Brevet FR2651325A1 — publié le 19910301

La présente invention est relative à un procédé de tri gustatif de fruits tels des melons sur une chaîne de production. Elle concerne plus particulièrement un procédé de tri de melons en fonction de leur pourcentage en taux de sucre. La présente invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé de tri, ce dispositif pouvant être inséré dans toute chaîne de calibrage de fruits tels que melons possédant une alimentation automatique. L'originalité du procédé objet de l'invention réside notamment dans le fait que la mesure du taux de sucre, sur lequel se base le tri, s'effectue sans qu'il soit nécessaire d'accéder à la chair du fruit (notamment des melons) ce qui évite tout endommagement de ces derniers. Le procédé selon la présente invention est basé sur le principe de la mesure de l'impédance électrique du fruit (melon). En effet, il existe une loi reliant cette impédance et la teneur en sucre du fruit. Des expériences faites au laboratoire ont révélé qu'il existe une corrélation quasi-linéaire entre la mesure de la partie imaginaire de l'impédance du fruit et la mesure du pourcentage en surce dans la chair du fruit, cette observation ayant été effectuée par réfractométrie. Ce phénomène a été mis en évidence à la suite d'une recherche de méthodes physiques pouvant être appliquées sur des fruits et plus particulièrement sur des melons, sans les endommager. Le but recherché était de trouver une corrélation entre un phénomène physique et la teneur en sucre du fruit. A l'heure actuelle, il n'existe pas d'explication précise du phénomène, un fruit et notamment un melon étant un milieu électrolytique très complexe. On peut simplement supposer que le sucre présente un comportement diélectrique, la quantité en sucre jouant alors sur le pouvoir capacitif du melon. Sur la figure 1 des dessins annexés on a représenté un graphique caractéristique de ce phénomène sur lequel la partie imaginaire jX de l'impédance d'un melon a été représentée en fonction du pourcentage en sucre et sur les figures 2 et 3 de ces mêmes dessins, on a représenté cette même partie imaginaire en fonction du logarythme de la fréquence utilisée pour deux teneurs en sucre différentes respectivement 10,5 % et 12,8 %. Le graphique (figure 1) représente les points maximum de jX qui ont été relevés pour une fréquence voisine de quelques kHz et sur ce graphique la droite est une approximation linéaire de points, les points de mesure ayant été I représentés par des croix et les droites verticales de ce graphique représentant les incertitudes sur la mesure de jX. En conséquence, la présente invention concerne en premier lieu un procédé de tri de fruits et plus particulièrement de melons en fonction de leur pourcentage en taux de sucre, caractérisé en ce que l'on mesure l'impédance du fruit, notamment à un melon et en ce que l'on déduit ladite teneur en sucre à partir de cette mesure de l'impédance Selon un autre aspect de cette invention celle-ci a pour objet un dispositif de tri et de calibrage de fruits tels que notamment des melons en fonction de leur teneur en sucre, caractérisé en ce qu'il comprend des électrodes qui viennent s'appliquer radialement sur le fruit afin de réaliser la mesure de l'impédance de ce dernier, ces électrodes pénétrant superficiellement sur la peau du fruit , un système électronique réalisant la mesure de la partie imaginaire de l'impédance électrique du fruit et des moyens permettant d'amener le fruit entre les electrodes et d'appliquer ces dernières sur la peau de ce fruit. Selon un exemple de réalisation de ce dispositif, ce dernier comporte des électrodes supérieures, réalisées de préférence sous la forme d'aiguilles, montées à l'intérieur d'un boîtier isolant sur lequel est raccordé le câble de liaison au système électronique de mesure, ce boîtier isolant étant lui-même monté au centre d'une ventouse venant s'appliquer sur le fruit et, des électrodes inférieures, également réalisées de préférence sous la forme d'aiguilles montées dans un boîtier support isolant disposé en regard du boîtier comportant les électrodes supérieures, le fruit dont on veut mesurer l'impédance étant placé entre les électrodes supérieures et inférieures, les électrodes inférieures étant reliées au système électronique par un câble de liaison. Selon un autre exemple de réalisation les électrodes supérieures sont montées sur un support comportant également un système d'articulation sur lequel est positionné le boîtier support des électrodes inférieures, en regard des électrodes supérieures, ce