En anteriores trabajos se ha observado que la respuesta de los frutos a un impacto mecánico está muy influida por su estado de madurez. Se realizaron ensayos de impacto sobre peras cv. Limonera, a lo largo de 12 semanas de conservación frigorífica y de maduración controlada. El impacto desde 4 cm de altura (equivalente a 0,02 J) resulta no destructivo y puede utilizarse para la determinación del estado de madurez de estos frutos. Por métodos de regresión lineal múltiple sobre los 15 para metros del impacto más representativos se obtienen buenas p r e dicciones de la madurez, representada por la fuerza de corte de probetas de pulpa, FC (N)

Garcia Alonso, C.

Ibañez Martinez, R.

Ruiz-Altisent, Margarita

Archivo Digital UPM

Control de la madurez en frutos por medio de ensayos de impacto.

Servicio de Coordinación de Bibliotecas de la Universidad Politécnica de Madrid

ASOCIACIÓN NACIONAL DE INGENIEROS AGRÓNOMOS 
21. CONFERENCIA INTERNACIONAL DE MECANIZACIÓN AGRARIA 
23. FERIA TÉCNICA INTERNACIONAL DE LA MAQUINARIA AGRÍCOLA DE ZARAGOZA (ESPAÑA) 
MESA II 
MAQUINARIA DE CULTIVO, RECOLECCIÓN Y POST-RECOLECCION 
CONTROL DE LA MADUREZ 
EN FRUTOS POR MEDIO DE ENSAYOS DE IMPACTO 
M. RUIZ ALTISENT 
C. GARCÍA ALONSO 
R. IBAÑEZ MARTÍNEZ 
— 413 
CONTROL DE LA MADUREZ EN FRUTOS POR MEDIO DE ENSAYOS DE IMPACTO. 
Margarita Ruiz Altisent, Profesor Titular 
Carlos García Alonso, Dr. Ing. Agrónomo 
Ricardo Ibánez Martínez, Ing. Agrónomo 
Depto. de Ingeniería Rural, E.T.S.I.A. 
Universidad Politécnica de Madrid. 
Resumen.En anteriores trabajos se ha observado que la respuesta 
de los frutos a un impacto mecánico está muy influida por su --
estado de madurez. Se realizaron ensayos de impacto sobre peras 
cv. Limonera, a lo largo de 12 semanas de conservación frigorí-
fica y de maduración controlada. El impacto desde 4 cm de altu-
ra (equivalente a 0,02 J) resulta no destructivo y puede utili-
zarse para la determinación del estado de madurez de estos fru-
tos. Por métodos de regresión lineal múltiple sobre los 15 para 
metros del impacto más representativos se obtienen buenas p r e -
dicciones de la madurez, representada por la fuerza de corte de 
probetas de pulpa, FC (N). 
INTRODUCCIÓN 
En los últimos años se viene realizan 
do una extensa investigación dirigida 
a profundizar en las relaciones exis-
tentes entre los parámetros que c a -
racterizan la respuesta de los frutos 
al impacto mecánico y la aparición y 
la magnitud de la magulladuras o da--
ños consecuentes (Jarimopas, 1984, 
Hellebrand 1985, Chen et al. 1986). 
Otros autores (Nahir, 1986; Delwiche, 
1986) desarrollaron sistemas de c l a -
sificación de frutos (tomate, pera y 
melocotón) por su respuesta al impac-
to; en ambos casos se utilizó la caí-
da del fruto sobre una superficie do-
tada de captadores de fuerza; se e n -
contraron problemas relacionados con 
la masa variable de los frutos y la 
posición incontrolable de los mismos 
al contacto con la superficie sensi--
ble, todo lo cual repercute en falta 
de precisión en las determinaciones. 
En los últimos trabajos propios ya pu 
blicados (García et al. 1988, Rodrí-
guez y Ruiz 1988), realizando ensayos 
de impacto sobre variedades de pera y 
de manzana de diferentes grados de ma 
durez, aparece una evidente influen--
cia del estado de madurez en la res--
puesta al impacto mecánico. Esta ob--
