DE202007011850U1 - Apparatus and system for monitoring and regulating transport, maturation and storage conditions for horticultural products - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung
zur Überwachung
von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck einer Umgebung zur
Lagerung, zum Transport und/oder zur Reifung gartenbaulicher Produkte
(10), aufweisend:
– Mittel
(12) zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung einer ersten
Wellenlänge
(λ1) mit
einer ersten Intensität
(I1) sowie mindestens einer zweiten Wellenlänge (λ2) mit einer zweiten Intensität (I1) auf
die Oberfläche
mindestens eines gartenbaulichen Produkts (10) zu mindestens zwei
unterschiedlichen Zeitpunkten (t1, t2), wobei sich erste Wellenlänge (λ1) und zweite
Wellenlänge
(λ2) voneinander
unterscheiden,
– Mittel
(14) zur Messung der Intensität
(I1') der ersten Wellenlänge
(λ1) sowie
der Intensität
(I2') der zweiten Wellenlänge
(λ2) der
vom mindestens einen gartenbaulichen Produkt (10) gestreuten und/oder
reflektierten elektromagnetischen Strahlung,
– Mittel
(16) zur Bestimmung von Absorption und/oder Streuung der elektromagnetischen
Strahlung der ersten Wellenlänge
(λ1) sowie
der zweiten Wellenlänge
(λ2) im mindestens
einen gartenbaulichen Produkt (10) aus den eingestrahlten und gemessenen
Intensitäten
(I1, I1', I2, I2') zu den mindestens zwei...Apparatus for monitoring temperature and / or oxygen partial pressure of an environment for storage, transport and / or maturation of horticultural products (10), comprising:
- means (12) for irradiating electromagnetic radiation of a first wavelength (λ1) with a first intensity (I1) and at least one second wavelength (λ2) with a second intensity (I1) on the surface of at least one horticultural product (10) at least two different times (t1, t2), wherein the first wavelength (λ1) and second wavelength (λ2) differ from one another,
- means (14) for measuring the intensity (I1 ') of the first wavelength (λ1) and the intensity (I2') of the second wavelength (λ2) of the at least one horticultural product (10) scattered and / or reflected electromagnetic radiation,
- means (16) for determining absorption and / or scattering of the electromagnetic radiation of the first wavelength (λ1) and the second wavelength (λ2) in the at least one horticultural product (10) from the irradiated and measured intensities (I1, I1 ', I2 , I2 ') to the at least two ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung und ein System zur Überwachung und Regulierung von Lagerbedingungen für gartenbauliche Produkte, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Überwachung und ein System zur kontinuierlichen Überwachung und Regulierung von Lagerbedingungen für gartenbauliche Produkte.The The present invention relates to a monitoring device and a system for monitoring and regulation of storage conditions for horticultural products, In particular, the present invention relates to a device for continuous monitoring and a system for continuous monitoring and regulation of storage conditions for horticultural products.
Entlang der Versorgungskette mit frischen Produkten ist in der Produktion die Reifeentwicklung der leichtverderblichen gartenbaulichen Produkte von qualitätsgebender Bedeutung.Along the supply chain with fresh products is in production the maturity development of the perishable horticultural products of quality imaging Importance.
Die Einstellung des Klimas, der Atmosphäre und ggf. Zugabe von Additiven bei Transporten sowie der nachfolgenden Frischhaltung, Lagerung oder Reifung ist essentiell für die Qualitätserhaltung und Sicherheit frischer Lebensmittel.The Adjustment of the climate, the atmosphere and if necessary addition of additives during transport as well as the subsequent preservation, storage or maturation is essential for the quality preservation and safety of fresh food.
Beispielsweise findet bei unreif geernteten Bananen und Mangos die Nachreifung der Früchte in Reifekammern statt, während andere nachreifende (klimakterische) Früchte durch die Zusammensetzung der Atmosphäre, dem Klima und ggf. Zusatzstoffen wie 1-Methylcyclopropen in ihrer Entwicklung gehemmt werden.For example finds ripening on immature harvested bananas and mangoes the fruits held in ripening rooms while other mellow (climacteric) fruits due to the composition the atmosphere, the climate and possibly additives such as 1-methylcyclopropene in their Development are inhibited.
