食品質量和安全是近年來引起廣泛關(guan) 注的話題，消費者越來越意識到食品質量和成分不僅(jin) 對個(ge) 人營養(yang) 狀況有影響，而且還與(yu) 整體(ti) 幸福感相關(guan) 聯， 食品生產(chan) 的處方問題變得很重要。另一方麵，不同類型的過敏和不耐症是很常見的，消費者選擇無麩質、無乳糖的有機食品作為(wei) 日常工作餐也變得很常見。除了消費者越來越多的要求外，食品生產(chan) 商也有法律義(yi) 務保證其国产欧美在线的質量和安全。這需要分析方法來支持新国产欧美在线的開發，以滿足這些消費者需要和法定要求，同時也能提供愉快的感官體(ti) 驗。在食品生產(chan) 中，需要快速的監測和控製生產(chan) ，以確保一致的質量和安全。因此，食品生產(chan) 過程的控製必須在非常短的時間內(nei) 完成，生產(chan) 過程中的任何錯誤都可能導致国产欧美在线報廢、銷售損失，並有可能危及客戶安全，所有這些都有可能升級為(wei) 消費者的重大財產(chan) 損失和健康問題。而使用Specim高光譜相機則能勝任這項分析工作。
利用高光譜技術更好地控製食品成分和質量
食品質量和安全是近年來引起廣泛關(guan) 注的話題，消費者越來越意識到食品質量和成分不僅(jin) 對個(ge) 人營養(yang) 狀況有影響，而且還與(yu) 整體(ti) 幸福感相關(guan) 聯，食品生產(chan) 的處方問題變得很重要。另一方麵，不同類型的過敏和不耐症是很常見的，普通消費者選擇無麩質、無乳糖的有機食品作為(wei) 日常工作餐也變得很常見。除了消費者越來越多的要求外，食品生產(chan) 商也有法律義(yi) 務保證其国产欧美在线的質量和安全。這需要分析方法來支持新国产欧美在线的開發，以滿足這些消費者需要和法定要求，同時也提供愉快的感官體(ti) 驗。在食品生產(chan) 中，需要快速的方法來監測和控製生產(chan) ，以確保統一的質量和安全。因此，食品生產(chan) 過程的控製必須在非常短的時間內(nei) 完成；生產(chan) 過程中的任何錯誤都可能導致国产欧美在线報廢、銷售損失，並有可能危及客戶安全；所有這些都有可能升級為(wei) 消費者的重大財產(chan) 損失和健康問題。
從(cong) 實驗室到線上
有幾種技術方法可用於(yu) 監測食品質量。不過，其中許多是需要在實驗室進行分析，這是勞動密集型的工作且很可能會(hui) 非常緩慢，分析過程可能需要幾個(ge) 小時、幾天甚至是幾周的時間，從(cong) 開始測量到收到分析結果。 此外，樣品經常在檢測過程中被破壞。
高光譜成像在SWIR（短波紅外）區域用於(yu) 食品檢測的優(you) 勢
短波紅外(SWIR)光譜技術是一種快速、無損的檢測方法，已經在食品工業(ye) 實驗室和在線監測中得到廣泛国产成人在线观看免费网站。該技術可以測定樣品的組分(如水分含量、蛋白質含量等)以及物理特征(如:研磨顆粒物的直徑)。食品中的許多相關(guan) 化學鍵會(hui) 吸收SWIR (900 - 2500 nm)範圍內(nei) 的特定波長的光。這些吸收特征揭示了樣品的化學性質，可以用光譜法進行檢測。該方法是分析均勻樣品(如麵粉)平均成分的理想方法。對於(yu) 更複雜的国产欧美在线，光譜學的缺點是每次隻能提供樣品中單點的信息。
高光譜成像(HSI)將光譜學與(yu) 成像能力相結合。這項技術提供了對複合或異質食品逐像素同時分析的可能性。作為(wei) 一種成像技術，高光譜成像不需要接觸樣品，具有良好的校準模型，可實時提供分析結果。
單個(ge) 吸光度帶的測量或全光譜的校準提供了有關(guan) 成分的信息，這些信息可以在圖像中繪製出來，以測量成分(如水分或脂肪)的分布。高光譜成像還可以為(wei) 非成像技術難以進行的複雜、多組分国产欧美在线分析提供解決(jue) 方案。
高光譜傳(chuan) 感器提供數百個(ge) 波段的信息。這提供了不同化學鍵的多重重疊吸光度帶的數據，使校準能夠針對與(yu) 食品生產(chan) 相關(guan) 的特定分析物。雖然與(yu) RGB成像相比，這是信息量上的一個(ge) 主要優(you) 勢，但它也帶來了挑戰。用戶(或国产成人在线观看免费网站程序的創建者)必須知道哪些波段是目標波段，哪些可以被記錄下來進行分析，哪些可以被忽略。