système d'articulation comportant des moyens permettant d'appliquer les électrodes inférieures contre le fruit placé au contact des électrodes supérieures. Selon un exemple de réalisation préféré, le dispositif selon la présente invention peut être inséré dans une chaîne de calibrage à alimentation automatique, les fruits et notamment les melons se déplaçant pas-à-pas sur un système transporteur, notamment à rouleaux biconiques et venant successivement se placer entre les électrodes afin de mesurer la partie imaginaire de l'impédance du fruit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente . invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - les figures î à 3 sont respectivement un graphique et des schémas utilisés ci-dessus pour expliquer le principe sur lequel repose la présente invention - la figure 4 est une vue partielle en élévation et coupe axiale verticale d'un exemple de réalisation du dispositif de l'invention - la figure 5 est une vue simplifiée en élévation latérale représentant le dispositif selon la présente invention dans son ensemble - la figure 6 est une vue en élévation frontale et partielle représentant un fruit plus particulièrement un melon en cours de mesure - la figure 7 est une vue en plan de la figure 6 - la figure 8 est une vue en élévation latérale illustrant la façon selon laquelle le dispositif selon cette invention peut être inséré dans une chaîne de calibrage de melon comportant une alimentation automatique et;; - la figure 9 représente à titre d'exemple non limitatif une carte électronique pouvant être utilisée pour réaliser la mesure de la partie imaginaire de l'impédance du fruit à partir des électrodes du dispositif de l'invention. En se référant aux dessins et notamment aux figures 4 et 5, on voit que ce dispositif selon l'invention comprend un système d'électrodes supérieures désigné dans son ensemble par la référence 10 et un système inférieur d'électrodes désigné dans son ensemble par la référence 12, ces électrodes devant être appliquées sur le fruit, notamment un melon comme représenté dans cet exemple, dont on veut déterminer l'impédance électrique. Dans cet exemple de réalisation qui n'a aucun caractère limitatif, les électrodes sont appliquées radialement à 180 sur le fruit, cependant on peut, sans sortir du cadre de l'invention utiliser toute autre valeur de cet angle pour réaliser la mesure. Le système d'électrodes supérieures comprend un boîtier isolant 14 à la partie inférieure duquel sont montées les électrodes supérieures qui dans cet exemple de réalisation présentent la forme d'aiguilles. Ces aiguilles sont reliées à un câble électrique souple 18 qui les connecte au système électronique décrit ci-après réalisant la mesure de la partie imaginaire de l'impédance du fruit. Le boîtier isolant 14 est monté dans un support en forme de ventouse 20 sous lequel vient se placer le fruit dont on veut déterminer l'impédance ainsi qu'on le verra ci-après en référence à la figure 6, cette ventouse support 20 assurant le centrage du fruit. Le système d'électrodes inférieures 12 comporte également un boîtier isolant 22 dans lequel sont montées les électrodes 24 également réalisées sous la forme d'aiguilles qui sont reliées électriquement à un câble électrique souple 26 qui assure leur connection avec le système électronique réalisant la mesure de la partie imaginaire de l'impédance du fruit. Les systèmes d'électrodes 10, 12 décrits ci-dessus sont montés sur un support illustré par la figure 5 et qui est réalisé de façon à permettre aux électrodes supérieures et inférieures de s'appliquer contre la peau du fruit afin de déterminer la mesure de son impédance. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 5, ce support comporte une partie verticale 28 comportant des moyens de guidage 30 et un bras supérieur 32 dans lequel est monté de façon coulissante le système d'électrodes supérieures 10. Le système d'électrodes inférieures 12 est monté sur le support 28 par l'intermédiaire d'un bras 31 et d'une articulation telle que 34. On comprend que grâce à un tel système il est possible d'appliquer les systèmes d'électrodes 10 et 12 sur la peau du fruit lorsque ce dernier se présente entre ces systèmes 10, 12. De préférence, le dipositif selon la présente invention est inséré dans une chaîne de calibrage à alimentation automatique. Comme on l'a représenté, à titre d'exemple non limitatif, sur les figures 6 à 8, ce système d'alimentation peut comporter un convoyeur 36 recevant les fruits à trier qui sont amenés par un tapis transporteur 