과일과 채소 선별 기술은 단순한 표면 검사를 훨씬 넘어 진화했습니다. 식품 안전 규제가 강화되고 품질 기대치가 높아짐에 따라 생산자들은 내부 결함, 미세한 재료 차이, 숨겨진 오염을 생산 속도 그대로 감지할 수 있는 검사 기술이 필요합니다. 예를 들어, 슈퍼마켓 고객들은 사과처럼 겉에 멍이 든 과일을 내부 품질이 섭취에 적합하더라도 구매하지 않을 가능성이 높습니다. 정확한 선별 시스템을 통해 이러한 사과들은 폐기되는 대신 주스, 퓨레, 가공식품 등 대체 용도로 전환될 수 있어 소매업체의 제품 가치를 극대화하는 동시에 공급망 전반의 식품 폐기물을 크게 줄일 수 있습니다.
이 점에서 단파장 적외선(SWIR) 이미징이 판도를 바꾸는 기술이 되었습니다.
가시광선이나 표준 흑백 이미징과 달리 SWIR은 1000~1700nm 파장 범위에서 물, 당류, 지방 및 유기 화합물의 특유한 흡수 특성을 활용합니다. 이러한 스펙트럼 특성 덕분에 SWIR은 기존 비전 시스템으로는 식별할 수 없는 결함, 이물질 및 품질 속성을 식별하는 데 특히 적합합니다.
아래에서는 SWIR 카메라가 여러 고부가가치 농산물 범주에 걸쳐 어떻게 강력한 검사를 가능하게 하는지 살펴봅니다.
식품 선별에 SWIR을 선택하는 이유
SWIR 이미징은 식품 검사에서 세 가지 핵심 이점을 제공합니다:
물질 식별: 서로 다른 유기물과 무기물은 가시광선에서는 동일하게 보일지라도 SWIR 빛을 다르게 흡수합니다.
표면 아래 가시성: SWIR은 특히 수분이 풍부한 제품에서 껍질이나 표피 아래의 결함을 드러낼 수 있습니다.
검은색, 갈색 또는 어두운 표면도 SWIR에서는 검사 가능합니다.
이러한 특성 덕분에 SWIR은 등급 분류, 결함 탐지, 이물질 식별에 특히 효과적입니다.
키위 품질 평가
흠집, 연한 부분 및 찔린 손상 감지
키위 과일은 독특한 검사 과제를 제시합니다: 거칠고 섬유질인 외피가 내부 손상을 가릴 수 있습니다. 육안 검사는 종종 외관상의 표면 변이와 진정한 품질 결함을 구분하지 못합니다.
SWIR 카메라는 다음을 가능하게 합니다:
흠집 감지
과일 내부의 멍이나 조직 손상은 과일 내부의 수분 분포를 변화시킵니다. SWIR 파장은 수분 흡수에 매우 민감하여 멍든 부위가 강한 대비로 나타납니다.
부드러운 부분 식별
과숙 또는 내부 분해로 인한 연화 현상은 국소적인 수분 변화를 초래합니다. 이러한 영역은 기존 가시광선 검사로는 식별이 어렵지만, SWIR 이미지에서는 명확하게 구분됩니다.
천공 및 충격 손상
작은 찔림이나 압착 손상은 표면상 뚜렷하지 않을 수 있으나 내부 조직 손상을 초래합니다. SWIR은 부패가 진행되기 전에 이러한 숨겨진 결함을 조기에 발견합니다.
감귤류 품질 평가 (레몬 및 오렌지)
표면 색상을 넘어
감귤류 과일은 시각적으로 균일하여 RGB 또는 단색 카메라만으로는 결함 탐지가 특히 어렵습니다. SWIR은 표면 및 표면 아래 결함을 일관되게 탐지할 수 있게 합니다.
주요 결함 설명
흠집
기계적 손상이나 환경적 스트레스로 인한 표면 변색. SWIR은 표면적 흔적과 깊은 조직 손상을 구분하는 데 도움이 됩니다.
꽃받침 문제
꽃받침은 녹색 줄기 부분입니다. 꽃받침 부위의 결손, 손상 또는 부패는 신선도 저하 또는 취급 중 손상을 나타낼 수 있습니다. SWIR은 건강한 조직과 손상된 영역 간의 대비를 향상시킵니다.
부패
내부 부패는 종종 껍질 아래에서 시작됩니다. SWIR은 썩음이 외부적으로 보이기 전에 수분과 조직 분해를 감지할 수 있습니다.
줄기 손상
부적절한 분리로 줄기 주변에 찢김과 내부 멍이 발생할 수 있으며, SWIR은 이를 선명하게 강조합니다.