Specim作為(wei) 高光譜成像領域的先驅，在過去的21年裏一直在提供高光譜傳(chuan) 感器。在此期間，高光譜成像技術已經從(cong) 主要国产成人在线观看免费网站於(yu) 航空和軍(jun) 事領域的高科技技術發展為(wei) 高度有趣的具有挑戰性的工業(ye) 国产成人在线观看免费网站技術。早期的HSI檢測技術還不夠成熟，記錄速度太慢，無法滿足在線生產(chan) 的要求。在過去的幾年中，HIS進步是巨大的，今天的高光譜相機可以達到每秒鍾數千幀的速度和不到毫秒的曝光時間。
Campden BRI是食品行業(ye) 高光譜分析服務的先驅
Campden BRI是一家總部位於(yu) 英國的国产黄色在线观看，其曆史可以追溯到1919年，當時它作為(wei) 水果和蔬菜保鮮研究站開業(ye) 。如今，Campden BRI是會(hui) 員製食品和飲料研究機構，在近80個(ge) 國擁有2400多名會(hui) 員。會(hui) 員包括Arla Foods Ltd.、家樂(le) 氏(Kellogg 's)、可口可樂(le) (Coca-Cola)、亨氏(Heinz)和雀巢（Nestlé）。
十年前，Campden BRI決(jue) 定探索HSI提供的機遇，以加強他們(men) 的食品分析方法，和擴大他們(men) 的食品成像能力。“SWIR光譜技術已經在農(nong) 業(ye) 食品領域建立起來，可以快速分析食品及其成分。高光譜成像為(wei) 這種方法的新国产成人在线观看免费网站提供了機會(hui) ，並提供了一種獨特的方法來測量，例如，在複雜的食品樣品中水分和脂肪的分布”，Campden BRI首席科學家Martin Whitworth博士說，他負責領D圖像分析的研究。
對於(yu) 在線生產(chan) ，短的成像時間是關(guan) 鍵要求之一。即使在離線分析和国产欧美在线開發中，由於(yu) 有用於(yu) 照明樣品的強外部光源，較短的成像時間也是一個(ge) 關(guan) 鍵要求:短的曝光時間是必需的，以避免樣品幹燥或熔化等情況。
基於(yu) 這些標準，Campden BRI決(jue) 定選擇推掃式HSI，因為(wei) 它所用的成像時間很短。推掃式 HSI一次檢測窄圖像線的全光譜，並隨著生產(chan) 線的移動掃描整個(ge) 樣品。由於(yu) 一次隻成像一條狹窄的線，成像時間可以減少到毫秒級。
當Campden BRI開始尋找符合他們(men) 標準的解決(jue) 方案時，他們(men) 頭腦中有一套清晰的方案。他們(men) 選擇了一台specim 的SWIR相機。“它必須工作在900 – 2500nm，它必須是能用在各種国产欧美在线尺寸上的相機，它必須在幾秒鍾內(nei) 完成測量，它必須可以在不同的生產(chan) 地點使用。我們(men) 已經使用這個(ge) 傳(chuan) 感器9年了。”
如今，Campden BRI已經為(wei) 食品行業(ye) 提供高光譜成像分析服務10年了。該係統已廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 麵包、餅幹、穀物、肉類、魚類、糖果和油炸食品等多種国产欧美在线。一個(ge) 常見的国产成人在线观看免费网站是測量国产欧美在线中的水分分布，或研究生產(chan) 條件(如烘烤)對Z終国产欧美在线水分均勻性的影響，或測量在貨架期內(nei) 水分分布的變化。這對於(yu) 具有不同水活度的多種成分的国产欧美在线尤其重要，例如高水分填充的低水分国产欧美在线。另一個(ge) 国产成人在线观看免费网站是研究油炸国产欧美在线中的脂肪分布。
Campden BRI的大部分工作是針對單個(ge) 食品製造商的正式分析。在一些情況下，這涉及使用專(zhuan) 門為(wei) 這個(ge) 客戶国产欧美在线開發的校準。許多客戶使用該服務來支持国产欧美在线開發工作，使他們(men) 能夠從(cong) 生產(chan) 試驗中評估国产欧美在线的質量。樣品通常被送到Campden BRI的實驗室，或者儀(yi) 器可以被運送到客戶現場，對生產(chan) 線上新鮮的樣品進行分析。
除了為(wei) 国产欧美在线開發提供幫助外，這還使客戶能夠評估該方法對計劃的在線国产成人在线观看免费网站的適用性，並幫助確定所需儀(yi) 器的規格。選擇推掃式係統的另一個(ge) 關(guan) 鍵因素是，能夠將實驗室中使用的方法国产成人在线观看免费网站到在線国产成人在线观看免费网站中。
