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X-ray在食品安全检测中的应用

发布时间:2013-06-07 11:22:52    点击次数:1340次

X-ray在食品安全检测中的应用
近几年来,世界范围内发生了多起食品安全事故;在中国,食品加工行业这几年可谓是“多事之秋”,从苏

丹红到孔雀石绿,从福寿螺岛三聚氰胺事件,严重打击中国消费者对食品安全的信心。我们不难发现,导致

食品安全事故原因主要来自三方面:微生物污染、化学污染、物理性污染。而物理性污染是指由于种种原因

在生产运输环节中食品中混入各种异物。异物的种类分为硬质异物和软质异物。前者如金属异物、石头、玻

璃等;后者如昆虫、毛发、包装带等。为了能减少物理性污染的危害,科学家研制出了异物检测设备,其中

X-ray异物检测机最为先进。X-ray异物检测机利用X-ray可对肉制品、 水产、 粮食类产品、 焙烤食品等产

品进行在线实时综检测,并可对金属包装食品进行准确的检测。 【1】X-ray的理化性质  X-ray 与电波,

微波,红外线一样同属电磁波,区别仅是波长和频率不同而已而。因此具有波粒二像性。但与核辐射的放射

线有本质。X-ray 的波长范围为 1210?~810?m,。X-RAY照射食品后不会有残留,合理剂量的照射也不会

对人体造 成伤害。  根据 X-ray 的波长划分,我们通常分为软 X-ray 和硬 X-ray。X-ray 中波长较短的

部分能量大,穿透物体的能力强;X-ray 中波长较长的部分能量小,穿透物体的能力差。X-ray 的划分只是

相对的,并没有严格和科学方法。有学者将 X-ray 按照产生的管电压划分软 X-ray(10-50kV),硬 X-ray

(10-300kV )。   应用 X-ray 对物质进行内部无损伤检测,需要根据具体材料和情况来选择 X-ray 的能量

。比如,被检测材料密度大、厚度大时,一般应选择较硬的 X-ray。有时为了同时透照厚度较大的被检物,

也往往相对地选择较硬的 X-ray。透照轻金属或非金属等密度小的材料,应选用较软的 X-ray。   在食品

安全异物无损检测中,通常采用使用 60 kV 以下的管电压来获得强度不是很大的软 X-ray。  【2】X-ray

异物检测的工作原理:  X射线(X-ray)检测机是在不损坏被检物品的前提下使用低能量X 光,快速检测出被

检物品的内部质量和其中的异物,并通过计算机显示被检物品图像的测试手段。  当待检品经X射线照射后

,物质的密度和原子序数越大,物质吸收X射线的比率也会越大。而食品中的蛋白质、碳水化合物、脂肪、

水分以及骨头(钙质)、玻璃(硅质)、金属和毛发等成分均对X射线有不同的吸收比率。X射线检测系统就

是根据上述原理实现。产品输送至X射线照射区,检测装置将自动测定X射线的透射比率。由于食品中异物成

分比食品成分更能吸收X射线能量,因此,当含有异物的产品经X射线照射后,其能量会被大量吸收,X光检

测器测量透过被检测物的光束强度,来检测物品中是否含有不同于产品本身物质成分的异物。 【3】X-ray

异物检测机异物判断检测流程  3.1.X-ray图像采集  系统线阵探测器采用逐行扫描方法得到被检物内部结

构图像数据,在对待检食品进行线扫描的同时,对图像行灰度进行简单的处理,发现灰度曲线有比较大的波

动点,立刻记录下来,但此时不能立即做出有异物的判断,因为有时候噪声也可能引起图像像素的波动。继

续扫描,如果连续多行都出现类似的波动情况,基本上就可以判定食品中含有异物, 但对于异物所在的位

置, 异物的形状等特征需要进一步的处理才能判断出来。并且进一步的判断处理需要在整幅图像上进行。

如果行灰度曲线波动比较平缓,则不能肯定是否含有异物,需要将整幅图像采集完毕后进行处理判断。  

3.2.X-ray 图像分析   通过采集不同食品X-ray图像,对所得图片进行分析可以看出, 食品异物检测图像

具有如下的性质:    1.对于不同的待检食品,经过 X-ray 照射成像后的灰度一般不同,即食品的背景灰

度值因食品各异而不同;   2.不同的异物对 X-ray 的能量吸收率不同,它们在 X-ray 成像图片中的灰度

值也不一样,金属、石头等的吸收率较大,在图片中的灰度值较小,玻璃、塑料等的吸收率较小,在图片中

的灰度值较大,有些和背景图象相差不是很明显。   3.异物的边缘模糊。有些异物边缘与背景图之间没有

明显的灰度变化。 4.背景灰度不均匀,不同的区域灰度不同,有的高于异物的灰度值,有的区域低于异物

的灰度值。   5.待检食品形状复杂,并且图片中食品以外的部分是大面积的白色背景。 【4】基于以上检

测原理,X-ray异物监测系统,有以下优点: 对金属异物有更高的敏感度(最高检出精度金属球Ф0.3mm,

金属丝Ф0.28×2mm),此外还能检测出玻璃,石头,PVC,硬骨头,橡胶等非金属异物;敏感度不受产品温度

,水分盐分含量的影响;对不锈钢为代表的非磁性金属异物有着与铁等磁性金属材料同样的高敏感度;不受铝

膜,镀铝膜包装材料的影响。  此外,还具备如下扩展功能:1. 对火腿肠两端金属卡扣的屏蔽功能。2.

对包装盒的边沿的屏蔽功能。3. 对指定领域的部分屏蔽功能。4. 包装内产品的计数功能。5. 包装内产

品缺失检查功能。6. 包装内产品断裂检查功能。7. 包装内附属品(赠卡,料包等)的缺失检查功能。

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