Real-time NIR sensors to sort fruit and vegetables according to their sugar content

Researchers have been showing that Near Infrared Spectroscopie (NIR) can be used to measure sugar in the fruits for about 10 years. However, the main obstacle to the development of on-line sensors is that the scanning spectrometry is too slow to match industrial rates (at least 3 fruits per second). Cemagref research aims to develop ultrafast NIR sensors that can be used on-line. For this, the multichannel detection technology is chosen. The fruit is ligthten with white light. Diffused light collected from the fruit is sent to a monochromator. The diffracted light is detected by a multichannel detector placed in the focal plane. This principle has been applied with a Si detector sensitive in the 800-1100 nm range. This sensors are interesting because of their low price and of their roughness. However, other detectors, sensitive to higher wavelengths are possible. During Summer 1995, more than 200 peaches have been tested with this system. This model has been tested on peaches in Summer 1996. It appears that the system is able to predict the sugar content with a 1 Brix prediction error. The temperature also influences the quality of the prediction. The model built on apples at 20°C is not suitable for apples at 4°C. On a set of 30 apples, we have shown that a difference of about 15°C in the fruit temperature created a bias of around 5° Brix. A low-cost, integrated system, Zeiss MMS1, has been tested on Golden Delicious. The repeatibility is good and first results on the prediction are encouraging, even if the SEP is still high (1.25 Brix). / Depuis 10 ans, les chercheurs ont montré l'intérêt de la spectroscopie proche infra-rouge pour mesurer le sucre dans les fruits. Cependant, l'obstacle principal est que la spectrométrie à balayage est trop lente pour des vitesses industrielles (3 fruits par seconde). La recherche du Cemagref a pour but de développer des capteurs NIR très rapides en ligne. Pour cela, nous avons choisi la détection multi-canal. Le fruit est éclairé par de la lumière blanche. La lumière diffractée est détectée par un détecteur multi-canal dans le plan focal. Ce principe est utilisé avec un détecteur silicium sensible à 800-1100 nm. Ces capteurs sont intéressants car peu coûteux et robustes. En été 1995, 200 pêches ont été testées. Ce modèle a été validé sur des pêches en été 1996. Le système peut prédire le taux de sucre avec une erreur de 1 Brix. La température influence aussi la qualité de la prédiction. Un modèle construit avec des pommes à 20°C n'est pas utilisable avec des pommes à 4°C. Sur 30 pommes, nous avons montré qu'une différence de température de 15°C créait un biais de 5 Brix. Un système intégré à faible coût, Zeiss MMS1, a été testé sur des pommes Golden. La répétabilité est bonne et les premiers résultats sur la prédiction sont encourageants, même si le SEP est encore élevé (1,25° Brix).