Bio-electrical properties of apples in function of sample volume and temperature and probe configuration

ABSTRACT The quality of fruit can be quickly and accurately assessed using bio-impedance spectroscopy, but no comprehensive studies have been conducted on how the detection conditions affect their bio-electrical properties. Accordingly, this study aims to investigate the effects of sample volume, sample temperature, probe depth and probe distance on the bio-electrical properties of apples and uses a controlled bi-variable method to determine the optimal parameter settings, thus providing researchers with reliable references. Two different measurement methods, the spike method and the contact method, are used to measure the electrical properties of apples under various conditions and to compare the results. It is verified that the effects of sample volume, temperature, probe depth, and probe distance on bio-electrical properties follow physical laws when using the spike method. The contact method, however, is prone to errors and is not suitable for large-scale samples. The optimal conditions for the spike method, determined by a bi-variable approach, are sample volume of 20 cm3 (5 × 2 × 2 cm), probe distance of 2.5 cm at 1 kHz and 1 cm at 20 kHz, and probe depth of 1 cm. RESUMO A qualidade das frutas pode ser avaliada de forma rápida e precisa usando a espectroscopia de impedância bioelétrica, mas não foram realizados estudos abrangentes sobre como as condições de detecção afetam suas propriedades bioelétricas. Assim, este estudo visa investigar os efeitos do volume da amostra, temperatura da amostra, profundidade da sonda e distância da sonda nas propriedades bioelétricas das maçãs e usar um método de controle bivariável para determinar as configurações ideais dos parâmetros, fornecendo assim referências confiáveis para os pesquisadores. Dois métodos de medição, o método de impulso e o método de contato, foram usados para medir as propriedades elétricas das maçãs sob várias condições e comparar os resultados. Foi verificado que os efeitos do volume da amostra, temperatura, profundidade da sonda e distância da sonda nas propriedades bioelétricas seguem leis físicas ao usar o método de pulso. No entanto, o método de contato é propenso a erros e não é adequado para amostras em grande escala. As condições ideais para o método de impulso, determinadas por uma abordagem bivariável, são volume de amostra de 20 cm3 (5 × 2 × 2 cm), distância da sonda de 2.5 cm a 1 kHz e 1 cm a 20 kHz, e profundidade da sonda de 1 cm.