Un láser pulsado se enfoca mediante una lente en un punto cercano a la superficie de la fruta. El plasma inducido por láser crea una onda de choque que excita las ondas de Rayleigh en la superficie del mango, que luego se miden usando vibrómetros láser Doppler. Crédito:Instituto de Tecnología de Shibaura
En agricultura, Existen muchos métodos mecánicos para medir indirectamente la madurez de una fruta a través de su firmeza. Sin embargo, la mayoría se quedan cortos en frutos rojos, que no exhiben los mismos tipos de vibraciones medibles que las más duras. Ahora, científicos del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, han desarrollado un método innovador para medir la firmeza de la fruta utilizando ondas de choque de plasma inducidas por láser. Su sin contacto, El enfoque no destructivo funciona en mangos y debería ser útil también para otras frutas blandas.
Quienes trabajan en la agricultura tienen la tarea de asegurar una cosecha oportuna para que la madurez esté en un punto óptimo cuando se venda la fruta, tanto para minimizar la cantidad de fruta que se desperdicia como para maximizar la calidad del producto final. Para tal fin, Se han desarrollado varias técnicas para evaluar la madurez de la fruta. cada uno con sus respectivas ventajas y desventajas dependiendo del tipo de producto.
Aunque existen métodos bioquímicos y ópticos, Las técnicas mecánicas son las más utilizadas. Indirectamente evalúan la madurez en función de la firmeza de la fruta. Sucesivamente, la firmeza se cuantifica observando las vibraciones que ocurren en la fruta cuando la energía mecánica se entrega con precisión a través de dispositivos como martillos, péndulos, o altavoces. Desafortunadamente, estos enfoques se quedan cortos para frutas más suaves, que se dañan más fácilmente por los dispositivos de contacto utilizados.
En un estudio reciente publicado en Alimentos , un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT), Japón, abordó este problema a través de un método innovador para medir la firmeza de frutos rojos utilizando plasma inducido por láser (LIP). Este trabajo es una especie de seguimiento de un estudio anterior en el que se utilizó LIP para cuantificar la firmeza de frutos más duros.
Pero, ¿qué es LIP y cómo se usa? El plasma es un estado de la materia similar al estado gaseoso, pero en el que la mayoría de las partículas tienen carga eléctrica. Este estado energético se puede producir en aire normal enfocando un rayo láser de alta intensidad en un volumen pequeño. Debido a que la "burbuja" de plasma generada es inestable, inmediatamente se expande, enviando ondas de choque a velocidades ultrasónicas. El profesor Naoki Hosoya y sus colegas de SIT habían utilizado con éxito ondas de choque LIP generadas cerca de la superficie de las manzanas para excitar un tipo de vibración llamada 0 S 2 modo, Coloquialmente conocido como "vibración en modo fútbol" debido a cómo se ve la deformación resultante en los cuerpos esféricos. Luego verificaron que la frecuencia de la 0 S 2 Las vibraciones de modo se correlacionaron con la firmeza de la fruta.
Sin embargo, frutas blandas no exhiben 0 S 2 vibraciones de modo, por lo que el equipo tuvo que analizar un tipo alternativo de oscilación:las ondas de Rayleigh. Son ondas que ocurren exclusivamente en la superficie de los cuerpos sin penetrar mucho en el interior. Usando mangos Kent, una configuración para generar LIP, y vibrómetros basados en láser disponibles comercialmente, los científicos comprobaron que la velocidad a la que se propagan las ondas de Rayleigh está directamente relacionada con la firmeza de los mangos. Debido a que la velocidad de propagación disminuye notablemente con el tiempo de almacenamiento, proporciona una forma fiable de evaluar indirectamente la madurez.
El equipo fue más allá y buscó la mejor posición en la superficie de los mangos para determinar la velocidad de las ondas de Rayleigh. Mangos, así como otros frutos rojos, tener semillas grandes adentro, que puede alterar la propagación de las ondas superficiales de forma perjudicial para las mediciones. "Los resultados de nuestros experimentos indican que las ondas de Rayleigh a lo largo del 'ecuador' del mango son mejores para la evaluación de la firmeza en comparación con las del 'primer meridiano, '", explica Hosoya. Los experimentos también revelaron que las cavidades dentro de la pulpa de la fruta o la descomposición pueden afectar en gran medida los resultados de las mediciones. como añade Hosoya, Seguirán investigando cuál es la mejor zona para medir la firmeza de los mangos utilizando su novedoso enfoque.
En breve, el equipo de SIT ha diseñado una estrategia innovadora para evaluar la madurez de los frutos rojos desde el exterior. "Nuestro sistema, "comenta Hosoya, "es adecuado para la evaluación de la firmeza sin contacto y no destructivo en mangos y potencialmente otras frutas blandas que no exhiben el habitual 0 S 2 vibraciones de modo ". Un mayor refinamiento de tales métodos de evaluación de la firmeza los hará más confiables y accesibles para la industria agrícola. Con un poco de suerte, su adopción generalizada asegurará que las frutas lleguen a su plato solo cuando llegue el momento.