Niedrige Temperaturen reduzieren die Stoffwechselaktivität des Produktes wie auch den Mikrobendruck, führen jedoch ab einem kritischen Wert zu Kälteschäden am lebenden Produkt. Die Umgebungsatmosphäre der Produkte wird ebenfalls seit etwa 40 Jahren (zunehmende Tendenz auch bei Transporten) verändert, wobei besonders der Sauerstoffpartialdruck komplexe Wirkungen auf das Produkt hat. Eine "niedrige" Konzentration hemmt wiederum den Mikrobendruck. Darüber hinaus werden im Produkt die endogene Produktion von Ethylen (Reife- und Alterungsphytohormon) und die Atmungsrate reduziert. Ab einem kritischen Wert finden im Stoffwechsel jedoch Fermentationsprozesse oder anaerobe Atmung als Alternative zur Sauerstoffnutzung als terminalen Elektronenakzeptor statt. Dies führt ggf. zum Totalausfall der Produkte.Low Temperatures reduce the metabolic activity of the product as well as the Microbial pressure, lead but from a critical value to cold damage to the living product. The ambient atmosphere The products have also been around for about 40 years (increasing trend also with transports), in particular, the oxygen partial pressure has complex effects the product has. A "low" concentration inhibits turn the microbial pressure. About that addition, the endogenous production of ethylene (maturity and aging phytohormone) and the respiration rate is reduced. From one However, fermentation processes are of critical value in the metabolism or anaerobic respiration as an alternative to oxygen utilization as a terminal Electron acceptor instead. this leads to possibly to the total failure of the products.
Als produktschonende Alternative wird die Temperatur im ungünstigen Fall zu hoch eingestellt bzw. die Atmosphäre mit beispielsweise nicht ausreichend abgesenktem Sauerstoffpartialdruck eingestellt. Beide Vermeidungsstrategien haben eine vorschnelle Alterung der Produkte sowie verminderte Hemmung des Mikoorganismenwachstums zur Folge.When product-sparing alternative, the temperature is unfavorable Case set too high or the atmosphere with, for example, not set sufficiently low oxygen partial pressure. Both Avoidance strategies have a premature aging of the products and diminished inhibition of microorganism growth.
Um eine sachgerechte Einstellung des Klimas und der Atmosphäre bei Frucht- oder Zierpflanzentransporten sowie der nachfolgenden Frischhaltung oder Lagerung zu erreichen, standen bislang lediglich Parameter bezogen auf die Umgebungsbedingungen für die Steuerung von Klima und Atmosphäre in den Containern bzw. Kammern zur Verfügung. Die Sollwerte für die Steuerung werden nach allgemeinen Erfahrungen mit dem zu transportierenden Produkt festgelegt und mit Temperatur-, CO2-, Sauerstoff-, und Feuchtesensoren überwacht.In order to achieve an appropriate adjustment of the climate and the atmosphere in fruit or ornamental plant transports as well as the subsequent preservation or storage, so far only parameters based on the environmental conditions for the control of climate and atmosphere in the containers or chambers were available. The setpoint values for the control are determined based on general experience with the product to be transported and monitored with temperature, CO 2 , oxygen, and humidity sensors.
Ziel ist es in jedem Fall, die Produkte am Point-of-Sale zu einem optimalen Reifezustand verfügbar zu haben. Veränderungen des Produktes in den meist gasdicht geschlossenen Transportcontainern sowie beispielsweise in Bananenreifekammern oder Lagerzellen mit veränderter Atmosphäre konnten bislang nicht erfasst werden. Gartenbauliche, lebende Produkte sind jedoch sehr heterogen und verändern sich darüber hinaus auch während der Lagerung. Die Risiko der Verwendung statischer Kenngrößen liegt in einer unsachgemäßen Steuerung der Atmosphäre und einem damit einhergehenden Qualitätsverlust bis zum Totalausfall.aim It is in any case, the products at the point of sale to an optimal Mature condition available to have. changes of the product in the mostly gas-tight closed transport containers as well as, for example, in banana ripening chambers or storage cells modified the atmosphere could not be recorded so far. Horticultural, living products However, they are very heterogeneous and change beyond that even while storage. The risk of using static characteristics lies in an improper control the atmosphere and a concomitant loss of quality until total failure.
Ein interaktives System, welches Veränderungen des Fruchtreifestadiums im Prozess zur dynamischen Anpassung der Umgebungsbedingungen nutzt, wäre daher eine entscheidende Verbesserung für das Qualitätsmanagement in der Versorgungskette gartenbaulicher Produkte. Hierzu werden jedoch sensitive, zerstörungsfreie Sensoren benötigt.One interactive system, what changes of the fruit ripening stage in the process of dynamic adaptation of the Environmental conditions would be therefore a decisive improvement for quality management in the supply chain of horticultural products. To do this however, sensitive, non-destructive Sensors needed.
Eine Vorrichtung zur sensitiven Erfassung der physiologischen Reaktion gartenbaulicher Produkte wird in der Patentanmeldung WO 02/006795 A2 beschrieben. Hierbei wird eine in der Pflanzenphysiologie gängige Methode zur Messung der Chlorophyllfluoreszenz eingesetzt. Die Methode ist bei kurzfristig eintretenden, reduzierenden Bedingungen durch den Mangel am terminalen Elektronenakzeptor (Sauerstoff) und folgendem Elektronendruck in der Photosynthesekette (Endprodukthemmung) sensitiv. Mittelfristig kann jedoch ggf. eine Wiederherstellung des Ausgangswertes eintreten.A Device for the sensitive detection of the physiological reaction horticultural products is described in the patent application WO 02/006795 A2 described. This becomes a common method in plant physiology used for the measurement of chlorophyll fluorescence. The method is in the case of short-term, reducing conditions by the Lack of the terminal electron acceptor (oxygen) and the following Electron pressure in the photosynthetic chain (end product inhibition) sensitive. In the medium term However, if necessary, a restoration of the initial value can occur.
