'ondes. Le meilleur coefficient de corrélation, obtenu avec une plage d'onde réduite (de 847 à 977 nm est de 0,81 et le S.E.P. est de 1,04° Brix. Avec ce calibrage, les fruits peuvent être triés en 3 classes de maturité pour une fiabilité de 76 %. Ce résultat, comme les autres caractéristiques de l'instrument, sont conformes aux exigences des responsables du poste d'emballage.

This study has tested 3 methods to sort walnuts : weight, density and X-rays transmission. The results of these methods are compared to a human assessment of walnut quality into 5 classes. In the density computation, the volume has been determined by two different ways : by using Archimede's principle and by vision. It can be concluded that the three methods are very similar. All these methods could be improved to reach the grocery stores requirements. The iar jet method could be improved by blowing not on a large stream but on individual walnuts, the density method could give better results if the volume evaluation was more precise., En France, les noix sont consommées comme friandises, leur qualité est un facteur important pour l'acheteur. Les noix vides doivent être rejetées du marché. Actuellement, on utilise un jet d'air pour les détecter. Cette technique a 6% d'erreurs, alors que le maximum permis est de 2%. Trois méthodes de tri des noix ont été testées : le poids, la densité et les rayons X. Ces trois méthodes sont évaluées par rapport à l'examen humain de la qualité des noix en cinq classes.

This paper describes the use of Fourier Transform Infrared (F..T.-I.R.) spectroscopy coupled with an Attenuated Total Reflectance (A.T.R.) accessory to quantify the individual sugars (glucose, maltose, maltodextrins...) in a mixture extracted from a process of wheat transformation into sugar. A.T.R. accessory allows to analyze very viscous media such as molasses by pouring the medium on a flat crystal. In the first step, model mixtures are prepared in the concentrations common to sugar industries and are analyzed by F.T.-I.R. spectrometer. Binary (glucose/maltose) and ternary (glucose/maltose/maltotriose) solutions are used. Spectra are recorded from 1 300 to 850 cm-1. Multivariate mathematical processing methods are applied to these spectra (Partial Least Squares and Principal Component Regression). The results show a very good discrimination between the different sugars : for instance in the binary mixture, the standard error of prediction for glucose (ranking form 100 to 200 g/kg) and maltose (ranking from 250 to 290 g/kg) are respectively equal to 1.66 g/kg and 1.07 g/kg. Then the same experiment is run on real samples added with known concentrations of glucose, maltose, maltotriose and maltodextrins. The major problem is the determination of maltotriose but glucose, maltose and maltodextrins are well analyzed., Cet article décrit l'utilisation de la spectroscopie infrarouge à transformer de Fourier (IRTP) couplée à un ATR pour quantifier les sucres individuels (glucose, maltose, maltotriose) dans un mélange d'hydrolyse d'amidon de blé. Un accessoire ATR permet d'analyser des milieux très visqueux tels que les molasses. Dans un premier temps, des mélanges modèles sont préparés et analysés (solutions binaires ou ternaires). Les spectres enregistrés entre 1 300 et 850 cm-1 sont soumis à des méthodes d'analyse multivariable (PLS et PCR). Une très bonne discrimination est obtenue pour les sucres. Dans le mélange binaire, les erreurs standard de prédiction sont respectivement de 1.66 g/kg et 1.07 g/kg pour le glucose (100 à 200 g/kg) et le maltose (250 à 290 g/kg). Les mêmes expériences sont faites sur des échantillons réels.

The "galia" melon has been measured for its physical qualities: size, firmness, shape while taking its flesh into account., Le melon galia a été mesuré pour ses qualités physiques : taille, fermeté, forme, en tenant compte de la qualité de sa chair.

Cet article décrit l'utilisation de la spectroscopie fourier Transform Infrared (FTIR) couplé avec des outils d'ATR pour la quantification des sucres (glucose, naltose, dextrines maltose) dans un mélange extrait d'un procédé de transformation de la farine en sucre.

Fruit maturity is an important factor for consumers. The current laws force food producers and industrialists to find several efficient methods to meet demand. For 10 years, the Cemagref has been developing and testing new tools in cooperation with technical and industrial centers. The iodine test for apple is a performing tool of quality management. The research team has developed a non-subjective method to analyze the chemical reaction. An AM93 machine, that is marketed today, has been created within the framework of this project., La qualité des fruits est un important facteur pour les consommateurs. Les lois en vigueur obligent les producteurs et les industriels des industries alimentaires à trouver plusieurs méthodes efficaces pour satisfaire la demande. Depuis 10 ans le CEMAGREF développe et expérimente de nouveaux outils en collaboration avec des centres techniques et industriels. Le iodine test pour les pommes est un outil performant de gestion de qualité. L'équipe de recherche a développé une méthode non subjective pour analyser la réaction chimique. Le projet a donné naissance à une machine AM93, aujourd'hui commercialisée.