servación ha llevado a los autores a 
estudiar las posibilidades de este 
método para detectar el estado de ma-
durez de estos frutos. 
Dicho procedimiento será valido sola-
mente si utiliza impactos de pequeña 
energía que resulten no-destructivos, 
es decir, que no produzcan daño algu-
no. De los resultados de los trabajos 
mencionados se desprende que impactos 
— 415 
de solamente 4 cm de altura con el -
impactador de aprox. 50 gramos produ-
cen únicamente un inapreciable punto 
a 1 mm de profundidad en los frutos -
de pera Limonera (García 1988). Por -
otro lado, el sistema de impactos ut£ 
lizado en el laboratorio, y cuyo soft 
ware ha sido ampliamente desarrolla-
do por los mencionados autores, resul 
ta un medio muy adecuado para desarro 
llar criterios de calidad que puedan 
ser directamente utilizables por even 
tuales dispositivos automáticos de 
control. 
Los anteriores estudios incluyeron 
varias decenas de parámetros del i m -
pacto y de parámetros de ensayos con-
vencionales estáticos, los cuales se 
introdujeron en un análisis estadís-
tico factorial de correspondencias y 
ello para un total de seis variedades 
de peras y manzanas. Dado que la v a -
riedad que mostró una mayor varia 
ción en su estado textural, para el -
periodo de ensayos controlados de 12 
semanas, fue la pera Limonera, ésta -
fue la elegida para estudiar diferen-
tes criterios de predicción de su es-
tado de madurez. 
Primeramente hubo de analizarse, sin 
embargo, cuál de los criterios obje-
tivos, distintos del impacto, era el 
más adecuado para definir el estado -
del fruto: fecha, ensayo de penetra— 
ción (firmeza Magness-Taylor) o ensayo -
de corte. 
El objetivo del trabajo aquí presenta 
do es pues establecer un criterio que 
defina el estado de madurez de frutos 
de pera cv. Limonera, en función de 
parámetros de respuesta a un impacto 
no-destructivo aplicado a cada uno 
de los frutos a determinar. 
MATERIALES Y MÉTODOS 
El dispositivo de ensayo de impactos, 
así como la obtención de los paráme-
tros representativos, han sido descri 
tos en pulicaciones anteriores (Chen 
et al. 1985 y 1986; Ruiz et al. 1987; 
García 1988). El sistema consiste bá-
sicamente en un impactador de acero 
de 50,6 gramos de masa, con una pun-
ta esférica de 19 mm de diámetro, el 
cual puede dejarse caer sobre el ma-
terial a ensayar desde alturas varia 
bles; todo el dispositivo se contro-
la y se analizan sus resultados por 
ordenador personal. 
Para los ensayos aquí analizados se 
utilizó la variedad de pera Limonera, 
recogida directamente del campo de 
cultivo en la zona de Lérida. Se rea-
lizó una tría sobre 300 kg de frutos, 
y se introdujeron en cámara frigorífi_ 
ca a 1-2,5°C y 85% de humedad relati-
va. Durante las doce semanas que du-
raron los ensayos, en periodos de en-
sayo de quince días, se extraían de la 
cámara 30 frutos, de los cuales 10 se 
sometían a ensayo al cabo de unas dos 
horas, una vez alcanzada la temperatu 
ra ambiente; el resto de frutos se 
mantenían en cámara de maduración a 
18-20°C y h.r. a saturación, proce -
diéndose a su ensayo al cabo de dos 
y de cuatro días respectivamente. 
Los ensayos realizados incluyeron: 1) 
impacto desde 4 cm de altura de caída 
del impactador; 2) ensayo de firmeza 
(penetración Magness-Taylor): inden-
tador de 10 mm de diámetro y veloci-
dad de carga de 10 mm/min, en máquina 
universal de ensayos Instron; 3) ensa 