Nachteilig an der in WO 02/006795 A2 offenbarten Vorrichtung ist daher, dass langfristige Veränderungen durch die Reifeentwicklung lediglich mit geringer Sensitivität erfasst werden können. Darüber hinaus können lediglich Produkte mit intakten Photosystemen analysiert werden.adversely on the device disclosed in WO 02/006795 A2 is therefore that long-term changes detected by the maturity development only with low sensitivity can be. Furthermore can only products with intact photosystems are analyzed.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung der Reifeentwicklung und zur Steuerung der Reifeentwicklung gartenbaulicher Produkte anzugeben, die einen einfachen Aufbau und eine vergleichsweise hohe Sensitivität bzgl. langfristiger Veränderungen der Reifeentwicklung im Vergleich zum Stand der Technik aufweist.Of the The present invention is therefore based on the object, a device for monitoring the maturity development and to control the maturity development horticultural To specify products that have a simple structure and a comparatively high sensitivity regarding long-term changes the maturity development compared to the prior art has.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.These The object is solved by the features of the protection claim 1. preferred Embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck einer (ggf. gasdicht abgeschlossenen) Umgebung zur Lagerung, zum Transport und/oder zur Reifung gartenbaulicher Produkte weist ein Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge mit einer ersten Intensität sowie mindestens einer zweiten Wellenlänge mit einer zweiten Intensität auf die Oberfläche mindestens eines gartenbaulichen Produkts zu mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten (bevorzugt jedoch fortlaufend bzw. kontinuierlich) auf, wobei sich erste Wellenlänge und zweite Wellenlänge voneinander unterscheiden. Weiterhin ist ein Mittel zur Messung der Intensität der ersten Wellenlänge sowie der Intensität der zweiten Wellenlänge der vom mindestens einen gartenbaulichen Produkt gestreuten und/oder reflektierten elektromagnetischen Strahlung vorgesehen. Mithilfe eines Mittels zur Bestimmung von Absorption und/oder Streuung der elektromagnetischen Strahlung der ersten Wellenlänge sowie der zweiten Wellenlänge im mindestens einen gartenbaulichen Produkt aus den eingestrahlten und gemessenen Intensitäten zu den mindestens zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, können die zeitliche Änderung der charakteristischen Absorption von Carotinoiden (bzw. Flavonoiden) und Chlorophyllen sowie den texturbedingten Streueigenschaften im gartenbaulichen Produkt bei unterschiedlichen Wellenlängen ermittelt werden.The inventive device for monitoring of temperature and / or partial pressure of oxygen (possibly gas-tight closed) environment for storage, transportation and / or Maturation of horticultural products has a means of irradiation of electromagnetic radiation of a first wavelength a first intensity and at least one second wavelength having a second intensity on the surface at least one horticultural product of at least two different ones Times (but preferably continuously or continuously), being the first wavelength and second wavelength differ from each other. Furthermore, a means for measuring the intensity the first wavelength as well as the intensity the second wavelength the scattered from at least one horticultural product and / or provided electromagnetic reflected radiation. aid a means for determining absorption and / or scattering of electromagnetic radiation of the first wavelength and the second wavelength in at least a horticultural product from the irradiated and measured intensities at least two different times, the temporal change the characteristic absorption of carotenoids (or flavonoids) and chlorophylls as well as the texture - related scattering properties in the horticultural product at different wavelengths can be determined.
Die erste Wellenlänge (vorzugsweise 400-690 nm – bezieht sich auf die Hauptintensität der Anregungsstrahlung, natürlich kann die Anregungslichtquelle auch Strahlung anderer Wellenlängenbereiche emittieren) ist erfindungsgemäß so gewählt, dass dort eine charakteristische Absorption von Carotinoiden (bzw. Flavonoiden und Chlorophyllen) im gartenbaulichen Produkt erfolgt, d.h. die zeitliche Änderung der Intensität der ersten Wellenlänge der vom mindestens einen gartenbaulichen Produkt gestreuten und/oder reflektierten elektromagnetischen Strahlung lässt Rückschlüsse auf die Zusammensetzung und ggf. Gehalt von Carotinoiden (bzw. Flavonoiden und Chlorophyllen) und damit Rückschlüsse auf eine mögliche Anpassung von Temperatur und Sauerstoffpartialdruck zu Erzielung eines optimalen Reifungsprozesses zu. Die zweite Wellenlänge (vorzugsweise 740-830 nm) dient als Referenzmessung, bei der in der Regel keine charakteristische Absorption von Carotinoiden (bzw. Flavonoiden und Chlorophyllen) im gartenbaulichen Produkt erfolgt, um entweder unerwünschte Variationen in den Streueigenschaften eliminieren zu können oder diese für die Analyse der Produktveränderungen mit zu nutzen. Im letzteren Fall wird eine Anordnung mit einer Lichtinjektion und mindestens zwei Detektoren mit unterschiedlichem lateralen Abstand zur Injektion gewählt.The first wavelength (preferably 400-690 nm - refers focus on the main intensity the excitation radiation, of course the excitation light source can also radiation of other wavelength ranges emit) is selected according to the invention such that There is a characteristic absorption of carotenoids (or flavonoids and chlorophylls) in the horticultural product, i. the temporal change the intensity the first wavelength the scattered from at least one horticultural product and / or reflected electromagnetic radiation allows conclusions about the composition and possibly content of carotenoids (or flavonoids and chlorophylls) and thus conclusions a possible Adjustment of temperature and oxygen partial pressure to achieve an optimal maturation process too. The second wavelength (preferably 740-830 nm) serves as a reference measurement, in which usually no characteristic absorption of carotenoids (or flavonoids and chlorophylls) in the horticultural product to either undesirable To be able to eliminate variations in the scattering properties or this for the analysis of product changes to use with. In the latter case, an arrangement with a light injection and at least two detectors with different lateral distances chosen for injection.