Fruits and vegetables represent a very large production in Spain. Although the production is important, automation is not very developed, which must change because of the opening of the European market in 1993. The needs, capacities and sensors and automation limits for quality control are presented, for fruits and fresh vegetables and for industry. Examination of the state of art in this field and demonstration of the role of robots to improve the quality., Les fruits et les légumes sont une production très importante en Espagne. Bien que la production soit importante, l'automatisation n'est pas très développée, ce qui devrait changer à cause de l'ouverture du marché européen en 1993. Les besoins, les capacités et les limites des capteurs et de l'automatisation pour le contrôle de la qualité sont présentés, pour les fruits et légumes frais et pour l'industrie. Revue de l'état de l'art dans ce domaine et démonstration du rôle des robots pour l'amélioration de la qualité.

An application of interaction between light and a biological material is presented in this article. Experimental results are obtained from analysis of the crossing of light and fruit slices. Modelling of the light-fruit interaction has beed initiated., Cette communication présente une application de l'interaction de la lumière pour le matériel biologique. Les résultats expérimentaux sont obtenus depuis l'analyse du croisement de la lumière et des tranches de fruits. Une modélisation de l'interaction lumière-fruit a été élaborée.

The volume contains chapters on the applications of machine vision in the agricultural and food industries; the technology of a vision system; treatment and utilization of the image obtained; setting up a vision system and the availability of machine vision equipment in France., L'objectif de ce livre pratique et abordable est de permettre au lecteur d'appréhender les différents problèmes liés à l'usage de ce nouvel outil qu'est la visionique. Il traite notamment des techniques d'éclairage, des caméras, des unités de numérisation, et de la théorie du traitement d'image.

A good understanding of the apple maturity process enables an optimal management of the crop. The "iodine" test is often used by professionals, and its reading is automatized here by a small image analysis system. The prototype designed and realized by the CEMAGREF enables an optimal monitoring of the starch regression by avoiding any human interpretation., La connaissance de l'évolution de la maturité des pommes permet une gestion optimale de la récolte. Le test "iode" est communément utilisé par la profession, la lecture est ici automatisée par l'intermédiaire d'un mini-système d'analyse d'image. Le prototype concu et réalisé par le CEMAGREF permet d'obtenir un suivi optimal de la régression de l'amidon en supprimant toutes interprétations humaines.

Emphasis on near infrared lasts for long, but new technology in the infrared area (both mid infrared or MIR and Near Infrared or NIR) open new applications. A user guide has been built in order to help the food engineer to choose a technique able to help him in his process control, especially according to his on-line constraints and on his performances requirements. This chart has been applied to two examples : the constituent analysis of a fermentation thanks to Mid infrared spectrometry and the non destructive ultrafast measurement of sugar in fruits thanks to a diode array spectrometer. In the first experiments, good accuracies were obtained, which makes of MIR a potential tool for rapid process control. In the second example, fiber optics are used in order to optimize the throuput of the optical system and to allow multiplexing. The cost of this apparatus would be so low that it could be available even by small conditionning stations. Abstract of the paper N° 920602., L'intérêt de la spectroscopie proche infrarouge existe depuis longtemps mais les nouvelles technologies dans le domaine infrarouge (à la fois moyen et proche infrarouge) ouvrent de nouvelles applications. Un guide a été construit de manière à aider l'ingénieur agro-alimentaire à choisir la technique la plus appropriée pour l'aider dans le contrôle de procédé, notamment en fonction de ses contraintes en ligne et des performances requises. Ce guide est appliqué à 2 exemples : analyse des fermentations par moyen infrarouge et mesure rapide du sucre dans les fruits. Abstract de la communication N° 920602.

