هنا ، نقدم بروتوكولا يعتمد على نظام رؤية الكمبيوتر (CVS) لتحديد سلوك ذوبان النظم الغذائية متعددة المراحل.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا ، نقدم بروتوكولا يعتمد على نظام رؤية الكمبيوتر (CVS) لتحديد سلوك ذوبان النظم الغذائية متعددة المراحل.
سلوك الذوبان هو واحد من أهم مؤشرات جودة الآيس كريم. عادة ما يتم تقييمه بطرق القياس الوزني ويتم التعبير عنه من حيث وقت البدء ومعدل الذوبان. ومع ذلك ، فإن جانب الآيس كريم أثناء الذوبان مهم أيضا لأن الاحتفاظ بالشكل مرتبط ببنية جيدة للمنتج. يوضح البروتوكول المقترح هنا نظام رؤية الكمبيوتر (CVS) الذي يمكن استخدامه لدعم منهجية الجاذبية الموجودة بالفعل لحساب مؤشري انصهار جديدين يتعلقان بالاحتفاظ بالشكل ومعدل الذوبان. يتم التقاط صور الآيس كريم أثناء الذوبان كل 15 دقيقة لمدة 90 دقيقة. بعد ذلك ، يتم تطوير الصور الرقمية باستخدام طريقة معالجة الصور المطورة عن قصد لحساب مساحة الآيس كريم والارتفاع والعرض. النسبة بين الارتفاع والعرض في كل وقت انصهار ، المشار إليها في الوقت 0 (Rt / R0) ، هي مؤشر للاحتفاظ بشكل الآيس كريم ، في حين أن المنطقة في أوقات الانصهار المختلفة المشار إليها في المنطقة في الوقت 0 (At / A0) مرتبطة بمعدل الانصهار. يسمح نظام رؤية الكمبيوتر هذا بالحصول على نتائج حساسة وموثوقة للغاية ، ويمكن تطبيقه ليس فقط على الآيس كريم ولكن أيضا على مصفوفات الطعام المختلفة ، مثل كريمة الحليب المخفوق أو زلال البيض.
الآيس كريم هو نظام متعدد المراحل ترتبط فيه المراحل السائلة والصلبة والغازية بشكل صارم. يغلف الطور السائل المستمر فقاعات الهواء وبلورات الثلج ، ويحتوي على دهون متبلورة جزئيا وبروتينات غروانية وأملاح وسكريات (تبلورت في النهاية) ومثبتات. تختلف تركيبة الآيس كريم حسب طلبات السوق المحلية واللوائح الممكنة. على الرغم من أن تقنية المعالجة تؤثر على خصائص الآيس كريم النهائي ، إلا أن كل مكون يلعب دورا مهما في تحديد جودة المنتج1. يعد سلوك الذوبان أحد أهم مؤشرات جودة الآيس كريم ، مع الأخذ في الاعتبار الظواهر التي تحدث أثناء الاستهلاك وفي الفم. مع تغلغل الحرارة في الآيس كريم ، تذوب بلورات الثلج ، وينتشر الماء ويختلط مع مرحلة المصل ، والتي يمكن أن تستنزف من خلال الهيكل المتبقي2. المنتج سريع الذوبان غير مرغوب فيه للأكل المريح ولكن أيضا لضمان مقاومة أعلى للصدمات الحرارية. ومع ذلك ، تشير المنتجات ذات الذوبان البطيء أيضا إلى بعض العيوب في الصيغة1. من المعروف أن البنية المجهرية للآيس كريم هي المسؤولة عن خصائص الذوبان3 ، ولكن تم نشر نتائج متناقضة حتى الآن ، مما يدل على أن المعرفة حول تأثير العوامل المجهرية على الذوبان لا تزال محدودة4. وبالتالي ، من الضروري إجراء المزيد من الدراسات لتوضيح آلية الانهيار ، وهو أمر حاسم أيضا في تصميم تركيبات جديدة3.
عادة ما يتم تقييم سلوك الذوبان بطرق القياس الوزني ويتم التعبير عنه من حيث وقت البدء ومعدل الذوبان5. يتم وضع جزء معين من الآيس كريم على شبكة سلكية في خزانة درجة حرارة يتم التحكم فيها ، ويتم تسجيل وزن المنتج المذاب. من منحنى وقت الوزن ، يمكن تسليط الضوء على ثلاث مراحل: مرحلة التأخر التي يحدث خلالها تغلغل الحرارة ، ومرحلة الذوبان السريع مع تدفق مرحلة المصل المخفف عبر هيكل الآيس كريم بأقصى معدل ، والمرحلة الثابتة ، حيث يقطر معظم المنتج2.