Vorzugsweise weist das Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung mindestens eine Leuchtdiode, Halogenlampe, Blitzlampe und/oder Laserdiode auf. Vorzugsweise weist das Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung eine erste Anregungslichtquelle, deren maximale Strahlungsdichte im Bereich von 400-690 nm sowie eine zweite Anregungslichtquelle aufweist, deren maximale Strahlungsdichte im Bereich von 740-830 nm liegt.Preferably has the means for irradiating electromagnetic radiation at least one light emitting diode, halogen lamp, flash lamp and / or laser diode on. Preferably, the means for irradiating electromagnetic radiation a first excitation light source whose maximum radiation density in the range of 400-690 nm and a second excitation light source whose maximum radiation density is in the range of 740-830 nm is located.
Besonders bevorzugt ist die Intensität der Strahlung zur Messung der Absorption und/oder die Intensität der Strahlung zur Messung der Referenzwellenlänge höher als die Lichtlöschung durch das gartenbauliche Produkt (Summe aus μa (Absorptionskoeffizient) = 0,1-3,0 cm-1 und μs (Streukoeffizient) = 0,1-8,0 cm-1). Besonders bevorzugt beträgt die Intensität der Strahlung zur Messung der Absorption und/oder die Intensität der Strahlung zur Messung der Referenzwellenlänge zwischen 101 % und 200 % der Lichtlöschung durch das gartenbauliche Produkt.Particularly preferably, the intensity of the radiation for measuring the absorption and / or the intensity of the radiation for measuring the reference wavelength is higher than the light quenching by the horticultural product (sum of μ a (absorption coefficient) = 0.1-3.0 cm -1 and μ s (scattering coefficient) = 0.1-8.0 cm -1 ). The intensity of the radiation for measuring the absorption and / or the intensity of the radiation for measuring the reference wavelength is particularly preferably between 101% and 200% of the light extinction by the horticultural product.
Vorzugsweise misst die Vorrichtung fortlaufend und/oder kontinuierlich, wobei der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen kleiner als 20 Minuten ist. Vorzugsweise weist das Mittel zur Messung der Intensität der ersten Wellenlänge sowie der Intensität der zweiten Wellenlänge eine Kamera, eine Photodiode, ein Photodioden-Array, einen Photomultiplier und/oder ein Spektrophotometer auf. Vorzugsweise weist das Mittel zur Bestimmung von Absorption und/oder Streuung als auch das Mittel zur Bestimmung eines Differenzbetrages von aktueller Temperatur und optimaler Temperatur und/oder eines Differenzbetrages von aktuellem Sauerstoffpartialdruck und optimalem Sauerstoffpartialdruck eine Datenverarbeitungseinheit und/oder einen Prozessor auf.Preferably measures the device continuously and / or continuously, wherein the time interval between two consecutive measurements less than 20 minutes. Preferably, the means for measuring the intensity the first wavelength as well as the intensity the second wavelength a camera, a photodiode, a photodiode array, a photomultiplier and / or a spectrophotometer. Preferably, the means for the determination of absorption and / or scattering as well as the agent for determining a differential amount of current temperature and optimum temperature and / or a differential amount of current Oxygen partial pressure and optimal partial pressure of oxygen one Data processing unit and / or a processor.
Vorzugsweise sind das Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung und das Mittel zur Messung der Intensität durch einen Sensor oder durch einen integrierten Sensor ausgebildet. Vorzugsweise weist der Sensor ein Mittel zur Unterdrückung von Fremdlicht auf.Preferably are the means for radiating electromagnetic radiation and the means for measuring the intensity by a sensor or by an integrated sensor is formed. Preferably, the sensor has a means of suppression from extraneous light.
