Brevet FR2530977A1 — publié le 19840203

L'invention concerne un procédé de contrôle et de tri automatique des melons et autres fruits,en fonction de leur qualité gustative,ainsi qu'un appareillage pour la mise en oeuvre de ce procédé La mesure de lsindice réfractométrique du jus des fruits, pour connaitre leur qualité gustative, est un procédé couramment utilisé. Cependant, cette opération nécessite l'extraction préalable du jus du fruit, donc sa destruction, de plus elle est réalisée manuellement et perd un certain temps9 de l'ordre de quelques minutes par fruit. Dans le cas du melon, il a été prouvé que l'ex- traction du jus d'une simple carotte de chair de quelques cm3 prélevé radialement dans le plan équatorial du fruit suffisait pour obtenir une mesure assez reproductible (+ 10%). Mais là encore, après carottage, le fruit testé n'est plus commercialisable. Un certain nombre de critères non destructifs ont été étudiés (couleur, volume, forme, dureté de l'écorce, densité, émission d'éthylène, t etc ,) mais aucun ne donne une prévision suffisamment bonne de la qualité gustative, compte tenu des différences de conditions agronomiques dans lesquelles sont cultivés les fruits On ne peut envisager de mécaniser aucune de ces mesures - soit que le cott unitaire de la mesure soit trop élevé, - soit que le nombre de mesures à effectuer sur chaque fruit soit trop élevé, - soit que le temps nécessaire pour effectuer une mesure soit trop important. I1 est donc apparu judicieux de mettre au point un procédé de mesure non destructif de l'indice réfractométrique des melons à partir d'un micro-prélèvement, ce procédé pouvant autre appliqué aussi à des fruits autres que le melon. La reproductibilité de la mesure effectuée est alors du même ordre de grandeur que celle d'une mesure après carottage. Le grand avantage du procédé de Invention et de l'appareillage pour sa mise en oeuvre réside dans sa vitesse de réalisation et dans le fait qu'il ntaffec- te pas le fruit et ne laisse pas de marque décelable. Pour la commodité de l'exposé, le fruit désigné sera le melon mais il est entendu que le fruit peut être autre. Le procédé de contrôle et de tri automatique de l'invention comprend une division par ordinateur du lot de melons en sous-lots de taille égale, après mise en code des caractéristiques de ceux-ci, un tirage par l'ordinateur d'un échantillon aléatoire de melon dans chaque sous-lot, un positionnement de chaque melon, de manière qu'un pOilt de son diamètre équatorial se trouve en face de l'orifice du récipient qui le contient, une piqûre de l'aîguill da-ç-s le melon à travers l'orifice du récipient pour prélever une goutte de jus à l9inté- rieur du melon, un transport de cette goutte jusqu'à 1 cellule du réfractomètre, une mesure transmise à ltordi- nateur de l'indice réfraiométrque de cette goutte, une estimation de la moyenne et de l'écart-type de l'indice réfractométrique du sous-lot et une orientation du souslot vers un ensemble de qualité connue. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'aiguille de prélèvement et la zone de mesure sont stérilisées. Selon une autre caractéristique de l'invention, la cellule du réfractomètre et le dispositif de transport du jus sont nettoyés après chaque opération. Dans l'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle et de tri automatique selon l'invention, une presse actionnée par un moteur vient caler le melon dans le récipient, de manière qu'un point du diamètre équatorial du melon se trouve en face de l'orifice dudit récipient, afin de positionner chaque melon sur le dispositif de prélèvement du jus. Selon une autre caractéristique de l'appareillage, un dispositif d'actionnement imprime un mouvement de va et-vient à l'aiguille, une vanne commandée par un ordinateur par l'intermédiaire de son relais s'ouvre, créant ainsi une dépression dans le réservoir, une autre vanne et la 1ère vanne se ferment et un relais neutralise momentanément les informations des jauges pour permettre l'évacuation de la goutte dS jus du dispositif de stockage. Selon une autre caractéristique de l'appareilla- ge, le dispositif d'actionnement de l'aiguille amène celle-ci à la verticale de la cellule du réfractomètre, le relais permet l'ouverture de la seconde vanne en direction du compresseur, un jet d'air comprimé pousse le mélange air-jus sur la cellule du réfractomètre. Selon une autre caractéristique de l'appareillage, pour le nettoyage de la cellule du réfractomètre et du dispositif de transport du jus, un compresseur est mis en circuit, la jauge volumétrique ouvre la seconde vanne (direction compresseur) par lintermédiaire dtun potentiomètre et d'un relais lorsque le volume repoussé