فراصوت تشخیصی، روشی غیرمخرب در کیفیت سنجی محصولات کشاورزی-غذایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فنی کشاورزی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 دانشیار گروه فنی کشاورزی- پردیس ابوریحان- دانشگاه تهران

چکیده

روش­های متعددی برای ارزیابی کیفیت و تعیین تقلب در مواد غذایی و محصولات کشاورزی وجود دارد. این روش­ها می­تواند به صورت مخرب و یا غیرمخرب باشد. مزیت سامانه های غیرمخرب، استفاده از  نمونه پس از آزمون بوده  همچنین می­توان تمام مواد را مورد آزمون قرار داد، درحالی­که در روش مخرب به علت تخریب ماده، بایستی آزمایش­ها بر روی نمونه­ها صورت گیرد. یکی از آزمون­های غیرمخرب روش فراصوتی است که می­تواند در تعیین کیفیت محصولات کشاورزی و دامی و فرآورده­های آن­ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین می­توان با فناوری فراصوت از ایمنی مواد غذایی همچون وجود مواد خارجی مثل سنگ، شیشه و.. اطلاع حاصل کرد. فراصوت یک روش تشخیصی غیر مخرب، سریع، کم هزینه، قابل حمل و دوستدار محیط زیست می­باشد که به آسانی قابل استفاده توسط هرشخص بوده و استفاده از آن، نیاز به مهارت خاص و پیچیده ندارد. در این بررسی کاربردهای فراصوت تشخیصی به سه دسته تقسیم بندی شده و هرکدام به طور مجزا بحث شده است. این طبقه بندی شامل تشخیص تقلب و تعیین کیفیت محصولات کشاورزی، محصولات دامی و طیور و روغن ها، آب میوه ها و مایعات می باشند. در  انتها چالش­ها و مشکلات استفاده از روش فراصوتی بحث و جمع­بندی شده و روش­های کاهش این مشکلات و بهینه کردن و افزایش راندمان آورده شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Abdolabbas Jafari, Atefeh Fazayeli, Mohammad Reza Zarezadeh (2014). Estimation of orange skin thickness based on visual texture coarseness. Biosystems engineering 117, 73-82

[2] Aboonajmi, M.  A.  Akram, T. Nishizu, N Kondo, SK Setarehdan, A. Rajabipour (2010). An ultrasound based technique for the determination of poultry egg quality. Research in Agricultural Engineering 56 (1), 26-32

[3] Zarezadeh M. R. Abounajmi M. (2018). Detection of foreign bodies in processed food and beverage by means of ultrasound. International Conference of Agricultural Engineering, CIGR-AgEng. Antalya, Turkey.

[4] Su Won Park, Soo Jin Lee, You Sin Sim, Jin Young Choi, Eun Young Park and Bong Soo Noh. (2017). Analysis of ethanol in soy sauce using electronic nose for halal food certification. Food Sci. Biotechnol. 26(2): 311-317

[5] Wentao Zhang, Jishuang Chen, Lemma Dadi Bekele, Yiliang Liu, Gregory Joseph Duns, Leilei Jin. (2016). Physical and Mechanical Properties of Modified Wheat Straw-Filled Polyethylene Composites BioResources Vol. 11, No 2

[6] ابونجمی، محمد. (1394). آزمون‎های غیرمخرب و کاربرد آن در صنایع غذایی و کشاورزی. نشریه علمی - ترویجی انجمن بازرسی غیرمخرب ایران - سال اول - شماره 1.

[7] Aboonajmi, M., Jahangiri, M., & Hassan‐Beygi, S. R. (2015). A Review on Application of Acoustic Analysis in Quality Evaluation of Agro‐food Products. Journal of food processing and preservation, 39(6), 3175-3188

[8] Kamruzzaman M. ElMasry G. Sun D.W. and Allen P. (2012). Nondestructive Prediction and Visualization of Chemical Composition in Lamb Meat Using NIR Hyperspectral Imaging and Multivariate Regression. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 16: 218-226.

[9] بیگ‌محمدی ز. (1390). تقلبات مورد استفاده در صنایع غذایی و روش‌های شناسایی آن‌ها. اولین سمینار ملی امنیت غذایی. دانشگاه آزاداسلامی واحد سوادکوه. اردیبهشت 1390. صفحات 28 تا 29.

[10] Abolghasemi, R., B. Emadi, M. H. Aghkhani, and S. H. Beiraghi Toosi. (2009. Determination of peach maturity using ultrasonic waves. Journal of Food Science and Technology Research 5: 63-74.

[11] Rao, M.A.; Rizvi, S.S.H.; and Datta A.K. (2005). Engineering properties of foods (3rd ed.), CRC Press.

[12] Mcclements D. J. (1995). ‘Advances in the application of ultrasound in food analysis and processing’, Trends in Food Science & Technology, 6, 293–9.