Vorzugsweise weist der Sensor ein Mittel zur schonenden Auflage des Sensors auf das gartenbauliche Produkt auf. Besonders bevorzugt weist das Mittel zur schonenden Auflage des Sensors einen umlaufend geformten, elastischen Bereich auf, der geeignet ist, sich an eine Oberfläche des gartenbaulichen Produkts anzuschmiegen. Die Dimensionen eines solchen elastischen Bereichs hängen vom jeweiligen gartenbaulichen Produkt ab. Der elastische Bereich schließt die Oberfläche lichtdicht ab und verhindert dadurch zeitliche Umgebungslichtschwankungen, die zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen können.Preferably, the sensor has a means for gentle support of the sensor on the horticultural product. Particularly preferably, the means for gentle support of the sensor on a circumferentially shaped, elastic region which is adapted to conform to a surface of the horticultural product. The dimensions of such an elastic range depend on the particular horticultural product. The elastic The area terminates the surface in a light-tight manner and thus prevents temporal ambient light fluctuations, which can lead to a falsification of the measurement results.
Vorzugsweise bildet der umlaufend geformte, elastische Bereich (im auf das gartenbauliche Produkt aufgesetzten Zustand) einen durch äußere Lichteinstrahlung geschützten Hohlraum, innerhalb dessen das Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung und das Mittel zur Messung der Intensität angeordnet sind. Vorzugsweise sind das Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung und das Mittel zur Messung der Intensität derart angeordnet sind, dass der Messpunkt oder Messbereich zur Messung der Intensität der ersten Wellenlänge sowie der Intensität der zweiten Wellenlänge an einem ersten Punkt oder in einem ersten Bereich auf der Oberfläche des gartenbaulichen Produkts liegt und die Einstrahlung der Anregungsstrahlung an einem zweiten Punkt oder in einem zweiten Bereich auf der Oberfläche des gartenbaulichen Produkts erfolgt. Vorzugsweise beträgt der Abstand von erstem Punkt oder erstem Bereich zum zweiten Punkt oder zweiten Bereich zwischen 0,1 mm und 30 mm (bevorzugter zwischen 5 mm und 23 mm und noch bevorzugter zwischen 10 mm und 18 mm). Bei Auswertung der Streueigenschaften werden bevorzugt mindestens zwei Detektoren in unterschiedlichem lateralen Abstand zur Lichtquelle oder noch bevorzugter zwei Lichtquellen in unterschiedlichem lateralen Abstand zum Detektor angeordnet. Der maximale Abstand beträgt hierbei (bevorzugt) 30 mm.Preferably forms the circumferentially formed, elastic area (in on the horticultural Product fitted state) a protected by external light radiation cavity, within which the means for radiating electromagnetic Radiation and the means for measuring the intensity are arranged. Preferably, the means for irradiating electromagnetic radiation and the means for measuring the intensity are arranged such that the measuring point or measuring range for measuring the intensity of the first wavelength as well the intensity the second wavelength at a first point or in a first area on the surface of the horticultural product and the irradiation of the excitation radiation at a second point or in a second area on the surface of the horticultural product takes place. Preferably, the distance is from first point or first range to second or second Range between 0.1 mm and 30 mm (more preferably between 5 mm and 23 mm and more preferably between 10 mm and 18 mm). In evaluation the scattering properties are preferably at least two detectors at different lateral distance to the light source or still more preferably, two light sources at different lateral distances arranged to the detector. The maximum distance is here (preferred) 30 mm.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung und Anpassung von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck einer gasdicht abgeschlossenen Umgebung zur Lagerung, zum Transport und/oder zur Reifung gartenbaulicher Produkte weist eine Vorrichtung zur Überwachung von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck nach mindestens einem der vorgenannten Merkmale, und zusätzlich ein Mittel zur Bestimmung von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck in der abgeschlossenen Umgebung zur Lagerung gartenbaulicher Produkte, und ein Mittel zur Einstellung der optimalen Temperatur und/oder des optimalen Sauerstoffpartialdrucks in der abgeschlossenen Umgebung zur Lagerung, zum Transport und/oder zur Reifung der gartenbaulichen Produkt, auf. Dadurch ist es möglich, die Veränderung des Gehalts der Carotinoide (bzw. Flavonoide und Chlorophylle) aufgrund der Absorptionsmessung zu ermitteln und daraus Rückschlüsse auf das Reifeverhalten der gartenbaulichen Produkte zu ziehen, und Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck entsprechend zu regulieren.The inventive device for monitoring and adjustment of temperature and / or partial pressure of oxygen sealed environment for storage, transport and / or for maturing horticultural products has a device for monitoring of temperature and / or oxygen partial pressure after at least one the aforementioned features, and in addition a means for determining of temperature and / or oxygen partial pressure in the completed Environment for storage of horticultural products, and a means of Adjustment of the optimal temperature and / or the optimal oxygen partial pressure in the enclosed environment for storage, transportation and / or for maturation of horticultural product, on. This makes it possible for the change the content of carotenoids (or flavonoids and chlorophylls) due to determine the absorption measurement and from this conclusions on the maturity behavior of horticultural produce, and temperature and / or Regulate oxygen partial pressure accordingly.
