Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisk kontroll av fremmedlegemer og kvalitetsfeil i næringsmiddelproduksjon Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse Næringsmiddelprogrammets seminar 6. april 2005 Heidi Nilsen Fiskeriforskning Karsten Heia, Agnar Sivertsen

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisk kontroll Krav til instrumentell deteksjon –Helst mer sensitiv enn manuell –Helst raskere (”prosessfart”) enn manuell Deteksjon mulig dersom ”feilobjekt” har egenskaper som skiller seg (vesentlig) fra ”produksjonsobjekt”

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Deteksjonsprinsipper –UV/VIS/NIR spektroskopi –Optisk avbildning –NMR –Magnetisme –Røntgen –Elektrisk impedans –Ultralyd

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisk Kvalitetskontroll i Filetindustrien Deteksjon av bein – Røntgen Deteksjon av kveis – Avbildende Spektroskopi

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisering i norsk filetindustri – prosesslinje Mottak SløyingFersk isPalletering Pakking KvalitetsKontroll Filetering Frys Bein- plukking KKTrimming Porsjonering Fersk ?

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisk kvalitetskontroll av fiskefilet - Utfordringer stor råstoffvariasjon –art (torsk, sei, hyse, pollack) –størrelse –tid etter fangst –sesong –fangstredskap prosesshastighet (typisk 1 filet/s)

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisering - Kvalitetskontroll Uønskede elementer Bein Kveis Svarthinne Skinnrester Blodflekker Foto: Frank Gregersen, Fiskeriforskning

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Automatisk produksjonslinje for fjerning av pin bone og deteksjon av restbein i hvitfiskfilet Utviklingsprosjekt 2001 – 2003 Finansiert av FHF fondet, Innovasjon Norge og Marel hf, 38 mill NOK Filetindustri: Styringsgruppe Leverandører: Marel hf, Carnetech Forskning: Fiskeriforskning – kartlegging av bein, deteksjonsalgoritmer Evaluering: Sintef Teknologiledelse

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kvalitetskontroll - Bein bein: naturlig, men uønsket komponent finnebein spåmanns-bein tykkfisk-bein lokalisering kjent Foto: Sjurdur Joensen, Fiskeriforskning

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kvalitetskontroll - Bein Deteksjon og fjerning Kartleggingsfase –Valg av røntgenleverandør Utviklingsfase –Programvare og plukkeenhet Uttestingsfase –I norsk filetbedrift Kommersialisering

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kvalitetskontroll - Bein Forberedende arbeid: Kartlegge –Antall / posisjon tykkfisk-bein etter filetering –Beinas lengde og diameter –Bruddstyrken til beina –Nødvendig trekkraft for å fjerne beina, avhengig av ferskhet og filetstørrelse Inkludere sesong

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kvalitetskontroll - Bein Sammenheng mellom bein nr (posisjon) og lengde

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kvalitetskontroll - Bein Bruddstyrke avhengig av beintykkelse

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Beindeteksjon - røntgen Bein absorberer mer stråling enn muskelvev

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Beindeteksjon - røntgen Røntgenbilde av filet – med og uten algoritme for påvisning av bein

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Beindeteksjon - røntgen Røntgenbilde av filet – med bruk av algoritme for påvisning av bein

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Beindeteksjon - røntgen Metoden er nå kommersielt tilgjengelig, i bruk på filetbedrifter Teknologien videreutviklet for beindeteksjon ved produksjon av kyllingfilet Foto: Frank Gregersen, Fiskeriforskning

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Foto: Frank Gregersen, Fiskeriforskning Deteksjon av kveis i hvitfisk - Utfordringer variasjon i farge: hvit, gul, rosa, rød, brun variasjon i størrelse og orientering lokalisering: tykkfisk, buk, i mørk/lys muskel struktur i fiskemuskel blodflekker kveis bak skinnrester og rester av svarthinne

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Manuell deteksjon av kveis tidkrevende anstrengende kostbart subjektivt ser kveis inntil 5 mm ned i filet Foto: Fiskeriforskning

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Deteksjon av kveis 2002 – 2005 Samarbeid mellom Fiskeriforskning og MATFORSK (SINTEF F&H deltok i første fase) Finansiert av Norges Forskningsråd og FHF fondet; 8,3 mill NOK Prosjektvarighet: aug – des. 2005

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Avbildende spektroskopi lampe speil spektrograf/ kamera Registrere informasjon om farge og form (spektralt og romlig) på samme tid

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Deteksjon av kveis avbildende spektroskopi for automatisk deteksjon av (overflate)kveis, blodflekker, etc. – stasjonær filèt –multivariate analyseteknikker –analyse basert på utvalgte bølgelengder –skiller mellom kveis og blod

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Detektert kveis markert med grønt 8 mm 5 mm 3 mm Fillettykkelse 25 mm 3 mm 3-5 mm 2-3 mm 1 mm Fillettykkelse 10 mm Eksempler på resultat av kveisanalyse – stasjonær filet

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Deteksjon av kveis – stasjonær filet Kan automatisk påvise kveis ned til 8 mm, dvs dypere i fileten enn hva som er synlig for mennesker Måleprinsippet er robust i forhold til tykkelsesvariasjoner på filetene Måleprinsippet er relativt enkel å implementere

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kveisdetektor for ”fisk i fart” Detektor fra Norsk Elektro Optikk, bygget i henhold til spesifikasjoner for ”filet i fart” Detektor bygges inn i prosesseringsenhet fra Baader GmbH (tysk utstyrsleverandør) Prototyp Foto: Fiskeriforskning

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kveisdetektor for ”fisk i fart” kveis Eksempel på avbildning, hastighet på transportbånd 5 cm/s. God kontrast mellom kveis og muskel

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Kveisdetektor for ”fisk i fart” Mål: 1 filet / sekund ~ 40 cm / sekund ~ 55 Mb / sekund

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Deteksjon av kveis – videre arbeid april-mai: oppsett av pilotsystem i Fiskeriforsknings forsøkshall mai- aug: testkjøring og dataanalyse sep: evaluering sep-okt.: industriell testkjøring nov: analyse og evaluering, industriseminar Kommersialisering………

Heidi Nilsen, Spektroskopiske metoder i industriell matanalyse /06/04/05 - © Fiskeriforskning - Kan kopieres/videreformidles når kilde oppgis Oppsummering Automatisk kontroll av kvalitetsfeil og fremmedlegemer: –Gjennomførbart i de fleste tilfeller –Utvikling og kommersialisering: ressurskrevende For best resultat: –Få med utstyrsleverandører –Få med foredlingsindustrien –Få med forskerne I et konstruktivt samarbeid Foto: Frank Gregersen, Fiskeriforskning