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利用短波红外成像技术提升水果分选中的食品安全与品质

作者:JAI | February 5, 2026

水果蔬菜分拣技术已远超表面检测层面。随着食品安全法规日益严格、质量要求不断提升,生产商亟需能在全速生产状态下检测内部缺陷、细微材质差异及隐蔽污染的检测技术。 例如,超市顾客通常不会购买表面有明显瘀伤的苹果,即使其内部品质仍可食用。通过精准分拣技术,这类苹果可被转移至果汁、果泥或加工食品等替代用途,而非直接丢弃。这既能为零售商实现产品价值最大化,又能显著减少整个供应链的食品浪费。   

短波红外成像技术(SWIR)正是此领域的变革力量。 

不同于可见光或标准单色成像,SWIR技术利用水、糖分、脂肪及有机化合物在1000-1700纳米波长范围内的特征吸收特性。这种光谱特性使SWIR能够精准识别传统视觉系统无法探测的缺陷、异物及品质属性。 

下文将探讨SWIR相机如何实现对多种高价值农产品类别的可靠检测。 

 

为何选择SWIR进行食品分选? 

在食品检测领域,SWIR成像具备三大关键优势: 

  • 材料鉴别:不同有机/无机材料对短波红外光的吸收特性各异,即使在可见光下外观相同。 

  • 透视能力:SWIR可揭示表皮或外壳下的缺陷,尤其适用于含水量高的产品。 

  • 暗色/低对比物体可靠检测:黑色、棕色或深色表面在短波红外下仍可清晰检测。 

这些特性使短波红外技术在分级、缺陷检测和异物识别方面表现尤为出色。 

猕猴桃品质评估

检测瑕疵、软点和穿刺损伤

猕猴桃检测面临独特挑战:粗糙纤维表皮可能掩盖内部损伤。目视检查常难以区分外观差异与实质性质量缺陷。

  • 短波红外相机可实现:

    • 斑痕检测
      内部瘀伤或组织退化会改变果实内部水分分布。短波红外波长对水吸收具有高敏感性,使瘀伤区域呈现强烈对比。
    • 软斑定位
      过熟或内部组织崩解导致的软化会引发局部含水量变化。这些区域在传统可见光检测中难以识别,但在短波红外图像中则清晰可辨。
    • 穿刺与撞击损伤
      微小穿刺或挤压损伤表面可能不明显,但会导致内部组织破坏。短波红外技术能在腐烂加剧前早期揭示这些隐性缺陷。

柑橘品质评估(柠檬与橙子)

突破表面色彩限制

柑橘类果实外观均匀,仅使用RGB或单色相机难以有效检测。短波红外技术可同时实现表层与次表层缺陷的稳定检测。

关键缺陷解析

  • 表皮瑕疵
    由机械损伤或环境应力引发的表层色泽异常。短波红外技术可区分表层痕迹与深层组织损伤。
  • 花萼问题
    花萼即绿色茎部区域。缺失、损伤或腐烂的花萼区域可能表明新鲜度降低或搬运损伤。SWIR技术可增强健康组织与受损区域的对比度。
  • 腐烂
    内部腐烂常始于果皮下方。短波红外技术可在腐烂外部显现前检测水分及组织分解。
  • 茎部损伤
    不当摘除会导致茎部区域撕裂及内部瘀伤,短波红外技术可清晰呈现此类损伤。
  • 皱褶
    脱水或生理胁迫导致的表皮皱缩或纹理不均。短波红外技术通过水分分布分析可量化损伤程度。
  • 霉变
    早期霉菌生长会改变有机结构和含水量。短波红外技术可在肉眼可见孢子出现前揭示受霉菌影响区域。
  • 油腺病变
    机械压力导致果皮油腺破裂形成暗色疤痕。短波红外技术可增强健康区域与油腺损伤区域的对比度。
  • 穿刺损伤
    微小穿孔可能引发快速腐烂。短波红外技术可检测穿孔引发的内部损伤,即使表面破损极小亦能识别。

干果质量控制

异物检测与质量保障

干果检测面临独特挑战:低含水量及高度多变的形态质地。传统目视检查难以可靠识别高密度污染物。

短波红外技术在以下方面表现卓越:

  • 异物检测
    高密度无机杂质如:
    • 石块
    • 玻璃
    • 金属碎片
  • 表皮损伤与结构缺陷
    撕裂、开裂或过度脱水会改变内部结构,近红外技术通过对比度变化突出显示这些变化。
  • 霉变检测
    霉菌生长会改变化学成分和水分含量。短波红外技术可实现早期检测,即使在葡萄干或无花果等深色干果上亦然。

这些材料与有机干果相比具有截然不同的短波红外吸收特性,使其即使颜色相似也能清晰区分。

坚果品质分选

从异物检测到黄曲霉毒素风险降低

坚果品质分选需基于内部结构与物质成分而非表面外观,实现合格产品与缺陷品的可靠区分

关键SWIR功能

  • 异物识别
    短波红外技术可可靠检测混入产品流中的石块、壳体及其他非坚果杂质。


  • 带壳坚果检测
    带壳杏仁或其他坚果在目视检查中可能被遗漏。短波红外技术能以高可靠性区分果壳材料与果仁组织。
  • 虫害损伤
    内部虫害会改变脂肪和水分分布,在短波红外图像中形成明显对比。
  • 腐烂及开裂坚果
    内部腐烂或结构性裂痕改变吸收特性,使缺陷坚果易于分离。

黄曲霉毒素(风险筛查)

黄曲霉毒素是由特定真菌(尤其是曲霉属真菌)在不当储存条件下于坚果表面产生的有毒化合物,其特性为:

  • 具有高度致癌性
  • 全球严格监管
  • 通常与内部霉变相关,而非表面可见迹象

虽然短波红外技术无法直接"测量"黄曲霉毒素含量,但它能高效检测受霉菌污染及结构受损的坚果——这类坚果与黄曲霉毒素风险存在高度关联性。

短波红外成像在食品检测中的作用

在生鲜农产品、干果及坚果领域,短波红外成像技术始终能实现传统视觉系统无法企及的功能:可靠的物料区分、亚表面缺陷检测以及强大的异物识别能力

随着生产速度加快和质量标准提高,SWIR相机已不再是小众技术而是成为先进食品分选和分级系统的重要组成部分。

通过透视表面表象,短波红外技术助力生产商优化决策、减少浪费,向市场输送更安全、更高品质的食品。

JAI即将推出更多专为蔬果分级需求设计的定制化解决方案。这些方案将运用短波红外成像技术,解决新鲜农产品、干果及坚果领域的实际检测难题,实现传统系统无法识别的缺陷、污染物及品质特征的可靠检测。