Während der Lagerung und teilweise bei Stressreaktionen treten stoffliche und strukturbedingte Veränderungen am Ernteprodukt auf. Es werden Carotinoide (bzw. Flavonoide) aufgebaut, Chlorophylle abgebaut und die Streu- bzw. Absorptionseigenschaften des pflanzlichen Gewebes verändern sich messbar. Mit der oben beschriebenen Vorrichtung bzw. dem oben beschriebenen System wird die Erkennung von endogen ansteigendem Elektronendruck bei Mangel am terminalen Elektronenakzeptor Sauerstoff sowie bei der Reifung und Alterung durch die bekannte Erfassung von nativen Pigmentgehalten kontinuierlich überwacht und die Ergebnisse für eine dynamische Anpassung der Nacherntebedingungen an den physiologischen Produktzustand genutzt.During the Storage and sometimes occur in stress reactions material and structural changes on the harvested product. Carotenoids (or flavonoids) are built up, Chlorophyll degraded and the scattering or absorption properties of plant tissue change measurable. With the device described above or the one described above System becomes the detection of endogenously increasing electron pressure in the absence of the terminal electron acceptor oxygen as well as in maturation and aging due to the well-known detection of native Continuously monitored pigment levels and the results for one dynamic adaptation of postharvest conditions to the physiological Product condition used.
Hierzu wird die Absorption der Pigmente an ihren spezifischen Wellenlängen gemessen sowie mit einer weiteren Wellenlänge, an der weder signifikante Absorptionen noch signifikante Re-emissionen auftreten, referenziert. Die Analyse erfolgt in einer Geometrie zur Remissionsmessung.For this the absorption of the pigments is measured at their specific wavelengths as well as with another wavelength, where neither significant absorption nor significant re-emissions occur referenced. The analysis takes place in a geometry for remission measurement.
Ein erfindungsgemäßer Sensorkopf besteht vorzugsweise aus 1-6 Anregungslichtquellen (vorzugsweise LEDs), die auf verschiedenen Wellenlängen emittieren. Als Detektor dient beispielsweise eine siliziumbasierte Photodiode. Ein Mikroprozessorsystem verarbeitet vorzugsweise die Daten. Die Ergebnisse werden vorzugsweise über ein BUS-System auf einem Display angezeigt und elektronisch gespeichert.One Sensor head according to the invention preferably consists of 1-6 excitation light sources (preferably LEDs) that emit at different wavelengths. As a detector For example, serves a silicon-based photodiode. A microprocessor system preferably processes the data. The results are preferably over BUS system displayed on a display and stored electronically.
In wiederholten Messungen werden Abweichungen beispielsweise durch Autokorrelation verglichen und es wird auf zunehmenden Stress und Reife-, Seneszenzprozesse geschlossen.In Repeated measurements will cause deviations, for example It compares to autocorrelation and it gets on increasing stress and Mature, senescence processes closed.
Dabei wird eine fortlaufende Aufnahme der Pigmentgehalte aus der Gruppe der Chlorophylle und/oder Carotinoide (und/oder Flavonoide) an einem Ernteprodukt mittels mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor, ggf. einem BUS-System zur Messwertaufnahme an mehr als einem Ernteprodukt vorgenommen; eine Erkennung von Veränderungen des Reife-, Alterungszustandes und fortlaufende Messwertausgabe sowie Ausgabe als prozentualer Wert bezogen auf den Ausgangszustand vorgenommen; und weiterhin eine Einbindung der Ergebnisse in die dynamische Einstellung der Nacherntebedingungen (vorzugsweise Steuerung von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck) vorgenommen.there is a continuous recording of pigment levels from the group the chlorophylls and / or carotenoids (and / or flavonoids) on one Harvest product by means of at least one light source and at least a detector, possibly a BUS system for measuring value acquisition more as a harvested product; a recognition of changes maturity, aging and continuous reading and output as a percentage value relative to the initial state performed; and continue to integrate the results into the dynamic adjustment of postharvest conditions (preferably control of Temperature and / or oxygen partial pressure).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert: The The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments:
Es zeigen:It demonstrate:
Die präzise Bestimmung des Reifeverlaufs ist im Apfelanbau und den Nachernteprozessen ein bedeutender Faktor in der Qualitätserzeugung und – sicherung. Etablierte Methoden ermöglichen die stichprobenartige instrumentelle Bestimmung von reifeabhänigen Fruchteigenschaften z.B. mit dem Stärkeindex und der Magness-Taylor-Fruchtfleischfestigkeit. Die rein visuelle Begutachtung der Reifeentwicklung am Baum ist vor allem über die Bewertung der Grundfarbe möglich und dient als ein häufig genutztes Kriterium für die Ernteterminfestlegung. Im geschlossenen Lager können mittelfristige Veränderungen nicht erkannt werden. Veränderungen der grünen Grundfarbe treten beim Apfel durch reifeabhängige Veränderungen im Chlorophyllgehalt auf. Die Abnahme des grünen Fruchtpigments führt zu einer Aufhellung der Grundfarbe. Vorteil der visuellen Bewertung der Grundfarbe ist die Möglichkeit prozessnah/online Ergebnisse verfügbar zu haben, ohne die Früchte in zeitaufwändigen Analysen und lediglich mittels kleiner Stichproben zu untersuchen. Bedeutende Nachteile sind die Subjektivität und das Fehlen einer Datenspeicherung.The precise Determination of the maturity course is in the apple cultivation and the Nachernteprozessen a significant factor in quality production and assurance. Enable established methods the random instrumental determination of maturity-dependent fruit properties e.g. with the strength index and the Magness-Taylor pulp firmness. The purely visual Appraisal of the maturity development on the tree is mainly about the Evaluation of the basic color possible and serves as a frequently used one Criterion for the date of the harvest. In the closed warehouse can medium term changes not be recognized. changes the green Basic color occur in the apple by maturation-dependent changes in the chlorophyll content on. The decrease of the green Fruit pigments leads to a lightening of the base color. Advantage of the visual evaluation the basic color is the possibility close to the process / online to have results available without the fruits in time-consuming Analyzes and only by means of small samples. significant Disadvantages are subjectivity and the lack of data storage.
