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Authors
Abstract(s)
Electrical impedance spectroscopy (EIS) is a relatively new method applied to food quality assessment. It has been demonstrated that impedance measurement is capable of reflecting rapid changes when the food has any physical damage, such as chilling and bruising. Numerous studies have been made to devise accurate food quality measuring techniques. However, some of the new techniques, such as infra-red spectroscopy, or gas chromatography have expensive equipment and strict experimental environment requirements. In contrast, EIS allows relatively (1 order of magnitude) inexpensive assessment, is fast, easy to operate and non-invasive. It has been adopted for investigation of fundamental electrical properties of fruits. However, the sensors applied are laboratory equipment without viability in an industrial context or in the field. The applications of EIS for fruit analysis have been reported previously, the analytically relationships between electrical impedance properties and metabolic properties of the fruit have not yet been fully developed and more importantly the ability to classify fruits during the ripping process was not yet fully explored. This dissertation aims to investigate the electrical impedance properties of fruits and vegetables, and explore the relationship between impedance and quality criteria. It gives a description of a prototype impedance system based on the integrate system AD5933, which operates from a PC, with a software from “Analog Devices”. In particular, the present dissertation outlines experimental research conducted the impedance changes observed during ripening process. With the correct system calibration measurements on different fruits have been performed with results which clearly demonstrate the high potential of the technique for future applications on the field. The research was also devoted on the sensor calibration as well as system reliability. Statistical processing of the results using both, analise of variance (ANOVA) and signal processing techniques using multivariate data analysis, enable the differentiating types of fruits and stages of maturation. The results demonstrate that this system is a very promising technique, with exciting viability for further development to mobile devices suited to at line monitor the fruit quality has a great potential in assessing fruit ripening.
A espectroscopia de impedância elétrica (EIS) é um método cuja aplicação na área da qualidade dos alimentos tem vindo a desenvolver-se. Diversos estudos demonstram que medições de impedância elétrica refletem alterações físicas nos alimentos. Nos últimos anos tem sido crescente a procura de novas técnicas para medição da qualidade dos alimentos. Contudo, algumas destas técnicas, tal como a espectroscopia de infravermelho, ou cromatografia gasosa, necessitam de equipamentos muito caros e de condições de medições especificas (laboratórios). A EIS utiliza equipamentos mais económicos, as medições podem ser realizadas em qualquer lugar (equipamentos portáteis), e são não invasivas. Na literatura é possível encontrar trabalhos com a aplicação do EIS em frutos, no entanto, a relação entre as propriedades dielétricas dos fruitos e o seu perfil metabólico ainda não foi totalmente explorado. Esta dissertação tem como objetivo investigar as propriedades elétricas dos frutos e relacionar com critérios de qualidade. Foi utilizado um sistema integrado de EIS, EVAL-AD5933, que opera a partir de um computador com o software da Analog Devices. A presente dissertação descreve medições de impedância em frutos, realizados durante o processo de amadurecimento. Os resultados deste trabalho indicam o elevado potencial da EIS para futuras aplicações no campo. Foi realizada a calibração do sensor e estudos de fiabilidade do sistema. Procedeu-se a um pré-processamento aos espectros de impedância através do software Unscrambler, incluindo técnicas de análise multivariada, que permitiram a redução do elevado volume de dados a um conjunto de variáveis que descrevem a variabilidade das amostras. Para validar os resultados obtidos foi construído um modelo que relaciona os valores de impedância das uvas com o respetivo brixº através de um PLS (Partial Least Square). Durante os testes realizados com o sensor foi possível concluir que as propriedades electricas dos fruitos permitem a sua caracterização tanto ao nível da espécie de fruto como do seu estado de maturação. Também foi possível criar um modelo de previsão de Brixº nas uvas a partir dos espectros de impedância. Os resultados demonstram que este sistema é promissor, com viabilidade para o desenvolvimento de futuros dispositivos com grande potencial para monitorizar o relógio metabólico dos frutos.
A espectroscopia de impedância elétrica (EIS) é um método cuja aplicação na área da qualidade dos alimentos tem vindo a desenvolver-se. Diversos estudos demonstram que medições de impedância elétrica refletem alterações físicas nos alimentos. Nos últimos anos tem sido crescente a procura de novas técnicas para medição da qualidade dos alimentos. Contudo, algumas destas técnicas, tal como a espectroscopia de infravermelho, ou cromatografia gasosa, necessitam de equipamentos muito caros e de condições de medições especificas (laboratórios). A EIS utiliza equipamentos mais económicos, as medições podem ser realizadas em qualquer lugar (equipamentos portáteis), e são não invasivas. Na literatura é possível encontrar trabalhos com a aplicação do EIS em frutos, no entanto, a relação entre as propriedades dielétricas dos fruitos e o seu perfil metabólico ainda não foi totalmente explorado. Esta dissertação tem como objetivo investigar as propriedades elétricas dos frutos e relacionar com critérios de qualidade. Foi utilizado um sistema integrado de EIS, EVAL-AD5933, que opera a partir de um computador com o software da Analog Devices. A presente dissertação descreve medições de impedância em frutos, realizados durante o processo de amadurecimento. Os resultados deste trabalho indicam o elevado potencial da EIS para futuras aplicações no campo. Foi realizada a calibração do sensor e estudos de fiabilidade do sistema. Procedeu-se a um pré-processamento aos espectros de impedância através do software Unscrambler, incluindo técnicas de análise multivariada, que permitiram a redução do elevado volume de dados a um conjunto de variáveis que descrevem a variabilidade das amostras. Para validar os resultados obtidos foi construído um modelo que relaciona os valores de impedância das uvas com o respetivo brixº através de um PLS (Partial Least Square). Durante os testes realizados com o sensor foi possível concluir que as propriedades electricas dos fruitos permitem a sua caracterização tanto ao nível da espécie de fruto como do seu estado de maturação. Também foi possível criar um modelo de previsão de Brixº nas uvas a partir dos espectros de impedância. Os resultados demonstram que este sistema é promissor, com viabilidade para o desenvolvimento de futuros dispositivos com grande potencial para monitorizar o relógio metabólico dos frutos.