[13] Mason T.J., Luche J.L. (1996). Ultrasound as a new tool for synthetic chemists. In R. Van Eldik & C.D. Hubbard (Eds.). Chemistry under extreme or non-classical onditions (pp. 317– 380). New York: John Wiley & Sons - Inc. and Spektr um Akademischer Verlag.

[14] Buckin, V., O'Driscoll, B., Smyth, C., Alting, A. C., & Visschers, R. W. (2003). Ultrasonic spectroscopy for materials analysis: Recent advances. Spectroscopy Europe, 15(1), 20-25.

[15] Ernest Bernat-Maso, Elitsa Teneva, Christian Escrig and LluísGil. (2017). Ultrasound transmission method to assess raw earthen materials. Volume 156, Pages 555-564

[16] Benedito J, carcel J A, Gonzalez R and mulet A (2002). Application of low intensity ultrasonics to cheese manufacturing processes’, Ultrasonics, 40, 19–23.

[17] Haeggstrom E. and Luukkala M. (2001). ‘Ultrasound detection and identification of foreign bodies in food products’, Food Control, 12, 37–45.

[18] Zhao, Bosen. Basir, Otman A. and Mittal, Graves.S. (2009). Detection of occluded small objects in glass bottles filled with beverages via ultrasound center frequency tracing. LWT-Food Science and Technology 42:162-167

[19] Otman. A. Basir and B. Zhao (2004). Detecting foreign bodies in food. Chapter 12 Ultrasound. 204-223.

[20] Miralles, R., Jover-Andreu, M. and Bosch, I. (2006).Morphological image processing for echo detectionon ultrasonic signals: an application to foreign bodies detection in the alimentary industry. Proceedings ofthe 14th European Signal Processing Conference, p.1-4. Florence, Italy.

[21] Meftah, Hrairi. and Mohd Azimin, Elias. (2012). Detection of foreign bodies in canned foods using ultrasonic testing. International Food Research Journal 19(2): 543-546.

[22] Laugier, P. and Hayat, G. (2011). Introduction to the physics of ultrasound. Bone Quantitative Ultrasound Ed. 468pp Springer

[23] Ashokkumar, M. and Mason, T.J. (2007). Sonochemistry IN Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley and Sons Inc.

[24] Ginesu, G., Giusto, D. D., Märgner, V. and Meinlschmidt,P. (2004). Detection of Foreign Bodies in Food byThermal Image Processing. IEEE Transactions onIndustrial Electronics 51: 480-490.

[25] Musielak, G., Mierzwa, D., & Kroehnke, J. (2016). Food drying enhancement by ultrasound–A review. Trends in Food Science & Technology, 56, 126-141.

[26] آصفی، نارملا ؛ جعفریان، پریسا ، (1391). اثر هموژنیزاسیون با روش فراصوت درظرفیت نگهداری آب ماست. فصلنامه علمی پژوهشی علوم غذایی و تغذیه. دوره 10، بهار 92 - شماره پیاپی 38

[27] Kentish, S., & Feng, H. (2014). Applications of power ultrasound in food processing. Annual review of food science and technology, 5, 263-284.

[28] Ferrario, M., Alzamora, S. M., & Guerrero, S. (2015). Study of the inactivation of spoilage microorganisms in apple juice by pulsed light and ultrasound. Food microbiology, 46, 635-642.

[29] نجف نجفی, مسعود؛ رسول کدخدایی و سیدعلی مرتضوی، (۱۳۸۷). بررسی عوامل مؤثر بر تشکیل و ثبات نانوامولسیون O/W تولید شده با امواج فراصوت، هجدهمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی، مشهد، پژوهشکده علوم و صنایع غذایی خراسان رضوی

[30] Goula, A. M., Papatheodorou, A., Karasavva, S., & Kaderides, K. (2018). Ultrasound-assisted aqueous enzymatic extraction of oil from pomegranate seeds. Waste and Biomass Valorization, 9(1), 1-11

[31] Dolatowski, Z. J., Stadnik, J., and Stasiak, D. (2007). Applications of Ultrasound in Food Technology. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 6(3) 2007, 89-99.

[32] Shung K. K., Smith M B and Tsui B M W (1992) Principles of Medical Imaging, San Diego, and Academic Press, 85–91.

[33] Birks A. S. and green r e (1991) Ultrasonic Testing (Nondestructive Testing Handbook), 2nd ed, American Society for Nondestructive Testing, 256–62, 326–7 and 837–40.

[34] Onda Corporation, currently Onda Corporation/Specialty Engineering Associates, website: http://www.ultrasonic.com/ (2003)

[35] Kaye G. W. C. (1986). Tables of Physical and Chemical Constants and Some Mathematical Functions, New York, Longman, 76.