Nachfolgend wird die zerstörungsfreie Bestimmung von Fruchtchlorophyllveränderungen auf der Basis der spektralen Analyse beschrieben. Hierbei wird die spezifische Lichtaufnahme des Fruchtchlorophylls sowie der Carotinoide und ggf. Flavonoide ausgewertet. Vorteile der Methode sind vor allem:
- – die Möglichkeit, schnelle, prozessnahe und objektive Messungen des Fruchtchlorophylls durchzuführen,
- – die reifebedingte Abnahme des Chlorophyllgehaltes auch in roten Mutanten messbar zu machen, bei denen die Grundfarbe visuell durch die Deckfarbe maskiert ist,
- – den zeitlichen Reifeverlauf durch wiederholte Messungen an denselben Früchten mit einer objektiven Methode am Baum aufzuzeichnen und somit einen Vergleichsdatensatz für folgende Jahre zu erarbeiten, und
- – den Einfluss der Vorerntebedingungen auf die Haltbarkeit und Lagereigenschaften der Produkte festzustellen und in einer Steuerung der Lagerbedingungen für deren dynamische Anpassung zu nutzen.
- - the ability to perform fast, process-oriented and objective measurements of fruit chlorophyll,
- - To make the maturity-related decrease in the chlorophyll content measurable even in red mutants in which the base color is visually masked by the top color,
- - to record the maturity history by repeated measurements on the same fruits using an objective method on the tree and thus to develop a comparison data set for the following years, and
- - determine the influence of pre-harvest conditions on the shelf life and storage characteristics of the products and use them in a control of storage conditions for their dynamic adaptation.
Aus den Fruchtdaten werden erfindungsgemäß Kennwerte für den Chlorophyll- und Carotinoidgehalt unabhängig von den visuell sichtbaren Deckfarbenpigmenten errechnet. Am Werderaner Standort konnten hiermit in 4 Jahren bereits aussagekräftige Daten an verschieden gefärbten Sorten erzielt werden. Deutlich zu erkennen sind Unterschiede zwischen den Jahren. Speziell in den warmen niederschlagsarmen Jahren 2003 und 2006 ist eine gegenüber 2004 und 2005 um etwa 2 Wochen frühere Abnahme des Chlorophyllgehaltes, gemessen als Index aus den gemessenen Lichtintensitäten, festzustellen. Die Daten der Fruchtatmung zeigten, dass die Pflückreife tatsächlich in diesen Jahren früher eintrat. Es hat sich gezeigt, dass sich die zerstörungsfreie Pigmentanalyse für die Messung der Fruchtentwicklung am Baum eignet. Die Daten zur Fruchtreife bei der Einlagerung können bereits für die Entscheidung zur Vermarktung der Äpfel genutzt werden.From the fruit data according to the invention characteristic values for the chlorophyll and carotenoid content are calculated independently of the visually visible covering color pigments. At the Werder site, meaningful data could already be obtained on differently colored varieties within 4 years. Clearly visible are differences between the years. Especially in the warm, low-rainfall years 2003 and 2006, a decrease of the chlorophyll content, measured as an index from the measured light intensities, was observed earlier in 2004 and 2005 by about 2 weeks. The data of the fruit respiration showed that the picking maturity actually occurred earlier in these years. It has been shown that non-destructive pigment analysis is suitable for the measurement of fruit development on trees. The data on fruit ripeness during storage can already be used for the decision to market the apples.