The objective of this project is to study the potential use of near infrared as on-line control method of fruit quality. The notion of quality is analyzed: taste quality. Measurement methods of sugar levels. Near infrared is selected. Two spectrometers are built and tested. The optimization of optical fiber sensors is conducted thanks to the study of the interaction between radiation and matter completed by a simulation. As a result, a basic system optically optimized for the line has been developed. Microfilm document in addition to the original., L'objectif de ce travail est l'étude de la faisabilité du proche infra-rouge comme méthode de contrôle en ligne de la qualité des fruits. La notion de qualité est analysée : la qualité gustative. Les méthodes de mesure du taux de sucre. Le proche infra-rouge est choisi. Deux spectromètres sont construits et testés. L'optimisation du capteur à fibres optiques est faite grâce à une étude de l'interaction entre le rayonnement et la matière complétée par une simulation. Il en ressort un système de base optiquement optimisé pour la ligne. Document microfiché en supplément de l'original.

The quality of fruit and vegetables is an important factor for the consumer. One of the aims of Cemagref is to develop tools to measure quality. This paper describes aspect and taste detection. For aspect, a vision system using a black and white camera was used in order to grade the fruits into four classes. The system was able to separate marketable from unmarketable fruits. For taste (i.e. sugar content), both near infrared and mid infrared have been tested. Near infrared is totally non-destructive, the coefficient of correlation is 0.91 and the standard error of calibration is 1% of sugar. Mid infrared is a recent experiment and is currently a destructive method but the use of fibre optics could make it available as non-destructive., La qualité des fruits et légumes est un des facteurs d'achat les plus importants pour le consommateur et il devient urgent de développer des outils capables de la mesurer. C'est un des objectifs du Cemagref. Nous décrirons ici uniquement les aspects détection de la qualité visuelle et détection de la qualité gustative bien que le Cemagref travaille sur tous les aspects de la qualité. En ce qui concerne les défauts d'aspect, le Cemagref a développé un système utilisant une caméra noir et blanc capable de classer les fruits en deux catégories : les fruits commercialisables et les non-commercialisables. En ce qui concerne le goût, c'est-à-dire la teneur en sucre, deux techniques ont été testées : le proche et le moyen infrarouge. Le proche infrarouge est totalement destructif, le coefficient de corrélation entre cette mesure et l'indice de réfraction est de 0,91 et l'écart standart de calibration est de 1%. Le moyen infrarouge correspond à une expérience très récente. C'est encore une expérience destructive mais l'utilisation de fibres optiques pourrait la rendre non-destructive.

On-line particle size measurement is badly needed for many industries. Different methods (classical particle size measurement and texture analysis) have been applied to grey level synthesis images modelling spherical and homogeneous particles free falling beside a camera at a fixed flow. Three mixes of spherical particles have been generated, and ten images of each have been analysed. All texture methods were able to discriminate the three populations, whereas the classical particles size analysis failed., La mesure en ligne des dimensions des particules est indispensable dans de nombreux secteurs industriels. Différentes méthodes (mesure des dimensions des particules classiques et analyse de la texture) ont été appliquées aux images de synthèse de niveaux de gris modelant les particules sphériques et homogènes tombant librement à côté d'une caméra suivant un débit fixe. Trois mélanges de particules sphériques ont été produits et dix images de chaque ont été analysées. Toutes les méthodes de texture étaient capables de faire la distinction entre les trois populations tandis que l'analyse classique des dimensions des particules a échoué.

Les capteurs pour les IAA. La résonance magnétique nucléaire (RMN)

Sont décrits uniquement les aspects détection de la qualité visuelle des fruits et détection de la qualité gustative.

Pour le contrôle de la qualité des fruits utilisation de la résonance magnétique nucléaire et du proche infra-rouge

In order to respond to the food industry and agriculture needs of on-line control, a NIR spectrometer was developed and coupled with optical fibers. Silica and fluoride glasses were tested. Different geometrical configurations of the optodes were used and compared. The aim was to measure non-destructively the sugar of the fruit (apples and nectarines) and the humidity of the flour. Good results were obtained on the nectarines (sugar) on the flour (humidity) but the determination of the sugar content of the apples was not satisfying. The depth of penetration of the light and the influence of fruit firmness on spectral characteristics are also discussed., Un spectromètre couplé à des fibres optiques a été développé pour répondre aux besoins de contrôle en ligne des industries agricoles et alimentaires. Des fibres en silice et en verre fluoré ont été testées et différentes configurations ont été mises au point et comparées. Le but est de mesurer de manière non destructive la teneur en sucre dans les fruits et l'humidité dans les farines. De bons résultats ont été obtenus pour le sucre dans les nectarines ou l'humidité dans les farines mais pas pour le taux de sucre des pommes. La profondeur de pénétration de la radiation et l'influence de la fermeté sont également discutés.