38 et à l'extrémité duquel est placé le dispositif selon l'invention assurant la mesure de l'impédance des fruits. Le système transporteur 36 est de préférence un système à rouleaux biconiques 40, 40' entraîné d'un mouvement pas-à-pas par un arbre 42 sous la commande d'un indexeur 44 (figure 5). La figure 6 représente un fruit F (il s'agit ici d'un melon) en cours de mesure d'impédance entre les systèmes d'électrodes 10, 12. La mesure de cette impédance s'effectue à l'arrêt du fruit F, de la manière suivante. L'alimentation automatique avance au pas-à-pas et à chaque arrêt on effectue une mesure sur le fruit qui est présent entre les électrodes, celles-ci étant appliquées sur le fruit par le système décrit ci-dessus en référence à la figure 5. Les électrodes sont appliquées sur le fruit par les bras 32 et 31 décrits ci-dessus. Le bras supérieur 32 portant le système d'électrodes 10 descend de façon à appliquer ces électrodes sur la partie supérieure du fruit et en même temps l'articulation 34 permet de faire remonter le bras 31 portant le système d'électrodes inférieures 12. Ce déplacement du bras 31 s'effectue entre les rouleaux biconiques 40, 40' (comme représenté sur la figure 6), ces derniers étant arrêtés. Ainsi, les électrodes inférieures viennent s'appliquer sur la peau du fruit. Ce dernier étant ainsi positionné entre les électrodes supérieures et inférieures. On réalise ensuite la mesure de l'impédance électrique par l'intermédiaire du systéme électronique de mesure qui effectue une mesure de la partie imaginaire de l'impédance électrique du fruit F, vue entre les deux systèmes d' électrodes. Cette mesure d'impédance électrique est effectuée à l'aide d'une carte électronique dont un exemple est illustré par la figure 9. Cette carte électronique calcule l'impédance entre les deux électrodes puis en extrait la partie imaginaire par un calcul analogique. Un micro-processeur est chargé de gérer cette carte analogique en commandant la fréquence de mesure (qui est de l'ordre de 1 à 10 kHz) et en faisant l'acquisition des mesures réalisées dans cette gamme de fréquence, lui permettant de sélectionner la plus grande valeur mesurée qui constitue un point caractéristique de la quantité de sucre contenue dans le fruit. Cette carte électronique illustrée par la figure 9 fonctionne de la façon suivante - un oscillateur sinusoldal VCO délivre une tension sinusoïdale qui est maintenue à une valeur constante aux bornes des électrodes appliquées sur le melon par l'intermédiaire d'un amplificateur en tension. La résistance permet de mesurer le courant traversant le melon à l'aide de l'amplificateur différentiel, cette tension alternative étant redressée puis filtrée et l'on effectue ensuite l'opération 1/X qui donne une tension continue proportionnelle au module de l'impédance. On récupère ensuite la tension aux bornes du melon et la tension de sortie de l'amplificateur différentiel, ces deux tensions étant appliquées à deux comparateurs et les signaux carrés de rapport cyclique égal à 1 sont envoyés sur une porte logique OU-exclusif qui donne un signal carré de rapport cyclique variable en fonction de la fonction phase existant entre les deux tensions alternatives. Après filtrage, la tension continue proportionnelle à Téta est délivrée à une fonction sinus qui délivre une tension continue proportionnelle à sinus Téta. La tension proportionnelle au module de l'impédance obtenue comme décrit ci-dessus et cette tension continue proportionnelle à sinus Téta sont appliquées à une fonction multiplication qui permet d'obtenir en sortie une tension proportionnelle à la partie imaginaire de l'impédance du fruit F mesurée à partir des systèmes d'électrodes 10, 12 Impédance Z : partie imaginaire JX = (Z) x sinus (téta) partie réelle R = (Z) x cosinus (téta) Z = R + jX On comprend de la lecture de la description qui précède que l'invention apporte un procédé et un dispositif originaux, simples, faciles à mettre en oeuvre et relativement peu coûteux, permettant d'effectuer un tri gustatif sur des fruits et plus particulièrement des melons en fonction de leur taux en sucre. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation et d'application décrits et mentionnés ici. En particulier, le procédé peut être appliqué sur des fruits et légumes pour mesurer leur taux en sucre ou toute autre valeur caractéristique (maturité, acidité, etc...). REVENDICATIONS 1 - Procédé de détermination de la qualité gustative de fruits et notamment de melons en vue d'en effectuer un tri, en fonction de leur pourcentage en taux de sucre, caractérisé en ce que l'on mesure l'impédance du fruit et plus particulièrement la partie imaginaire de cette impédance et en ce que l'on déduit ladite teneur en sucre à partir de ladite impédance. 