yo de corte de probetas cilindricas 
de pulpa en dispositivo diseñado a 
tal fin (Fig. 1 ) acoplable a la máquina 
-0 s i f s- 0-¡r 
Fig 
F' 
1 Ensayo de corte tangencial de 
probeta. 
Instron y a la misma velocidad de car 
ga; 4) observación de la zona impacta 
da, en corte transversal de la misma, 
por medio de microscopio esteoroscó-
pico (Nikon, modelo SMZ 2T, 10-63 X ) . 
Otras determinaciones complementarias 
incluyeron impactos a mayores altu-
ras, grados Brix y densidad de la pul 
pa por inmersión. 
El análisis estadístico se realizó en 
dos fases: primeramente un análisis 
factorial de correspondencias (v. 
García, 1988) aplicado a la totalidad 
de los parámetros obtenidos y calcula 
dos, tanto del impacto como el restoT 
en una segunda fase se utilizó el pa-
quete de programas estadísticos MSTAT. 
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 
De los resultados del (primer) análi-
sis de la totalidad de los datos fue 
posible seleccionar aquellos paráme^-
tros del impacto que presentan, en -
mayor o menor grado, una variación 
paralela a la de los criterios indica 
dores del grado de madurez (Tabla 1)7 
estos son:fecha de ensayo (FE), fuer-
za máxima de corte tangencial de pro-
beta (FC). De entre aquellos paráme-
trosunosse correlacionan más estrechamen 
te que otros con estos últimos. ~ 
A su vez, estudiada por diversos mé-
todos la correlación y la separación 
de medias, se constata que los valo-
res de FC son los que mejor describen 
el avance de la maduración de la to-
talidad de los lotes ensayados (v. 
Figura 5 "valores observados"). Los 
valores del coeficiente de determina 
ción (R2) de la regresión lineal de -
FC respecto de fecha de ensayo supe-
ran el 90%. Se observa la disminución 
progresiva de resistencia del fruto 
conservado en cámara frigorífica du-
rante 12 semanas, y la más rápida evo 
lución de los frutos al someterlos a 
maduración acelerada en cámara a 
18-20°C. Es de destacar que cada lo-
te, dependiendo de la procedencia o 
"historia" anterior, evoluciona a di-
ferente velocidad, como es esperable 
si se tiene en cuenta la evolución 
fisiológica de los frutos climatéri-
cos, como es la pera. En ambos casos, 
la estructura del fruto se desintegra 
al final de periodo correspondiente. 
El momento adecuado de consumo de es-
tas peras se encuentra en los valores 
medios de FC, alrededor de los 50-70N. 
Los quince parámetros del impacto se-
leccionados (v. Tabla 1) se introduje 
ron a continuación en una serie de -
análisis de regresión lineal múltiple, 
con el fin de estudiar posibles ecua-
ciones de predicción de los valores 
observados de FC. La Tabla 2 muestra 
un resumen de los resultados más im-
portantes. Los coeficientes de regre-
sión más altos, así como los menores 
residuos se observan en los ajustes 
para los (30) datos correspondientes 
a los días Io, 3o y 5.° de cada uno de 
los periodos quincenales de ensayo. 
La Figura 2 muestra los valores de -
FC observados y los estimados por -
regresión sobre las 15 variables para 
la primera semana o periodo de ensa-
yos, observándose una buena predic-
ción; existen valores que claramente 
416 — 
TABLA 1. PARÁMETROS Dfr MADUREZ Y DEL IMPACTO INCLUIDAS 
EN LOS ANÁLISIS DE REGRESIÓN MÚLTIPLE. 
V a r i a b l e s 
V a r i a b l e s 
F e c h a 
F u e r z a d e 
F u e r z a d e 
V a r i a b l e s 
