咖啡中缺陷检测的新技术
咖啡豆的缺陷困扰着咖啡行业，而发现缺陷仍然是一项挑战。然而，鉴别缺陷的新方法如高光谱成像和电磁鼻正在出现，但它们是可行的解决方案吗?
由anne - marie难的
鉴别和分离青豆中的缺陷是一个继续挑战专业咖啡行业的问题。如果不加处理，黑豆、土豆缺陷和脱水的豆子等缺陷会对杯子的质量产生负面影响。训练有素的烘焙师可以手动分离出有缺陷的咖啡豆，然而，这一过程需要大量的时间投资，并不是一个可行的解决方案，适合大众市场生产。这导致一些烘焙商选择不购买特定地区的咖啡豆，因为他们担心作物受到污染。与此同时，其他烘焙商正在积极寻找新的研究和先进技术，如高光谱成像和电磁鼻，看看它们是否可能是可行的解决方案。
土豆缺陷正是这种类型的问题，导致一些烘焙商放弃来自卢旺达、布隆迪、刚果民主共和国和乌干达西部的咖啡，担心他们的批次可能有这种缺陷。北卡罗莱纳州达勒姆市Counter Culture coffee的咖啡质量专家切尔西·托姆辛(Chelsea Thoumsin)说:“如果顾客只根据一小组数据就认为这款咖啡没有缺陷，然后就会因为这样高的期望而批准一款咖啡。”“另一方面，如果一个杯子在20杯中发现了土豆缺陷，那么在接下来的50多杯中发现另一个土豆缺陷的可能性非常低。”
考虑到马铃薯缺陷及其对该地区特色咖啡的影响，Counter Culture致力于开展研究和收集数据，以更好地了解是什么原因导致这种缺陷出现，并找到有效的工具来隔离缺陷。Thoumsin说:“买家和烘焙商如何购买(或不购买)咖啡会直接影响这些地区的特色咖啡行业。”伟德betvictor1946
在过去的十年里，反文化一直在手工编目和分析青豆马铃薯缺陷。到目前为止，他们已经对大约140种咖啡进行了分类，来自这些非洲地区的99%的咖啡豆都有某种程度的缺陷。
“我们的目标是更好地理解这种缺陷何时出现，我们正在研究从高实例率和低实例率中可以学到什么，”Counter Culture的咖啡采购和质量经理蒂莫西·希尔(Timothy Hill)说。“我们希望利用这些信息来有效地编程技术，以识别和隔离这种缺陷。”
技术是快速和高效的。如果它能有效地隔离缺陷，就可以减轻购买者在这些地区购买咖啡的顾虑。
测试高光谱成像
热那亚大学的研究人员一直在研究近红外(近红外反射)高光谱成像在分离缺陷青豆方面的能力。这项技术可以将光分解成几十个，有时甚至数百个窄带，形成光谱特征，可以用来识别绿豆和烤豆的差异。他们的目标是测试一种多变量模式识别，不仅要看是否可以识别出有缺陷的豆子，还要看是否可以使用该设备对不同的缺陷进行分类。
据首席研究员、意大利热那亚大学药学系的Cristina Malegori博士说，要分离的缺陷中最具挑战性的是识别视觉外观不规则的豆类。为了使这项技术成为咖啡行业的有效工具，该设备需要能够分离和识别单个类型的缺陷。为了验证这一理论是否可行，Malegori采用了一种模式识别方法，从无缺陷的豆子中分离和分类脱水的豆子、黑豆和干樱桃。这项研究的结果是特别有希望的，近红外高光谱成像能够分离每个单独的缺陷。
然而，由于高光谱设备的成本和复杂性，它在制造过程中很少使用。然而，技术的进步正在为这种技术的广泛应用铺平道路。其中一个例子是Imec的RGB-NIR多光谱平台，该平台集成了标准RGB彩色滤光片、NIR切割滤光片、NIR窄带通滤光片和片上微透镜技术。其好处是，过滤器可以使用芯片工艺技术生产，使这一设备更具有成本效益。
Imec的创新项目经理Kris Van De Voorde也一直在研究如何使用高光谱成像技术来缓解识别烘焙咖啡差异的一些挑战。目前，最常用的方法来确保烘焙的一致性是手动准备和测量频繁的样品。听到烘焙师的这种困境，Van De Voorde决定看看高光谱成像设备能否获得更精确的结果。结果是肯定的，允许烘焙师准确地确定单个豆子的烘焙水平，省去了以前用于确定一致的烘焙水平的费力准备工作。Van De Voorde说:“有了高光谱相机，我们可以让肉眼看不见的东西变得可见。”“你可以识别材料，比如不属于产品的异物或真菌。你可以筛选产品的成分，找出它们在水分、糖、脂肪或蛋白质中的含量。你也可以检查表面和包装的质量和成分。”
但是这种设备能被用来检测像马铃薯缺陷一样复杂的缺陷吗?
