Glans sensoren

Printervriendelijke versieSend by email

Het uitzicht van een voedingsproduct omvat alle visuele kenmerkende eigenschappen, waaronder glans, kleur, vorm, ruwheid, oppervlakte textuur en transparantie. Het uiterlijk van een levensmiddel is het resultaat van een complexe interactie van invallend licht, optische eigenschappen van het product en menselijke perceptie. Aangezien voedingsmiddelen dienen te voldoen aan de verwachtingen van de consument, is het uitzicht een van de belangrijkste commerciële eigenschappen.

Glans is een optische eigenschap die verband houdt met het uitzicht van een oppervlak en is het vermogen van een oppervlak om gericht licht te reflecteren (ASTM 1995). Glans wordt beschouwd als de hoeveelheid invallend licht dat gereflecteerd wordt volgens de spiegelreflectie hoek (met het normaal vlak gelijk aan het oppervlaktemateriaal). ASTM D 523-89 (1999) geeft aan dat een glanswaarde van meer dan 70 gemeten bij een  hoek van 60° wordt geacht een hoge glans te zijn en een glanswaarde van minder dan 10 bij een hoek van 60° een lage glans. Zo kan een invalshoek van 85° helpen bij het differentiëren van laag glanzende stalen, terwijl een invalshoek van 20° kan helpen bij het differentiëren van hoog glanzende stalen.

Aangezien glans verbonden is met de samenstelling, afwerking en morfologie van het oppervlak, zullen de meeste veranderingen van deze eigenschappen vermoedelijk leiden tot veranderingen in glans. Voedingsmiddelen worden gekenmerkt door een niet-uniforme verdeling van kleur of zelfs door kleurpatronen. Computer visie technologie en gekalibreerde kleur beeldverwerking bieden een methode voor het karakteriseren van de ongelijke kleur en andere uiterlijke kenmerken.

Voor glans bestaat er geen standaardmethode voor kromme oppervlakken, zoals er wel éen voor platte vlakken bestaat (ASTM D 523-89, 1999). In de voedingsmiddelenindustrie worden in de kwaliteitsbepaling glansmetingen vaak uitgevoerd met commerciële glansmeters ontwikkeld om metingen uit te voeren op vlakke en homogene oppervlakken, en soms met behulp van meer geschikte instrumenten, die de glans meten van gebogen oppervlakken met een invalshoek op 60°.

Nussinovitch, Ward, en de Mey-Tal (1996) ontwikkelden een glansmeter geschikt voor niet-vlakke oppervlakken. De opgenomen beelden werden geanalyseerd door een speciaal computerprogramma dat de beelden vertaalt in lichtintensiteit en afstand (goniophotometrische grafieken). In deze grafieken is de correlatie van dispersie en glans invers. Waar dispersie hoog is, is glans laag en omgekeerd. Met dezelfde glansmeter hebben de auteurs schil glansmetingen met een invalshoek van 45° uitgevoerd als test voor de rijpheid van bananen. In een gelijke studie voor tomaten bleek dat glansmetingen met invalshoeken 45° en 60° ook als criterium kunnen dienen voor rijpheid en als vroege indicatie van koelschade. De glans van aubergines, rijpe groene tomaten en appels wordt beïnvloed door was. De relatie tussen de glans eigenschappen en oppervlaktemorfologie van was is met behulp van glansmetingen in kaart gebracht.

Onlangs beoordeelden Mizrach, Lu, en Rubino (2008) de bestaande glans meetprincipes voor verse groenten en fruit, en presenteerden ze ook een prototype met geïntegreerde beeldvorming en automatische positionering voor de glans evaluatie van gebogen oppervlakken. Het prototype toonde een niet-lineaire relatie aan tussen standaard glansmetingen en de glans van appels en andere verse producten met een foutmarge van 16% voor 90% van de metingen.

In de meest recente studie werden vier indexen om glans in vlakke en gebogen oppervlakken te bepalen vergeleken: de goniophometrische grafiek, uitgedrukt in maximale intensiteit (MI), breedte van de curve op 50% intensiteit (WC), en het gebied onder de curve (AC), en ook de gereflecteerde flux intensiteit (luminantie flux, LF) berekend als de som van de pixel lichtintensiteiten van het beeld. De WC correleert niet goed met de standaard glans metingen (0.838, p <0,05). Er bestaat wel een sterke correlatie tussen glans beeldverwerkingssystemen en standaard glansmetingen voor de indexen AC, MI, en LF bij diverse glansniveaus voor vlakke en gekromde oppervlakken hetgeen aantoont dat deze indexen potentieel hebben als glansindicatoren voor voedingsmiddelen.

Glans kan ook opgemeten worden met een spectrofotometer waarbij een diffuse en een spiegelende lichtbron wordt gebruikt. De twee lichtbronnen verlichten het staal met een korte puls na elkaar, terwijl tegelijk wordt gemeten. Het verschil in gemeten intensiteit kan gebruikt worden als glansindicator. Deze meting is mogelijk met bvb. een Minolta Spectrofotometer. Het staal wordt tegen de integrerende bol gehouden waarin de twee lichtbronnen en de detector in een vaste configuratie staan. Deze meting wordt uitgevoerd door het VCBT op bvb. Aardbei. Indien u hier meer informatie over wenst, kan u contact opnemen met Ann Schenk (ann.schenk@biw.kuleuven.be).

In dit document worden een aantal fabrikanten van glansmeters samen met de recente wetenschappelijke studies samengevat. De meeste apparaten zijn handheld of at-line en meten glans, hetzij op een vaste hoek of via meerdere hoeken. Sommige apparaten zijn gebouwd voor inline-gebruik en zullen afhankelijk van de locatie en de toepassing meer dan geschikt zijn. Echter, de glansmeter is in de eerste plaats ontwikkeld voor de papier- en kunststofindustrie. Kromme oppervlakken van voedingsmiddelen dienen met deze apparaten gemeten te worden op exact dezelfde plaats/hoek. Voor inline metingen is dit een uitdagende taak en moet dit worden gecombineerd met beeldverwerking. Prof Saeys van de KULeuven is gespecialiseerd in biofotonics en doet onderzoek naar de interactie van licht met voedsel matrices. Prof Saeys (wouter.saeys@biw.kuleuven.be) kan gecontacteerd worden om een onderzoeksproject voor inline glansdetectie op uw product te bespreken. Aan het einde van het document is een algemene discussie over glans en wetenschappelijke literatuur toegevoegd.