d e m a d u r e z 
p e n e t r a c i ó n 
c o r t e p r o b e t a s 
d e l i m p a c t o 
F u e r z a m á x i m a 
D e f o r m a c i ó n m á x i m a 
D e f o r m a c i ó n p e r m a n e n t e 
E n e r g í a d e r e b o t e 
V e l o c i d a d f i n a l 
I m p u l s o m e c á n i c o 
P e n d i e n t e 
P e n d i e n t e 
F u e r z a / T i e m p o 
F u e r z a / D e f o r m . 
C o e f . FM x F / T 
T i e m p o t o t a l 
T i e m p o f i n a l 
T i e m p o p a r a f u e r z a m á x . 
M ó d u l o d e e l a s t i c i d a d 
E s f . c o r t a n t e m á x . 
P r o f u n d i d a d c a l e , d e l EC 
Uni d a d e s 
( n u m é r i c a 
N 
N 
N 
mm 
mm 
J 
m / s 
N . s 
N / s 
N/mm 
N 2 / s 
ras 
ms 
ms 
N / m 2 . 
N / m 2 . 
mm 
S . I . 
) 
1 0 6 
104 
S í m b o l o 
FE 
MT 
FC 
FM 
DM 
DP 
ER 
VF 
IM 
F / T 
F / D 
C 
TT 
TF 
TM 
ME 
EC 
P 
TABLA 2. REGRESIONES LINEALES DEL PARÁMETRO DE MADUREZ 
"FUERZA DE CORTE" FC(N) CON LAS VARIABLES DEL 
IMPACTO. 
DATOS COEFICIENTES DE 
DEL ANÁLISIS VARIABLES INCLUIDAS REGRESIÓN MÚLTIPLE 
1 e r d í a de c a d a 
p e r i o d o 
1 ° , 3 o y 5 o d í a , l o s 
s e i s p e r i o d o s p o r s e 
p a r a d o 
C o n j u n t o de 180 d a t o s 
15 0 ,87 
15 0 , 9 - 0 , 9 - 0 , 8 - 0 , 9 - 0 , 9 - 0 , 8 
15 0 , 8 
5 (FM,DM,IM,F/T,C) 0 , 7 8 
3 (FM,F/T,C) 0 ,77 
. m 
se alejan de la línea de variación -
general, y más perceptiblemente en 
los observados, salvo para el final -
del periodo de maduración, de los fru 
tos senescentes. Esta y otras observa 
ciones de los resultados del altísimo 
número de impactos que se han aplica-
do en este y otros experimentos sügie 
ren que la respuesta al impacto p u e -
de ser más indicativa del estado de -
madurez de frutos individuales que -
ninguna de las pruebas destructivas -
utilizadas. 
Las Figuras 3 y 5 muestran este avan-
ce de la maduración, en valores por 
fruto y en valores medios por lotes -
respectivamente. Se desprende de las 
mismas que estos ensayos pueden utili 
zarse para el establecimiento del ni-
vel de madurez en lotes de peras, al 
menos"de la variedad Limonera aquí -
presentada. 
Conociendo la precedencia y tratamien 
tos anteriores del lote puede además 
estimarse la duración comercial pre-
vista de los frutos. Para valores de 
FC superiores a 70 N podemos estimar 
una conservación a temperatura ambien 
te de 48-96 horas; sin embargo, para 
valores entre 50 y 70 N se reduce a 
— 417 
REGRESIÓN MÚLTIPLE CON 15 VARIABLES 
CÁMARA DE MADURACIÓN. LIMONERA. 
i — i — i — i — i — i — i — r — i — i — i — i — i — i — i — i — i — r 
r d i a 3*W¡a 
Primero ••mano de ensayo. 
G Val.Observados Val.Predichrs 
48 horas como máximo. A partir de es-
te nivel estimamos que el fruto se en 
cuentra senescente y es incomerciali-
zable. 
La Figura 3 recoge el ajuste de la re 
gresión múltiple sobre las mismas 15 
variables para la totalidad de los 180 
frutos de Lomonera ensayados. Puede -
observarse que todos los lotes alean 
zan el estado senescente al 5o día y 
los últimos lo son ya al 3er o inclu-
so al 1er día, todo lo cual queda 
Fig. 
bien representado por los valores es-
timados por regresión. Se observa tam 
bien que los valores estimados por re 
gresión diferencian ligeramente entre 
los frutos senescentes del primer pe-
riodo y los de los últimos, lo cual -
es más acorde con la observación del 
estado de los mismos durante los ensa 
yos. 
