Sensores avaliam qualidade das frutas de forma não destrutiva

O uso de tecnologias como inteligência artificial, big data, machine learning, internet das coisas e sensores, dentre outras, vem mostrando resultados excelentes em grandes culturas como soja, milho e algodão. Mas a sua disseminação na fruticultura ainda não é uma realidade. Cenário que pode mudar a partir de desenvolvimentos como de um equipamento optoeletrônico para a medição não destrutiva de atributos de qualidade de frutas frescas, e de um "fruto artificial" para medição e transmissão de temperatura e umidade, que se mostram promissores para o mercado do Agronegócio e Agricultura Digital de Precisão.

"Este equipamento optoeletrônico permite realizar testes de forma rápida e simples, sem necessidade de testes destrutivos em laboratório, o que contribui para a diminuição de custos e agiliza a tomada de decisões de gestão e manejo de culturas agrícolas. O equipamento já tem proteção de patente", afirma a professora Bárbara Teruel, da Faculdade de Engenharia Agrícola (Feagri) da Unicamp, que atua na linha de testes não destrutivos voltados para a agricultura digital de precisão.

A professora da Unicamp explica que as avaliações de frutas frescas, normalmente, são realizadas de forma destrutiva, com desperdício no processo de análise para a obtenção das características de qualidade de produto, além da necessidade de infraestrutura de laboratório. "Ocorrem perdas e prejuízo financeiro. Os frutos frescos em prateleira (para o consumidor final) são avaliados visualmente quanto a cor, tamanho e formato. Na avaliação laboratorial, são diversos tipos de análises: sólidos solúveis totais (SST), acidez total titulável (ATT), relação SST/ATT, cor pelo método L (luminosidade), C (cromaticidade) H (ângulo hue), firmeza de casca e polpa, peso, geometria do fruto. Existem faixas que determinam o estádio de maturação dos frutos."

Segundo Bárbara Teruel, a tomada de decisão da colheita da uva para produção de vinho, por exemplo, é feita por amostragem, retirando-se algumas bagas de cachos, em uma determinada área. "Essas amostras vão para o laboratório, onde se mede os SST (°Brix), açúcares totais, pH e acidez total. Um dos problemas é que a maturação não ocorre de forma homogênea na área. E essas análises para tomada de decisão da colheita, a partir de certo período, precisam ser feitas de duas a três vezes por semana. São ações manuais e demoradas. Os SST são testes confiáveis, mas não únicos para determinação da maturação de um fruto. As amostragens, geralmente, são feitas em 5% do total de um lote de frutos, a depender do nível de inspeção."

Bárbara Teruel orientou dois trabalhos de doutorado nesta linha, e um deles resultou no OptoFruit, nome com o qual foi patenteado. O equipamento foi desenvolvido por Daniel dos Santos Costa, professor da Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf), que informa sobre várias tendências na vitivinicultura, com a colheita seletiva. "Ela consiste na colheita dos frutos mais maduros para produção de vinhos de excelência, o que aumenta o valor agregado do produto final. Mas isso só é possível com o desenvolvimento de equipamentos ou dispositivos que medem atributos de qualidade de forma não destrutiva, não invasiva e em tempo real, como o OptoFruit."

Daniel Costa observa que determinados os atributos de qualidade, é possível identificar o estágio de maturação da uva e tomar as decisões quanto a colheita, não havendo necessidade de retirar amostras do campo e levá-las ao laboratório para realizar as medições convencionais. "Com isso, otimizamos o processo produtivo, reduzindo o tempo na tomada de decisão da colheita, melhorando a gestão. Também reduzimos a necessidade de um laboratório de análise, que demanda reagente, insumos e diferentes equipamentos."

Ainda de acordo com o pesquisador da Univasf, o dispositivo funciona emitindo feixes de luz, em diferentes comprimentos de onda; a luz interage com a fruta e fornece uma resposta que tem relação direta com os atributos de qualidade - que, neste caso, foram calibrados para sólidos solúveis totais (°Brix) e compostos fenólicos (antocianinas e flavonoides). "Vale destacar que o OptoFruit utiliza modelos de inteligência artificial e que as informações são transmitidas sem fio do sensor para um computador, tablet ou celular. Esses dispositivos são inexistentes no país e, quando importados, são caros."

Fruto artificial

Uma segunda tese de doutorado resultou no “fruto artificial”, produto tecnológico com depósito do INPI (Instituto Nacional de Propriedade Industrial) e pelo professor Osvaldo Campelo de Mello Vasconcelos, do Instituto Federal de Ciência e Tecnologia do Amapá (IFAP). “É um instrumento de medição e transmissão de registros de temperatura (do produto e do meio) e umidade (do meio), com interface homem-máquina amigável. O fruto artificial funciona através de dois equipamentos: o primeiro possui um invólucro termicamente similar a uma casca de manga, com polpa simulada através de um gel com sensores térmicos (internos e externos), posicionados estrategicamente para captar os dados de temperatura interna, externa e umidade externa", explica o autor da pesquisa. 

Conforme Vasconcelos, o fruto artificial possui na sua região equatorial central, um circuito integrado que capta as informações e as envia para o segundo equipamento,  um servidor (Raspeberry PI), que as processa e disponibiliza em uma plataforma de acesso ao operador (Web, Android, IOs). "É uma ferramenta inovadora na agricultura digital, auxiliando o produtor rural a monitorar desde a colheita até o consumidor final do produto comercializado. O equipamento é capaz de simular os estádios de maturação do fruto e também de coletar informações de temperatura e umidade externas através de sensores sem fio."

Nestas informações coletadas, diz o pesquisador do IFAP, pode-se estimar o estádio de maturação dos frutos através de equações parametrizadas, por meio das informações sobre os atributos de qualidade que determinam essa maturação. "Tais parâmetros podem auxiliar também as empresas para a construção de câmaras refrigeradas, fornecendo informações sobre densidade, calor específico e difusividade térmica. O fruto artificial possui autonomia de 25 horas."

Agricultura Digital de Precisão

Na opinião dos pesquisadores envolvidos nesta linha de pesquisa, a agricultura é uma das atividades que mais incorpora tecnologias habilitadoras, atendendo principalmente a mercados internacionais mais exigentes, e a expansão do agronegócio vem ocorrendo devido à inovação de tecnologias voltas à agricultura de precisão. A agricultura digital (4.0) está voltada para aumentar a relação entre produtividade-área e a manutenção da qualidade do produto até o consumidor final. Como exemplo, temos as estações meteorológicas de baixo custo com comunicação via Web e Wi-fi, inspeção do ponto de colheita com equipamentos que avaliem de forma não destrutiva, tecnologias de rastreabilidade e manutenção da qualidade do produto agrícola, aprimorando as condições térmicas na cadeia do frio.