باستخدام طريقة الجاذبية ، يمكن التعرف على المنتجات البطيئة وسريعة الذوبان ؛ ومع ذلك ، فإن جانب الآيس كريم أثناء الانهيار مهم أيضا ، لأن الاحتفاظ بالشكل مرتبط بتكوين وهيكل جيد للمنتج6. وبالتالي ، يمكن للإجراء القائم على نظام رؤية الكمبيوتر (CVS) أن يدعم منهجية الجاذبية الموجودة بالفعل من خلال السماح بدراسة مظهر المنتج أثناء الذوبان. يمكن أن تكتسب CVSs العديد من سمات الطعام3 (على سبيل المثال ، الحجم والوزن والشكل والملمس واللون) بتفاصيل دقيقة لا يمكن ملاحظتها بالعين البشرية. عادة ما تكون هذه الأنظمة مصنوعة من الكاميرات الرقمية وبرامج معالجة الصور7. في الواقع ، يتضمن البروتوكول القائم على CVSs خطوتين رئيسيتين: 1) الحصول على الصور و 2) معالجة الصور. يمكن تطبيق مستويات مختلفة من معالجة الصور7 ، من أبسطها إلى أكثرها تعقيدا ، مثل طرق التعلم العميق لتطوير الذكاء الاصطناعي 8,9. تم إيلاء اهتمام كبير مؤخرا ل CVSs في قطاع الأغذية ، وتم تطوير عدد كبير من التطبيقات لفحص سلامة الأغذية ، ومراقبة معالجة الأغذية ، واكتشاف الأجسام الغريبة ، وغيرها من المجالات. إنها سريعة وفعالة وغير مدمرة ، وبالتالي تمثل أدوات صالحة لتزويد المستهلكين بأطعمة آمنة ذات جودةعالية 10.
في مجال الآيس كريم ، تم اقتراح طريقة تحليل الصور لدراسة إعادة بلورة الجليد بواسطة المجهر الضوئي11. في الآونة الأخيرة ، تمت معالجة صور التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية لتحليل البنية المجهرية ثلاثية الأبعاد للمسائل المسامية الناعمة ، بما في ذلك الآيس كريم3. ومع ذلك ، فإن إعداد صور رقمية بسيطة لجهاز اقتران الشحن (CCD) يمكن أن يقدم العديد من المزايا من حيث سهولة الحصول على جانب الآيس كريم وتقديمه كما يراه المستهلكون. يعرض بعض المؤلفين صورا للآيس كريم أثناء الذوبان12 ، ولكن على حد علمنا ، تم الإبلاغ عن استخراج المؤشرات العددية من الصور لأول مرة بواسطة Moriano و Alamprese13.
لذلك ، فإن البروتوكول المقترح هنا ، بناء على عمل Moriano و Alamprese13 ، يوضح CVS بسيطا يمكن تطبيقه لدعم منهجية الجاذبية الموجودة بالفعل لدراسة سلوك ذوبان الآيس كريم. يوضح الشكل 1 مخططا للكتلة للطريقة المقترحة. يسمح استخدام مثل هذا النظام بحساب مؤشري انصهار يتعلقان بالاحتفاظ بالشكل ومعدل الانصهار. على وجه الخصوص ، تصف الورقة لأول مرة الإعداد التجريبي التفصيلي وإجراءات الحصول على الصور الرقمية أثناء ذوبان الآيس كريم وخطوات معالجة الصور. إلى جانب ذلك ، تم الإبلاغ عن النتائج التي تم الحصول عليها من الآيس كريم المنتج بمحليات مختلفة (مثل السكروز والسكرومالت والإريثريتول) لإظهار إمكانات الطريقة.

الشكل 1: مخطط كتلة للمنهجيات المقترحة. ملخص الخطوات العامة لنظام الرؤية الحاسوبية المقترح وطريقة الجاذبية لدراسة سلوك ذوبان الآيس كريم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. الإعداد التجريبي وإجراءات تجارب الذوبان

الشكل 2: إعداد اختبار الذوبان. يوضح الشكل كيفية إعداد تجربة الذوبان في الخزانة الحرارية: ضع أسطوانة زجاجية متدرجة على ميزان رقمي لجمع ووزن الآيس كريم المذاب. يتم وضع عينة الآيس كريم على شاشة شبكية سلكية معدنية على قمع معلق فوق الأسطوانة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
2. معالجة الصور لحساب مؤشرات الذوبان
(1)
(2)
(3)الشكل التكميلي 1: المعايرة المكانية للصورة. (أ) اذهب إلى النافذة قياس > المعايرة > المكانية لبرنامج تحليل الصور. حدد جديد، ثم ضع علامة على الصورة لفتح نافذة تغيير الحجم . يشار إلى الطول المرجعي في الوحدة لتحويل وحدات البكسل (على سبيل المثال ، ملليمترات). (B) تداخل الشريط الأخضر بعناية مع الجزء المرجعي المقابل للطول المشار إليه وانقر فوق موافق. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 2: اقتصاص AOI وتحويله إلى تدرج رمادي. (أ) تحويل منطقة الاهتمام (AOI) إلى التدرج الرمادي و (ب) الصورة الناتجة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 3: اختيار المعلمات المراد قياسها. في نافذة تحديد القياس ، يمكن تحديد المعلمات المراد قياسها ؛ لتقييم ذوبان الآيس كريم ، يجب تحديد المساحة وعرض الصندوق وارتفاع الصندوق. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 4: تجزئة عينة الآيس كريم. في نافذة "التجزئة" ، من الممكن تحديد نطاقات الرسم البياني التي يجب اعتبارها تغطي بالضبط مساحة شكل الآيس كريم. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 5: تصفية الكائنات ودالة العد. تبرز الخطوط الحمراء الكائنات الساطعة التي تم التعرف عليها. من خلال تطبيق وظيفة العد وفتح نافذة "عرض ، بيانات القياس" ، سيتم عرض نتائج المعلمات المحددة (A). لتصفية شكل الآيس كريم فقط ، من الممكن تحديد الحد الأدنى والحد الأقصى لنطاق المنطقة في نافذة "تحديد القياس" ، وبالتالي حساب معلمات كائن واحد فقط (B). الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.