La Figura 4 recoge los valores por --
fruto para los (60) frutos ensayados-
el primer día, es decir, representa -
REGRESIÓN MÚLTIPLE CON 15 VARIABLES 
CONSERVACION-SOBREMAOURACION. LIMONERA. 
Intervalo* de maduración escalonoda. 
Val.Observados Vrji.t-redichos 
418 — 
F i g 
REGRESIÓN MÚLTIPLE CON 15 VARIABLES 
CÁMARA DE CONSERVACIÓN. LIMONERA. 
t ¿X •? A. / i / «s 
A A •? 
í 
TI I I I I I I I I I I I I 1 n [ I I I T H T 
Io 2o 3o 
Intervalos 
Cl Val.Observados 
la progresión de la maduración de los 
frutos en cámara, a lo largo de las -
doce semanas de conservación. La pre-
dicción por regresión sobre las 15 va 
riables puede considerarse muy buena. 
En todos los ensayos realizados,se ob 
servan periodos en los cuales la v a -
riabilidad entre frutos aumenta s i g -
nificativamente coincidiendo con f a -
ses de evolución rápida de los mismos. 
Al eliminar progresivamente variables 
(las que menos aportan a la regresión, 
en cada paso) (v. Tabla 2) disminuye 
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 1 I 1 T I 
¡o 50
 6o 
Mmonalw. 
+ V.jl.PrcJWi-s 
ligeramente la bondad del ajuste, --
aumentando los residuos. Se observa -
que el último paso, regresión múlti-
ple sobre tres variables, presenta un 
coeficiente de correlación múltiple R 
de 0,77; se observa aquí que las v a -
riables que más aportan a la predic--
ción del estado de madurez de es-
tas peras son FM, F/T y el coeficien-
te que multiplica ambos, C (v. Tabla 
1) . 
CONCLUSIONES 
Puede concluirse de este estudio que 
Fig 
izo 
ANÁLISIS DE REGRESIÓN MÚLTIPLE 
MEDIAS DE LOS INTERVALOS. LIMONERA. 
Val.Obs. 
Intervalo» d« maduración «scalonodo. 
Pn»d. 3 vor. 
— 419 
el impacto mecánico es un método uti-
lizable para la determinación y con--
trol del estado de madurez en frutos 
de pera. Se abren pues posibilidades 
de la aplicación de criterios de c a -
lidad basados en la respuesta del fru 
to a un impacto no-destructivo, q u e -
dando pendientes el estudio de otras 
variedades, tanto de pera como de man 
zana, y el diseño del dispositivo más 
adecuado para su posterior construc-
ción. En estos trabajos se encuentra 
actualmente empeñado el equipo de in-
vestigación . 
AGRADECIMIENTOS 
Al Instituto del Frío del CSIC 
(Madrid); al Comité Conjunto Hispano 
Norteamericano (Proy. CCA 8411012) y 
a Frutas Niqui de Alpicat (Lérida). 
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Ruiz M., Chen P., Gil J., Lu F.M. 
(1987). Methods for studying resistan 
ce to impact and compression in fruits 
II World Congress of Food Technology. 
Barcelona. 
Abstract. In previous research results 
it was observed. that the responseof 
selected fruits to mechanical impacts 
was influe.nced by their ripeness 
stage. Impact tests were performed on 
pears cv.Limonera during 12 weeks of 
cold storage and forced ripening. 
Impacts from 4 cm heigh-t by an 
instrumented impactér, equivalent to 
0,02 J, veré non-destructi ve and cculd 
be used to determine ripeness. Using 
múltiple regression analysis on the 
15 most correlated impact parameters 
good predictions of ripeness stage 
are obtained; objective measurement 
of this ripeness was accomplished by 
a new method consisting of direct 
shearing of pulp probes, and by 
Magness-Taylor type penetration. 
420 — 


Control de la madurez en frutos por medio de ensayos de impacto.

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