[36] Wang H-F, Jiang W-H and Cao W-W (1999). ‘Characterization of lead zirconate titanate piezoeceramic using high frequency ultrasonic spectroscopy’, J. Appl. Physics, 85(12), 8083–91.

[37] Mizrach A. and Flitsanov U. (1999) ‘Nondestructive ultrasonic determination of avocado softening process’, Journal of Food Engineering, 40, 139–44.

[38] Benedito J., carcel J., Gisbert M. and Mulet A. (2001). ‘Quality control of cheese maturation and defects using ultrasonics, Journal of Food Science, 66, 100–4.

[39] Alouache, B., Khechena, F. K., Lecheb, F., & Boutkedjirt, T. (2015). Characterization of olive oil by ultrasonic and physico-chemical methods. Physics Procedia, 70, 1061-1065

[40] Sarkar, N., Wolfe, R., (1983). Potential of ultrasonic measurements in food quality evaluation. Trans. ASABE 26 (2), 624–629.

[41] Povey, M., (1998). Ultrasonics of food. Contemp. Phys. 39 (6), 467–478.

[42] Mizrach, A. (2008). Ultrasonic technology for quality evaluation of fresh fruit and vegetables in pre- and postharvest processes. Postharvest Biology and Technology, 48(3), 315–330.

[43] Cooke, W. A. (2016). Development of Ultrasonic Techniques for Characterization of Liquid Mixtures

[44] Morrison, D. S., & Abeyratne, U. R. (2014). Ultrasonic technique for Nondestructive quality evaluation of oranges. Journal of Food Engineering, 141, 107-112.

[45] Jivanuwong, S. 1998. Nondestructive Detection of Hollow Heart in Potatoes Using Ultrasonics. Virginia Polytechnic Institute and State University.

[46] Ghaedian, R., Coupland, J. N., Decker, E. A., & McClements, D. J. (1998). Ultrasonic determination of fish composition. Journal of Food Engineering, 35(3), 323–337.

[47] Ghaedian, R., Decker, E. A., & McClements, D. J. (1997). Use of ultrasound to determine cod fillet composition. Journal of Food Science, 62(3), 500–504.
[48] Aboonajm, Mi., S.K.Setaredan, T.Nishizu, N.Kondo. (2014). Prediction of Poultry Egg Freshness Using Ultrasound. International Journal of food properties.17 (9), 1889-1899:

[49] Kertesz, I., Simon, N., Kaszab, T., Muha, V. Z., & Felfoldi, J. (2015). Ultrasonic Method for Cheese Quality Evaluation. In 2015 ASABE Annual International Meeting (p. 1). American Society of Agricultural and Biological Engineers.

[50] Singh, V. R., & Dwivedi, S. (1995). Ultrasonic detection of adulteration in fluid foods. Proceedings RC IEEEEMBS &14th BMESI (pp. 1.73–1.74).

[51] George, T., Rufus, E., & Alex, Z. C. (2017). Artificial Neural Network Based Ultrasonic Sensor System For Detection Of Adulteration In Edible Oil. Journal of Engineering Science and Technology, 12(6), 1568-1579.

[52] Zhao, B., Basir, O. A., & Mittal, G. S. (2003). Detection of metal, glass and plastic pieces in bottled beverages using ultrasound. Food Research International, 36(5), 513-521.‏

[53] Barnett., SB, Ter Haar GR, Ziskin MC, Rott H-, Duck FA, Maeda K. (2000). International recommendations and guidelines for the safe use of diagnostic ultrasound in medicine. Ultrasound Med Bio; 26: 355–366.

[54] Fathizadeh Z. and Aboonajmi M. (2017). Nondestructive Air-coupled Ultrasound Measurement in the Food Industries Proceedings of the 4th Iranian International NDT Conference Feb 26-27, 2017, Olympic Hotel, Tehran, Iran

[55] Jimenez, N., Picó, R., Camarena, F., Redondo, J., & Roig, B. (2012). Ultrasonic evaluation of the hydration degree of the orange peel. Postharvest biology and technology, 67, 130-137.

[56] Cooke, W. A. (2016). Development of Ultrasonic Techniques for Characterization of Liquid Mixtures

[57] Ikeda, T.; Yoshizawa, S.; Koizumi, N.; Mitsuishi, M.; Matsumoto, Y. (2016). Focused ultrasound and Lithotripsy. In Therapeutic Ultrasound; Springer: Cham, Switzerland, pp. 113–129.

[58] معمار دستجردی رسول, مینایی سعید, خوش تقاضا محمدهادی، (1391). کیفیت سنجی میوه گلابی رقم شاه میوه به صورت غیر مخرب با استفاده از امواج فراصوتی. نشریه ماشین های کشاورزی، نیمسال دوم، دوره 4، شماره2.