à atteint V2. Selon une autre caractéristique de l'appareillage, le dispositif de stockage du jus est une ampoule de décantation dans laquelle la jauge volumétrique mesure le volume de jus aspiré et commande le système de nettoyage et de stérilisation des circuits et du réfractomètre. Le procédé permet de traiter successivement des lots de melons en vrac de culture, apportés par des producteurs, ou des lots déjà conditionnés. I1 comprend - un dispositif de remplissage des melons à tester, - un module de tri gustatif connecté à un ordinateur, - un dispositif de stockage, - un système d'étiquetage, L'équipement informatique permet le pilotage de la machine et le traitement des données relatives à la qualité des produits triés dont découlent des statistiques utiles pour la gestion commerciale et pour l'amé lioration de la production. Le module de tri gustatif est basé sur le développement de deux procédés qui ont chacun leur intérêt propre - Procédé d'extraction non destructif-dune goutte du jus d'un melon en milieu stérile, - Procédé d'évaluation reproductible de la qualité gustative d'un melon par mesure de l'indice réfractométrique de 0,05 ml de son jus. Ce module de tri gustatif peut entre utilisé - soit pour mesurer la qualité gustative de chaque melon d'un lot, - soit pour estimer la qualité des sous-lots après échantillonnage, en vue de leur tri automatique à grande vitesse. L'invention sera décrite ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement la configuration d'ensemble de la chaine de tri gustatif, La figure 2,le schéma de principe de lappareil- lage de tri gustatif proprement dit. Dans ces dessins, les références numériques désignent les éléments suivants 1 - Compteur et calculateur séparant les lots et générant les échantillons selon un processus aléatoire. 2 - Récipiant permettant de recevoir l'échan- tillon. 3 - Presse de calage dont la forme et les ca ractéristiques mécaniques permettent d'immobiliser les melons dans le récipient précédent. 4 - Aiguille permettant de prélever au minimum 0,05 ml de jus du fruit dans sa cavité interne. Cette aiguille est biseautée mais ne présente pas d'orifice à son extrémité. En revanche, elle présente des orifices latéraux. Sa longueur est d'environ 4 cm, son diamètre extérieur 0,7 mm, son diamètre interne 0,4 mm. Elle est fabriquée dans un métal supportant une force longitudinale de 0,5 Kgf sans déformation et supportant des variations fréquentes de température de O à 2000 sans que ces caractéristiques soient modifiées. 5 - Dispositif d'actionnement de l'aiguille conduisant son enfoncement dans la chair du melon de 3,5 cm, lui imprimant un mouvement de va-et-vient jusqu'à stabilisation de la pression dans le circuit de mesure et la conduisant à la verticale de la cellule du réfractomètre. 6 - Capillaire de stockage du mélange jus-air aspiré. 7 - Jauge volumétrique. 8 - Potentiomètre de lecture de la jauge volumétrique. 9 - Ensemble de vannes électromagnétiques à fort et faible débits. 10 - Relais de commande des vannes précédentes ll - Réservoir de gaz. 12 - Jauge barométrique 1 - 1000 mbar. 13 - Potentiomètre de lecture de la jauge et d'information de relais de vannes. 14 - Vanne électromagnétique 15 - Relais de commande de la vanne précédente. 16 - Réserve de vide. 17 - Pompe à vide. 18 - Compresseur. 19 - Capillaire de nettoyage. 20 - Dispositif automatique de neutralisation des relais de commande des vannes. 21 - Tampon stérilisateur. 22 - Support du tampon précédent et son système de déclenchement. 23 - Réservoir de liquide stérilisateur et ses capillaires. 24 - Tampon mobile de nettoyage externe de l'aiguille. 25 - Dispositif de chauffage de l'air comprimé et capillaires adéquats. 26 - Bouche à air profilée pour stérilisation externe de l'aiguille. 27 - Bouche à air profilée pour nettoyage de la cellule du réfractomètre. 28 - Réfractomètre électronique commandant par un relais l'automatisme de tri des lots de melons. Les melons sont positionnés dans une chaine à godets par des opératrices dans une position telle qu'elle permet l'étiquetage automatique ultérieur, étant entendu qu'un dispositif de remplissage mécani-. que peut être éventuellement mis en oeuvre. Les melons sont entrainés parla chaine jusqutau module de tri gustatif. Chaque lot de melons est individualisé par un code définissant notamment les renseignements suivants . date . température moyenne la veille de l'apport rayonnement global enregistré la veille de l'apport . prix moyen du arehé numéro de leapporteur ordre de l'apport de rapporteur le jour indiqué . code de l'origine géographique code de la variété de melons cultivée. . code du type de culture utilisée pour la production de