Harnessing Hyperspectral Imaging in the Food Industry

อุตสาหกรรมอาหารกำลังเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ ซึ่งขับเคลื่อนโดยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่มุ่งหวังที่จะยกระดับคุณภาพและความปลอดภัยของอาหาร เทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอย่างหนึ่งคือการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัม (HSI)ซึ่งได้พิสูจน์ศักยภาพในด้านต่างๆ ของการผลิตและการแปรรูปอาหารแล้ว เทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบไม่สัมผัสและไม่ทำลายนี้จะบันทึกและวิเคราะห์ข้อมูลในสเปกตรัมแสงกว้าง ทำให้สามารถเข้าใจองค์ประกอบและลักษณะของผลิตภัณฑ์อาหารได้อย่างละเอียด จึงมีค่าอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมและตรวจสอบคุณภาพอาหาร

การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมทำงานโดยการจับภาพรูปภาพที่แคบๆ หลายพื้นที่ แถบความยาวคลื่นครอบคลุมสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่สเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ (ประมาณ 400-700 นาโนเมตร) ไปจนถึงช่วงอินฟราเรดใกล้ (NIR) (สูงสุด 2,500 นาโนเมตร) พิกเซลแต่ละพิกเซลในภาพไฮเปอร์สเปกตรัมประกอบด้วยข้อมูลสเปกตรัมเต็มรูปแบบ ทำให้สามารถระบุและวิเคราะห์วัสดุต่างๆ ได้โดยอาศัยลายเซ็นสเปกตรัมเฉพาะของวัสดุนั้นๆ ซึ่งแตกต่างจากวิธีการถ่ายภาพทั่วไปที่จับภาพในแถบสีแดง เขียว และน้ำเงิน (RGB) การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมช่วยให้สามารถตรวจจับความแตกต่างเพียงเล็กน้อยในองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุได้ ในอุตสาหกรรมอาหาร ความสามารถเหล่านี้สามารถแปลงเป็นความสามารถในการระบุสารปนเปื้อน ตรวจสอบคุณภาพ และปรับกระบวนการผลิตให้เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นของผู้บริโภคและหน่วยงานกำกับดูแล

การรับประกันความปลอดภัยและการควบคุมคุณภาพอาหาร

การประยุกต์ใช้หลักอย่างหนึ่งของการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมในด้านความปลอดภัยของอาหารคือการตรวจจับสารปนเปื้อนความสามารถในการระบุวัตถุแปลกปลอม เช่น พลาสติก แก้ว โลหะ และแม้แต่สารปนเปื้อนทางชีวภาพ ทำให้การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมมีคุณค่าอย่างยิ่ง ตัวอย่างเช่น ในภาคการแปรรูปเนื้อสัตว์ การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถตรวจจับเศษกระดูกหรือกระดูกอ่อนที่อาจมองข้ามไปจากเทคนิคการตรวจสอบมาตรฐาน

นอกจากการตรวจจับสารปนเปื้อนแล้ว การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมยังมีความจำเป็นต่อการควบคุมคุณภาพ เนื่องจากสามารถประเมินความสดและคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารได้โดยการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี ได้แก่ ไขมัน โปรตีน ปริมาณน้ำ เป็นต้น การประยุกต์ใช้จริงของเทคโนโลยีนี้คือความสามารถในการแยกแยะระหว่างเนื้ออกปกติกับเนื้ออกเนื้อไม้ที่มีความหนาแน่นกว่าไก่ซึ่งจะช่วยลดขยะโดยการนำขยะเหล่านั้นไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูป

การปรับปรุงกระบวนการคัดแยกและให้คะแนน

การคัดแยกและจัดเกรดเป็นกระบวนการพื้นฐานในการผลิตอาหารส่วนใหญ่ วิธีการคัดแยกแบบดั้งเดิมมักอาศัยการตรวจสอบด้วยสายตา ซึ่งอาจใช้เวลานานและเกิดข้อผิดพลาดได้ อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมจะทำให้กระบวนการเหล่านี้เป็นอัตโนมัติและดีขึ้นด้วยการให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับลักษณะทั้งภายในและภายนอกของรายการอาหาร