2 - Dispositif de tri et de calibrage de fruits tels que notamment des melons, en fonction de leur teneur en sucre, caractérisé en ce qu'il comprend des électrodes (10, 12) venant s'appliquer radialement sur le fruit, ces électrodes pénétrant superficiellement sur la peau de ce dernier, un système électronique réalisant la mesure de la partie imaginaire de l'impédance électrique du fruit et des moyens (28, 30, 31, 32, 34) permettant d'amener le fruit entre les électrodes afin d'appliquer ces dernières sur la peau du fruit. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des électrodes supérieures (16) montées à l'intérieur d'un boîtier isolant (14) sur lequel est raccordé le câble de liaison (18) au système électronique de mesure, ce boîtier isolant (14) étant lui-meme monté au centre d'une ventouse (20) venant s'appliquer sur le fruit et, des électrodes inférieures (24) montées dans un boîtier support isolant (22) dispose en regard du boîtier isolant (14) comportant les électrodes supérieures (16), le fruit dont on veut mesurer l'impédance électrique étant placé entre les électrodes supérieures et inférieures, les électrodes inférieures étant reliées au système électronique à l'aide d'un câble de liaison souple (26). 4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les électrodes (16, 24) sont réalisées sous la forme d'aiguilles. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les électrodes (16, 24) sont appliquées radialement à 180 sur le fruit. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le système d'électrodes supérieures (10) est monté sur un bras (32) dans lequel il peut coulisser et qui fait partie d'un support (28) muni de moyens de guidage (30), le système d'électrodes inférieures (12) étant monté sur un bras support (31) lui-même fixé à l'extrémité d'un système d'articulation (34) permettant d'appliquer les électrodes inférieures sur le fruit lorsque ce dernier est amené au contact des électrodes supérieures. Y - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il est inséré dans une chaîne de calibrage à alimentation automatique, les fruits se déplaçant pas-à-pas sur un système transporteur (36) et venant se placer successivement entre les systèmes d'électrodes (10, 12) pour effectuer la mesure de l'impédance du fruit. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la mesure de l'impédance électrique du fruit et plus particulièrement de la partie imaginaire de cette impédance est effectuée à partir de la mesure de l'impédance entre les deux systèmes d'électrodes (10, 12) dont an extrait la partie imaginaire par un calcul analogique, un microprocesseur assurant la gestion de cette carte analogique en commandant la fréquence de mesure et en faisant l'acquisition des mesures réalisées dans cette gamme de fréquence, ce qui permet de sélectionner la plus grande valeur mesurée qui constitue un point caractéristique de la quantité de sucre contenue dans le fruit. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite carte électronique comporte - un oscillateur sinusoïdal délivrant une tension sinusoïdale qui est maintenue à une valeur constante aux bornes des électrodes (10, 12) par l'intermédiaire d'un amplificateur en tension, la résistance permettant de mesurer le courant traversant le fruit à l'aide d'un amplificateur différentiel - des moyens pour redresser puis filtrer la tension alternative ainsi obtenue - des moyens pour effectuer l'opération 1/X qui donnent une tension continue proportionnelle au module de l'impédance -deux comparateurs auxquels on applique d'une part, la tension aux bornes du fruit et d'autre part, la tension de sortie de l'amplificateur différentiel - une porte logique OU-exclusif recevant les signaux carrés de rapport cyclique égal à 1 et donnant un signal carré de rapport cyclique variable en fonction de la phase téta existant entre les deux tensions alternatives - des moyens pour filtrer puis délivrer la tension continue proportionnelle à téta, à une fonction sinus qui délivre une tension continue proportionnelle au sinus téta et - une t onction multiplication à laquelle an applique la tension proportionnelle au module de l'impédance et la tension continue proportionnelle à sinus téta, afin d'obtenir une tension proportionnelle à la partie imaginaire de l'impédance du fruit mesurée à partir des systèmes d'électrodes (10, 12).