주름
탈수 또는 생리적 스트레스로 인한 주름 또는 고르지 않은 껍질 질감. SWIR은 수분 분포를 분석하여 심각도를 정량화하는 데 도움이 됩니다.
곰팡이
초기 곰팡이 증식은 유기 구조와 수분 함량을 변화시킵니다. SWIR은 육안으로 포자가 나타나기 전에 곰팡이 감염 부위를 드러냅니다.
유선 손상(Oleocellosis)
껍질 내 기름샘이 기계적 압력으로 파열되어 어두운 흉터가 생기는 현상. SWIR은 건강한 부위와 기름샘 손상 부위의 대비를 강화합니다.
천공
작은 관통 상처도 급속한 부패를 유발할 수 있습니다. SWIR은 표면 개구부가 미미하더라도 이러한 관통과 관련된 내부 손상을 탐지합니다.
건과일 품질 관리
이물질 검출 및 품질 보증
건조 과일은 낮은 수분 함량과 매우 다양한 모양 및 질감이라는 독특한 문제를 제시합니다. 전통적인 육안 검사는 고밀도 오염 물질을 신뢰성 있게 탐지하는 데 어려움을 겪습니다.
SWIR은 다음 분야에서 탁월합니다:
이물질 검출
다음과 같은 고밀도 무기 오염물:
돌
유리
금속 파편
피부 손상 및 구조적 결함
찢어짐, 갈라짐 또는 과도한 탈수는 내부 구조를 변화시키며, SWIR은 대비 변화를 통해 이를 강조합니다.
곰팡이 검출
곰팡이 증식은 화학 성분과 수분 함량을 모두 변화시킵니다. SWIR은 건포도나 무화과 같은 어두운 색의 건조 과일에서도 조기 검출을 가능하게 합니다.
이 재료들은 유기 건조 과일과 비교하여 뚜렷이 다른 SWIR 흡수 특성을 지니고 있어, 색상이 유사할 때에도 명확히 구분됩니다.
견과류 품질 선별
이물질부터 아플라톡신 위험 감소까지
견과류 품질 선별은 표면 외관이 아닌 내부 구조와 재료 구성에 기반하여 허용 가능한 제품과 결함을 신뢰할 수 있게 구분해야 합니다.
주요 SWIR 기능
이물질 식별
SWIR은 제품 흐름에 혼입된 돌, 껍질 및 기타 견과류가 아닌 물질을 안정적으로 감지합니다.
껍질째 견과류 검출
껍질에 들어 있는 아몬드나 기타 견과류는 육안 검사에서는 발견되지 않을 수 있습니다. SWIR은 껍질 재질과 알맹이 조직을 높은 신뢰도로 구분합니다.
곤충 피해
내부 해충 침입은 지방과 수분 분포를 변화시켜 SWIR 이미지에서 뚜렷한 대비를 생성합니다.
썩거나 갈라진 견과류
내부 부패 또는 구조적 균열은 흡수 특성을 변화시켜 결함 있는 견과류를 쉽게 분리할 수 있게 합니다.
아플라톡신 (위험 선별)
아플라톡신은 특정 곰팡이(특히 아스페르길루스 속)가 부적절한 저장 조건에서 견과류에 생겨내는 독성 화합물입니다. 이는:
SWIR은 화학적으로 아플라톡신을 "측정"하지는 않지만, 아플라톡신 위험과 밀접한 관련이 있는 곰팡이 손상 및 구조적 결함이 있는 견과류를 탐지하는 데 매우 효과적입니다.
식품 검사에 있어서 SWIR 이미징의 역할
신선 농산물, 건조 과일, 견과류 전반에 걸쳐 SWIR 이미징은 기존 비전 시스템이 제공하지 못하는 것을 일관되게 제공합니다: 신뢰할 수 있는 재료 차별화, 표면 아래 결함 탐지, 강력한 이물질 식별.
생산 속도가 빨라지고 품질 기준이 강화됨에 따라 SWIR 카메라는 더 이상 틈새 기술이 아닌 첨단 식품 선별 및 등급 분류 시스템의 필수 구성 요소가 되고 있습니다.
표면 외관을 넘어 볼 수 있게 해주는 SWIR을 통해 생산자는 더 나은 결정을 내리고, 폐기물을 줄이며, 더 안전하고 고품질의 식품을 시장에 공급할 수 있습니다.
JAI는 곧 과일 및 채소 선별 및 등급 분류의 요구 사항에 맞게 특별히 설계된 더욱 전문화된 솔루션을 제공할 수 있게 될 것입니다. 이러한 솔루션은 SWIR 이미징을 활용하여 신선 농산물, 건과일 및 견과류 전반에 걸친 실제 검사 과제를 해결함으로써 기존 시스템으로는 보이지 않는 결함, 오염 물질 및 품질 속성을 안정적으로 감지할 수 있게 합니다.