Im Ausführungsbeispiel wurde an zwei Terminen geerntet, wobei am ersten Termin die Pflückreife erreicht und am zweiten Termin die Pflückreife bereits überschritten war. Bei der Einlagerung wurden Messungen an insgesamt 450 Äpfeln durchgeführt.in the embodiment was harvested on two dates, with picking at the first appointment reached and on the second date the Pflückreife already exceeded was. During storage measurements were made on a total of 450 apples.
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist in
Der
Erntetermin hatte im Ausführungsbeispiel
einen deutlichen Einfluss auf den Ausgangswert, wobei am späteren Termin
bereits ein reifebedingt verringerter NChll-Wert festgestellt wurde (
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Bananenreifekammer
veranschaulicht (
Das System stellt eine autarke, portable Einheit dar, die lediglich außerhalb der Kammer über ein Kabel von der Anzeigeeinheit, mit einem Netzanschluss verbunden wird. Feste Installationen an der Kammer sind nicht notwendig, da rückstandslos entfernbare Adhäsionsbefestigungen für Kabel und Anzeigeeinheit verwendet werden können.The System represents a self-sufficient, portable unit that only outside the chamber over a cable from the display unit connected to a power outlet becomes. Fixed installations at the chamber are not necessary since residue removable adhesive fasteners for cables and display unit can be used.
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den Papaya-Transport
veranschaulicht. In Transportcontainern werden tropische Papayafrüchte transportiert.
Sorte und Reifestufe beeinflussen stark die Toleranzbereiche der
Früchte
gegenüber
den Umgebungsbedingungen sowie die Geschwindigkeit der weiteren
Fruchtreifung (
- 11
- Displaydisplay
- 22
- gartenbauliches Produkthorticultural product
- 33
- Datenkabeldata cable
- 44
- Sensorkopfsensor head
- 55
- luftdichte Lagerkammer für gartenbauliches Produktairtight Storage chamber for horticultural product
- 66
- Schutz gegen Fremdlichtprotection against ambient light
- 77
- Mittel zur Auflage des Sensors auf das gartenbauliche Produktmedium for applying the sensor to the horticultural product
- 88th
- Gittergrid
- 99
- Detektordetector
- 1010
- gartenbauliches Produkthorticultural product
- 1212
- Mittel zum Einstrahlen von elektromagnetischer Strahlung/LEDsmedium for irradiation of electromagnetic radiation / LEDs
- 1414
- Mittel zur Messung der Intensität/Photodiodemedium for measuring the intensity / photodiode
- 1616
- Mittel zur Bestimmung von Absorption und Streuung/Auswerteeinheitmedium for the determination of absorption and scattering / evaluation unit
- 1818
- Mittel zur Bestimmung eines Differenzbetrages von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck/Auswerteeinheitmedium for determining a difference amount of temperature and / or oxygen partial pressure / evaluation unit
- 2020
- Mittel zur Bestimmung von Temperatur und/oder Sauerstoffpartialdruck/Temperatursensor und/oder Sauerstoffsensormedium for the determination of temperature and / or oxygen partial pressure / temperature sensor and / or oxygen sensor
- 2222
- Mittel zur Einstellung der optimalen Temperatur und/oder des optimalen Sauerstoffpartialdrucks/Heizung/Kühlung/Sauerstoffregulatormedium for setting the optimum temperature and / or the optimum Oxygen partial pressure / heating / cooling / oxygen regulator
- 3030
- Gewebe des gartenbaulichen Produkts/Fruchtgewebetissue horticultural product / fruit tissue
- 3131
- Stromversorgungpower supply
- 3232
- Anregungsstrahlungexcitation radiation
- 3333
- Detektionsbereichdetection range
- 3434
- weiterer DetektionsbereichAnother detection range
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200720011850 DE202007011850U1 (en) | 2007-08-21 | 2007-08-21 | Apparatus and system for monitoring and regulating transport, maturation and storage conditions for horticultural products |
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Publication Number | Publication Date |
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DE202007011850U1 true DE202007011850U1 (en) | 2007-11-08 |
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Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202007011850U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130039845A1 (en) * | 2010-01-19 | 2013-02-14 | Michael R. Detty | Method For Producing Hydrogen |
DE102018106209A1 (en) | 2017-03-16 | 2018-09-20 | Einenkel/Wirth GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Jörg Einenkel, 06188 Landsberg) | Containers for maturing, transporting and / or storing fruits |
CN111387533A (en) * | 2020-05-13 | 2020-07-10 | 白新全 | Spraying ripening device for banana production and use method thereof |
-
2007
- 2007-08-21 DE DE200720011850 patent/DE202007011850U1/en not_active Expired - Lifetime
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DE102018106209B4 (en) * | 2017-03-16 | 2019-09-05 | Einenkel/Wirth GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Jörg Einenkel, 06188 Landsberg) | Containers for maturing, transporting and / or storing fruits |
US11576392B2 (en) | 2017-03-16 | 2023-02-14 | Einenkel/Wirth Gbr | Ripening chamber and method for ripening fruit |
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