ในการประมวลผลผลไม้และผักการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถประเมินความสุก สี และข้อบกพร่องในผลผลิตได้ ตัวอย่างเช่น สามารถตรวจจับรอยช้ำหรือความเสียหายภายในของแอปเปิลที่อาจมองไม่เห็นจากภายนอก ทำให้สามารถจัดเกรดและคัดแยกได้แม่นยำยิ่งขึ้น ในทำนองเดียวกัน การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมมีประโยชน์ในการคัดแยกและจำแนกประเภทถั่วแบบความเร็วสูงตัวอย่างเช่น อัลมอนด์ที่เสียหายภายในอาจแยกแยะจากอัลมอนด์ที่แข็งแรงได้ยากโดยอาศัยลักษณะภายนอกเพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถแยกแยะอัลมอนด์ที่เสียหายภายในและอัลมอนด์ปกติได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการวิเคราะห์ลายเซ็นสเปกตรัมของอัลมอนด์

การตรวจสอบบรรจุภัณฑ์ที่ปิดผนึกด้วยความร้อน

การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมให้ข้อได้เปรียบที่สำคัญในการตรวจสอบบรรจุภัณฑ์ โดยให้ข้อมูลเชิงลึกที่วิธีการแบบเดิมอาจมองข้ามไป บรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมไม่เพียงแต่ช่วยปกป้องอาหารจากการปนเปื้อน แต่ยังช่วยรักษาความสดใหม่ด้วยการปิดผนึกด้วยความร้อนเทคนิคการบรรจุภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายนั้นใช้ความร้อนและแรงดันเพื่อสร้างซีลที่ปิดสนิท ซึ่งรับประกันความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องในกระบวนการปิดผนึก เช่น ซีลที่ไม่สมบูรณ์หรือมีสิ่งปนเปื้อนติดอยู่ อาจทำให้ความสมบูรณ์ของบรรจุภัณฑ์และความปลอดภัยของอาหารภายในลดลงได้

การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถระบุการเปลี่ยนแปลงที่บ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสิ่งปนเปื้อน เช่น อนุภาคอาหารหรือสารแปลกปลอม ซึ่งอาจรบกวนกระบวนการปิดผนึกได้ด้วยการวิเคราะห์ลายเซ็นสเปกตรัมของพื้นที่ที่ปิดผนึก นอกจากนี้ การถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมสามารถระบุความไม่สม่ำเสมอในซีล เช่น ความร้อนสูงเกินไป การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง เป็นต้น ซึ่งอาจนำไปสู่การรั่วไหลหรือทำให้ความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ลดลง

โซลูชันการถ่ายภาพสเปกตรัมแบบไฮเปอร์สเปกตรัลสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร

เนื่องจากอุตสาหกรรมอาหารยังคงพัฒนาต่อไป บทบาทของการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัมจึงคาดว่าจะเพิ่มมากขึ้น Specim ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม Konica Minolta เป็นผู้บุกเบิกและผู้นำด้านเทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบไฮเปอร์สเปกตรัม โดยนำเสนอผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายกล้องไฮเปอร์สเปกตรัลแบบสแกนเส้น (Pushbroom)ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นสเปกตรัมต่างๆ ตั้งแต่ VNIR (มองเห็นได้และอินฟราเรดใกล้) ไปจนถึง LWIR (อินฟราเรดคลื่นยาว) ระดับอุตสาหกรรมกล้องไฮเปอร์สเปกตรัลซีรีส์ Specim FXได้รับการออกแบบมาเพื่อบูรณาการเข้ากับสายการผลิตอาหารที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย โดยให้ความละเอียดสเปกตรัมสูงและอัตราเฟรมเพื่อตอบสนองความต้องการในการตรวจสอบอาหารที่รวดเร็ว นอกจากนี้ พอร์ตโฟลิโอ Specim ยังประกอบด้วยSpecim IQกล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมแบบพกพาและแบบถือด้วยมือที่เปิดโอกาสใหม่ๆ ให้กับการตรวจสอบในสถานที่และการควบคุมคุณภาพในภาคสนาม ดูวิดีโอ Specim FX และ Specim IQ เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถของกล้องถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมเหล่านี้