希尔说:“我们研究了马铃薯缺陷的电磁频谱是否可以被识别，然后用它来帮助从健康的豆类中筛选出有缺陷的豆类。”目前，反培养已经收到两组使用高光谱成像分离缺陷的结果。第一个结果是积极的，设备积极识别缺陷，然而，第二组不太有希望。希尔说:“当你在水果中筛选金属和玻璃时，这更容易，但目前该系统在检测这种缺陷中的特定化合物方面有局限性。”
探索其他选项
华盛顿州西雅图大学化学荣誉教授Susan Jackels博士解释说，检测导致马铃薯缺陷的分子是非常具有挑战性的，因为有几个变量会影响缺陷的显示方式。杰克斯说:“使用这项技术的一个关键挑战是，马铃薯缺陷的数量如此之少，就像在几个不同的干草堆中找一根针一样困难。”“另一个复杂的因素是，缺陷可能出现在豆子的不同区域，有时在表面，有时在豆子内部。”
Counter Culture正在继续研究高光谱成像如何成为未来可行的解决方案。与此同时，该公司也在考虑是否可以使用其他形式的技术，主要是电磁鼻子，来探测这种化合物的独特气味。
目前，在Counter Culture中分离马铃薯缺陷的过程包括向小玻璃罐中倒入三分之一的水，然后将它们放在发芽垫上，因为当咖啡加热时，缺陷更容易识别。6-12小时后，闻罐子看是否有任何潜在的缺陷。
Thoumsin指出，人类的鼻子对一种叫做“马铃薯缺陷”的化合物——异丙基甲氧基吡嗪(IPMP: 3-异丙基2-甲氧基吡嗪)异常敏感——科学证明，不到十亿分之一的成分会让我们的鼻子接触到这种化合物。正因为如此，Counter Culture开发了一种分离青豆的协议，用于GCMS读数(气相色谱-质谱法)，努力建立一个能够独立识别IPMP的系统。“你可以想象，嗅遍罐子，把罐子拆成更小的罐子是非常耗时的，而且在如此小的规模下，不是最有效的。但就目前而言，这是重要的工作，所以我们可以建立这些签名，”她说。
杰克斯说，电子鼻目前的局限性在于，它们在检测这一缺陷方面缺乏人类鼻子的灵敏度。
通过手工建立这些马铃薯缺陷的特征，研究人员希望用特定的信息为技术编程，以帮助始终如一地识别缺陷。反培养的目标是建立基础，通过收集额外的数据和单个绿豆样本，进一步了解缺陷。“我们正在学习很多关于IPMP作为一种化学物质以及其他明显与IPMP相关的化学物质的知识。据我们所知，在几十万克咖啡上绘制马铃薯缺陷的实例率之前从未有人做过，”Thoumsin说。
anne - marie难的她是安大略巴里市的自由作家、教授和演说家。可通过以下地址与她联系:(电子邮件保护)