الشكل التكميلي 6: مؤشر الاحتفاظ بالشكل (R). يتم عرض ارتفاع الصندوق (Ht ، الخط المنقط الأحمر) وعرض الصندوق (Wt ، الخط المتصل الأسود) المستخدم لحساب مؤشر الاحتفاظ بالشكل (R). الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل 3: منحنيات الاحتفاظ بالشكل والمساحة. مثال على شكل الآيس كريم (A) ومنحنيات الاحتفاظ بالمساحة (B) ، حيث يتم رسم قيم متوسط Rt / R0 و At / A0 بمرور الوقت ؛ تتوافق أشرطة الخطأ مع قيم الانحراف المعياري التي تم الحصول عليها بواسطة النسخ المتماثل للتحليل. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
3. إعداد بيانات القياس الوزني
(4)
(5)
الشكل 4: منحنى الجاذبية. مثال على منحنى ذوبان الآيس كريم الذي تم الحصول عليه بطريقة الجاذبية. يظهر المنحنى الأصلي باللون الأحمر ؛ يتم عرض سلسلة البيانات المحددة في الجزء الخطي باللون الأخضر ؛ يظهر خط الانحدار المحسوب بنقاط سوداء. كما يتم عرض معادلة ومعامل التحديد (R2) لخط الانحدار. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
ملاحظة: للحصول على نتائج موثوقة لتحليلها إحصائيا ، قم بتكرار الإجراء الكامل لتجربة الذوبان ومعالجة الصور ثلاث مرات على الأقل لكل عينة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كمثال على مخرجات CVS المقترحة ، يتم عرض نتائج تحليلات الانهيار لثلاث تركيبات مختلفة من الآيس كريم ، مقارنة بالبيانات التي تم الحصول عليها من طريقة الجاذبية. على وجه الخصوص ، تمت دراسة سلوك ذوبان الآيس كريم المصنوع من مواد تحلية مختلفة (مثل السكروز والسكرومالت والإريثريتول).
يوضح الجدول 1 والشكل 5 أ نتائج مؤشر الاحتفاظ بالشكل (Rt / R0) لعينات الآيس كريم الثلاث أثناء الذوبان. لوحظ احتفاظ مماثل بالشكل لجميع العينات حتى 45 دقيقة....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يسمح CVS المقترح بحساب مؤشرات الاحتفاظ بالشكل والمساحة لعينات الآيس كريم أثناء الذوبان ، إلى جانب تصور عملية الذوبان. يمكن أن يقترن بالطريقة الجاذبية التقليدية المطبقة لتقييم سلوك ذوبان الآيس كريم5 ، للحصول على نتائج تتعلق بجانب الآيس كريم. هذا مهم للغاية لأن المستهلكين يقيمون جودته أيضا بناء على المظهر المرئي للمنتج ، وترتبط القدرة على الحفاظ على الشكل أثناء الذوبان بتكوين وهيكل الآيس كريم 1,3. يمكن أن يؤدي تطبيق هذا النظام في الصناعات ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مجلس الوزراء | كافالو s.r.l. | FTX700 | موقع اختبار الذوبان |
| الكاميرا الرقمية | سوني جروب كورب | DSC-S650 | |
| مقياس رقمي | Gibertini Elettronica | EU-C 4002 LCD | |
| ImagePro Plus 7.0 | Media Cybernetics, Inc | N / A | تحليل الصور البرمجيات التفصيلية |
| مايكروسوفت إكسل | مايكروسوفت | N / A | البيانات والتفصيل الرسومي |
| Scalecom | Gibertini Elettronica | N / A | اكتساب برنامج مقياس رقمي |
| ترايبود | Manfratto | # 055 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.