食品分析的国产成人在线观看免费网站實例
高光譜成像技術使用光譜數據來識別和分類圖像中不同成分的特征。對於(yu) 許多食品国产成人在线观看免费网站來說，該方法的Z大好處是它是一種定量分析儀(yi) 器，可以測量特定化合物的濃度。這是通過將HSI圖像與(yu) 傳(chuan) 統方法對一係列校準樣品所做的參考測量值進行比較，建立校準模型來實現的。有許多不同的算法(Z小二乘，支持向量機，神經網絡等)來建立這些校準模型，將樣本中的所需參數映射到HSI數據輸出。
根據被分析物的不同，不同的吸收峰對於(yu) 校正是特別重要的。例如，結晶蔗糖在1435 nm處有一個(ge) 特征吸收峰，脂類含有ch2鍵，吸光帶在1724和1762 nm處，水分子中的OH鍵有幾個(ge) SWIR吸光度，包括在1925 nm處。在某些情況下，可以使用這些特定波長的圖像進行定性評估。然而，Z好的結果是使用多元校準的波長，包括性質的相關(guan) 選擇的吸光度波段是未知的，或有多個(ge) 重疊波段。
建立標定模型後，可直接用於(yu) 未知樣品的HIS成像，或是生產(chan) 線上的樣品，快速映射這些參數。下麵給出了一些例子。
麵包水分分布
水分分布是許多食品的一個(ge) 重要屬性，它影響食品的質地和有利於(yu) 微生物活動的條件。水分在保質期內(nei) 會(hui) 發生變化，因此與(yu) 国产欧美在线的新鮮度有關(guan) 。分布並不總是均勻的，但如果沒有成像技術，這是很難檢測到的。
下圖顯示了Campden BRI的一項研究中新鮮白麵包片中的水分分布。首先jing行標定，然後將該模型国产成人在线观看免费网站於(yu) 實際樣品。圖中紫色和藍色表示含水率低，黃色和紅色表示含水率高。很容易看到，麵包的水分含量在向中心方向迅速增加，而外層的水分含量非常低。
基於(yu) Campden BRI的研究，高光譜成像還可以用於(yu) 檢測複合材料国产欧美在线中的水分遷移，這比單組分国产欧美在线更具挑戰性。
巧克力棒成分
由於(yu) 高光譜成像在一個(ge) 樣品上提供每個(ge) 像素的信息，它是多組分国产欧美在线組合映射的理想方法。某些屬性，如脂肪、水分或結晶蔗糖，在SWIR範圍內(nei) 具有清晰的光譜特征。通過對參考樣品進行校正，可以進行定量測量。完全定量測量需要為(wei) 每個(ge) 組件開發單獨的校準。這適用於(yu) 需要定期分析同一類型樣品的国产成人在线观看免费网站。然而，對於(yu) 短期国产成人在线观看免费网站，或在沒有參考樣品的地方，即使沒有完全校準，也可以獲得有用的比較信息。下麵是一個(ge) 商業(ye) 巧克力棒的比較研究的例子。全麵的校準需要獲得每一種成分材料的參考樣品。然而，通過繪製特定吸收帶的強度，可以進行有用的比較。
下圖顯示了三個(ge) 吸光度帶的分布圖。CH2的一個(ge) 帶通常與(yu) 脂肪含量的差異有關(guan) ，另一個(ge) 帶通常與(yu) 結晶蔗糖的存在有關(guan) ，OH吸光度帶通常與(yu) 水分含量的差異有關(guan) 。脂肪含量高的區域顯示為(wei) 紅色，而結晶蔗糖和水分分別顯示為(wei) 綠色和藍色。組件的組合顯示為(wei) 混合的顏色。果仁呈暗紅色，表明脂肪含量高，焦糖呈藍色或紫色，表明水分含量高，但脂肪含量不同。巧克力呈綠色、黃色或橙色，表明脂肪和結晶蔗糖的不同組合;可以看出，這些不同的商業(ye) 国产欧美在线。為(wei) 了進行更詳細的分析或在線檢測，可以對這些特性進行定量校準，比如麵包中的水分。
未來潛力巨大
高光譜成像技術正在興(xing) 起，許多国产黄色在线观看正在評估其在在線生產(chan) 中的国产成人在线观看免费网站。隨著高光譜成像技術越來越成熟，越來越為(wei) 人所知，越來越多的用戶可以使用高光譜成像技術。像Campden BRI這樣的国产黄色在线观看在向更廣泛的受眾(zhong) 提供有關(guan) 這項技術的能力的信息，以及提供如何国产成人在线观看免费网站它的方法方麵發揮著重要作用。Campden BRI還可以為(wei) 食品製造商進行初步試驗，使他們(men) 能夠評估該方法的適用性。
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