ce lot code du type de sol sur lequel se tient la culture . taille du lot en kilogrammes Le code du lot est introduit dans l'ordinateur 1,qui sépare virtuellement ce lot en sous-lots, unités de tri élémentaire. L'ordinateur 1 désigne les melons de ltécilantil- lon à analyser (génération de nombres aléatoires - sur une ligne de conditionnement . désignation par un signal électronique d'identificataon et de basculement des godets contenant les melons à analyser). Si le module est utilisé séparément de la chaine de conditionnement, le melon peut être placé manuellement dans le récipient 2 et calé par la presse 3 de telle sorte qutun point de son diamètre équatorial se trouve en face de l'orifice de pénétration du récipient 2. Dans le cas d'une sortie automatique sur chaine de conditionnement, le godet bascule et le melon tombe dans le récipient 2. La rotation autour d'un axe horizontal accompagnant cette chute est bloquée lorsque le melon a fait un quart de tour et que son pédoncule se trouve en contact avec la paroi du récipient 2. Un point de son diamètre équatorial se trouve alors en face de l'orifice du récipient 2. La presse 3 actionnée par un moteur vient alors caler le melon dans le récipient 2. Le tampon stérilisateur 21 sur son support 22, animé par un moteur commandé par l'ordinateur 1 va en contact de l'écorce du melon à travers l'orifice du récipient 2. I1 redescend et s'imbibe à nouveau d'al- coOl par simple gravité depuis le réservoir 23. Le compresseur 18 envoie un jet d'air comprimé dans les capillaires 19. Ce jet d'air est réchauffé à 2O00C par le dispositif à résistances électriques 25 et va stériliser l'aiguille 4 à travers la bouche profilée 26. Le dispositif d'actionnement 5 de l'aiguille 4 la pousse dans le melon à travers le tampon 24 et l'orifice du récipient 2. Le dispositif 5 imprime un mouvement de va et vient à l'aiguille 4. La vanne 14 commandée par lordia nateur 1 par l'intermédiaire de son relais 15 s'ouvre. Une brutale dépression est créée dans le réservoir ll au moyen de la réserve de vide 16 associée à la pompe à vide 17.La vanne 9 est ouverte en direction du réserlorsque le vide åtteint une valeur P1 dans le réservoir 11, la jauge barométrique 12 transmet son information au relais 15 de la vanne 14 par l'intermé- diaire du potentiomètre 13. La vanne 14 se ferme. Lorsque le volume de gaz aspiré au niveau de la jauge volumétrique 7 dépasse une valeur V1 ramenée à la pression atmosphérique, le pttentiomètre 8 transmet son information au relais 10 de la vanne 9, qui se ferme (la vanne 14 se ferme si elle ne tétait déjà) et au relais 20 qui neutralise momentanément les informations des jauges 7 et 12. stockage Le dispositif de/contient alors une goutte de jus. Le dispositif d'actionnement 5 de l'aiguille 4 amène celle-ci à la verticale de la cellule du réfractomètre. Le relais 20 de neutralisation des vannes interrompt son action et permet l'ouverture de la vanne 9 en direction du compresseur 18. Un jet d'air comprimé limité par le faible débit de la vanne 9 pousse le mélange air-jus sur la cellule du réfractomètre 28. Le réfractomètre électronique 28 effectue la mesure de l'indice réfractométrique de la goutte de Jus et transmet son information à l'ordinateur. Le nettoyage de la cellule du réfractomètre 28 s'effectue à travers la bouche à air profilée 27 simultanément à l'opération de stérilisation de l'aiguille par mise en circuit du compresseur 18. La jauge volumétrique 7 ouvre en grand la vanne 9 (direction compresseur) par l'intermédiaire du potentiomètre 8 et du relais 10 lorsque le volume repoussé a atteint V2. Le capillaire de stockage 6 est alors nettoyé. Le relais de neutralisation des vannes 20 ferme la vanne 9 et met hors circuit le compresseur 18. Le système est pr & pour ltanalyse du melon suivant. Après stockage des indices réfractométriques de tous les melons de l'échantillon du sous-lot, l'or- dinateur 1 estime la moyenne et l'écart type de l'indice du sous-lot et teste l'hypothèse d'appartenance des melons du sous-lot à une population de melons de bonne qualité gustative. Selon le résultat du test précédent l'ordinateur 1 déclare le sous-lot "qualité gustative" ou "non" et, dans le cas d'un dispositif sur chaine de conditionnement, commande à l'étiqueteuse la pose d'étiquettes correspondant à leur qualité sur tous les melons du sous lot Selon une variante de réalisation, le capillaire de stockage 6 est conçu comme une ampoule de décantation dans laquelle la jauge volumétrique 7 mesure le volume de jus aspiré et commande le système de nettoyage et de stérilisation des circuits et du réfractomètre. Les caractéristiques du système de vanne 9 sont alors différentes ainsi que sa position relative 9 le jus est alors rejeté sur la cellule du réfractomètre par l'ampoule de décantation et non par l'aiguille d'aspiration. Comme indiqué cisdassusg à la sortie du module de tri gustatif, les melons du sous-lot sont stockés en attente d'une décision sur leur qualité. Ce stockage est réalisé en continu. La capacité de stockage est le nombre de godets de la chaine de transfert compris entre la sortie du module de tri gustatif et les étiqueteuses. La machine comporte autant d'étiqueteuses automatiques que de qualités sélectionnées, pour chaque ligne de godets. Ces étiqueteuses sont commandées en fonction du résultat du tri. Rétiqueteuse permet de dif férencier les melons selon leur qualité dans la suite de leur traîtemènt Ils sont acheminés en fonction de leur calibre aux postes de conditionnement L'opératrice constitue alors des caisses homo- gènes, en séparant les melons selon leur étiquettes Il est bien évident que lon peut apporter aux modes de réalisation décrits ci-dessus, des modifi- cations de détail dans le domaine des équivalences techniques sans, pour cela, s'ecarter du cadre de la présente invention. R E V E N D I C A T I O N S 10 - Procédé de contrôle et de tri automatique de melons et autres fruits en fonction de leur qualité gustative, caractérisé par une division par ordinateur du lot de melons en sous-lots de taille égale, après mise en code des caractéristiques de ceux-ci, par un tirage par l'ordinateur d'un échantillon aléatoire de melon dans chaque sous-lot, par un positionnement de chaque melon, de manière qutun point de son diamètre équatorial se trouve en face de ltorifice du récipient qui le contient, par une piqûre de ltaiguille dans le melon à travers l'orifice du récipient pour prélever une goutte de jus à llintérieur du melon, par un transport de cette goutte jusqu'à la cellule du réfractomètre, par une mesure transmise à l'ordinateur de l'indice réfractométrique de cette goutte, par une estiriation de la moyenne et de l'écart- type de l'indice refractemétrique du sous-lot et par une orientation du sous-lot vers un ensemble de qualité con nue. 20 - Procédé de eontrtle et de tri automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aiguille de prélèvement et la zone de mesure sont stérilisées. 30 - Procédé de centrale et de tri automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cellule du réfractomètre et le dispositif de transport du jus sont nettoyés après chaque opération. 4 - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de centrale et de tri automatique des melons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce quwil comprend une presse 3 actionnée par un moteur qui vient caler le melon dans le récipient 2, de manière qu'un point du diamètre équatorial du melon se trouve en face de l'orifice dudit récipient 2, afin de positionner chaque melon sur le dispositif de prélèvement du jus. 50 - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle et de tri automatique des melons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'actionnement 5 qui imprime un mouvement de va-et-vient à l'aiguille 4, une vanne 14 commandée par un ordinateur 1 par ltin- termédiaire de son relais 15 qui ouvre créant ainsi une dépression dans le réservoir il, une vanne 9 ét une vanne 14 qui se ferment et un relais 20 qui neutralise momentanément les informations des jauges 7 et 12 pour permettre l'évacuation de la.goutte..de,ljus vers le réfracto mètre 28 6 - Appareillage pour la mise en oeuvre du pro- cédé de contrôle et de tri automatique des melons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement 5 de l'aiguille 4 amène celle-ci à la verticale de la cellule du réfractomètre 28, le relais 20 permet l'ouverture de la vanne 9 en direction du compresseur 18, un jet d'air comprimé pousse le mélange air-jus sur la cellule du réfractomètre 28. 70 - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle et de tri automatique des melons selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour le nettoyage de la cellule du réfractomètre 28 et du dispositif de transport du jus 6, le compresseur 18 est mis en circuit, la jauge volumétrique 7 ouvre la vanne 9 (direction compresseur) par l'intermédiaire du potentiomètre 8 et du relais 10 lorsque le volume repoussé a atteint V2. 80 - Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de contrôle et de tri automatique des melons, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ee-que le dispositif de transport du jus 6 est une ampoule de décantation dans laquelle la jauge volumétrique 7 mesure le volume de jus aspiré ré et commande le système de nettoyage et de stérilisation des circuits et du réfractomètre.