1 Hội nghị Khoa học và công nghệ hạt nhân toàn quốc lần thứ 13 NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHỤP ẢNH BỨC XẠ KIỂM TRA MỨC ĐỘ SÁP CỦA TRÁI DỪA Phạm Thị Lan Anh, Nguyễn Lê Sơn, Đậu Tuyết Nhung, Nguyễn[.]
Hội nghị Khoa học cơng nghệ hạt nhân tồn quốc lần thứ 13 NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHỤP ẢNH BỨC XẠ KIỂM TRA MỨC ĐỘ SÁP CỦA TRÁI DỪA Phạm Thị Lan Anh, Nguyễn Lê Sơn, Đậu Tuyết Nhung, Nguyễn Nhật Quang, Phạm Thế Hùng Chi nhánh Trung tâm Đánh giá Không phá hủy Tp.HCM 217 Nguyễn Trãi, P.Nguyễn Cư Trinh, Quận 1, TP.HCM phamlananh678@gmail.com, ndtcnt@gmail.com, dautuyetnhung95@gmail.com, nhatquang.ndehcm@gmail.com, vinatest@gmail.com, Tóm tắt: Trái trở thành mặt hàng xuất quan trọng Để nâng cao giá trị cho sản phẩm cần nghiên cứu phát triển kỹ thuật, tiến hành nhiều giải pháp đồng công nghệ sau thu hoạch, bao gồm kỹ thuật đánh giá chất lượng phân loại trái Dừa sáp trở thành đặc sản Việt Nam Chất lượng dừa sáp yếu tố hàng đầu thành công thương mại xuất Báo cáo sau trình bày sơ khả ứng dụng công nghệ chụp ảnh xạ cho thấy cấu trúc bên trái dừa sáp Qua hình ảnh biết độ đặc sáp (phần cơm dừa) để từ phân chúng thành loại dựa nhu cầu người tiêu dùng tiêu chí xuất Đề tài nhóm tác giả thực bước đầu thu số kết khả quan Từ khóa: Dừa sáp, chụp ảnh xạ, X-ray, NDT MỞ ĐẦU (Tiêu đề lớn: Times New Roman chữ in, đậm, cỡ chữ 12 lề trái) Ngày nay, công nghệ kiểm tra không phá hủy (NDT) ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp hàng khơng, chế tạo máy, dầu khí, đóng tàu, giao thông, lượng Trong năm gần đây, số nước phát triển bắt đầu quan tâm nghiên cứu NDT triển khai phục vụ cho lĩnh vực nông nghiệp Một số kết đạt chủ yếu nghiên cứu phát hư hỏng trái rau cách đánh giá chất lượng bên ngồi (kích thước, màu sắc, hình dạng ) bên (hàm lượng đường, hàm lượng axit, độ cứng, độ chín, đỗ vỡ bên ) Nghiên cứu độ chín, độ trưởng thành cây, phịng thí nghiệm cho mục đích lấy mẫu Nghiên cứu giám sát chất lượng áp dụng hệ thống trực tuyến ngành thực phẩm chế biến, thực phẩm đóng gói, thực phẩm đóng hộp để phục vụ cho nhu cầu an toàn thực phẩm Và nghiên cứu kiểm dịch thực vật[1], phát nhiễm vi khuẩn sâu bệnh, khoang bên trong, lõi nước, bị hỏng lạnh thối, thương tổn bên loại trái khó tiếp cận thị giác, cần có cơng nghệ để xác định chất lượng bên sản phẩm Các kỹ thuật kiểm tra không phá hủy cho thấy có ưu xác định đánh giá chất lượng sản phẩm thơng qua đặc tính chúng[3] Trong đó, phát triển phương pháp chụp ảnh xạ với phim truyền thống đến phương pháp chụp ảnh xạ kỹ thuật số có lợi riêng biệt so với kỹ thuật phát khác Các báo cáo công bố (bảng 1) cho thấy tầm quan trọng việc áp dụng tia X cho sản phẩm nông nghiệp chủ yếu tập trung vào kiểm tra chất lượng sản phẩm vật liệu khơ vật liệu chứa nước Các kết chứng minh kỹ thuật kiểm tra khơng phá hủy cơng cụ hữu ích cho việc đánh giá chất lượng bên sản phẩm Bảng Liệt kê số sản phẩm ứng dụng cho đánh giá chất lượng sử dụng phân tích ảnh chụp xạ tia X Sản phẩm Quả xồi Ứng dụng Đặc tính chất lượng Tham khảo Eufemio cộng (1999), Jha et al (2010) Quả đào Phát chất lượng bên Yuichi et al.(2003) Quả táo Phát hiện tượng watercore Kim and Scatzki (2000) Quả hạnh nhân Phát pinholes Kim and Scatzki (2001) Quả hồ đào Xác định chất lượng Kotwaliwale et al.(2007) Khoai tây Phát sâu bệnh Barnes et al.(2010) Lúa mì Sự nhiễm mọt Karunakaran C (2003) Quả ổi Sự nhiễm sâu hại Thomas P (2000) Quả lê, đào, Phát mức độ hư hỏng bên Jiang JA, Chang HY, Wu KH, táo, cà chua, cam sau cấu sâu bệnh B dorsalis Ouyang CS, Yang MM (2008) Ở nước ta, việc kiểm tra đánh giá khơng phá hủy (NDT) khơng cịn giới hạn lĩnh vực cơng nghiệp mà xem công cụ đưa vào lĩnh vực nông nghiệp Tuy nhiên, ứng dụng NDT cho kiểm tra phân loại chất lượng sản phẩm nơng nghiệp nói riêng trái lĩnh vực hoàn toàn nước ta chưa quan tâm, chưa có nghiên cứu thử nghiệm báo cáo Dừa công nghiệp lâu năm Việt Nam với diện tích gieo trồng nước năm khoảng 220 nghìn (2017) đứng thứ tư sau cao su, cà phê, điều Trong đó, dừa sáp loại dừa đặc biệt: dừa đặc ruột hay gọi dừa sáp Đây loại dừa đặc sản Việt nam có giá trị dinh dưỡng xuất cao Hiện việc phân loại chất lượng theo cảm quan cảm nhận, hoàn toàn phụ thuộc vào kinh nghiệm người đánh giá, độ xác khơng ổn định khó thực đánh giá hàng loạt nhiều thời điểm địa điểm khác Người nông dân phân loại trái dừa sáp theo hình dáng, màu sắc chúng Tuy nhiên, dù có nhiều kinh nghiệm lâu năm, khó đốn độ đặc sáp trái dừa, nhu cầu thiết yếu người tiêu dùng[2] Trong năm gần đây, chủ yếu tập trung công nghệ nuôi cấy phôi giống dừa sáp, nghiên cứu khả sinh trưởng phát triển giống dừa sáp Đến nay, ứng dụng công nghệ chụp ảnh xạ cho phân loại trái hồn tồn chưa có Việt Nam NỘI DUNG 2.1 Đối tượng Phương pháp Phương pháp chụp ảnh xạ kỹ thuật số cho phép sử dụng xạ tia X tia Gamma xuyên qua đối tượng cần chụp, truyền qua vật chất, xạ bị hấp thụ, lượng hấp thụ thay đổi phụ thuộc vào bề dày mật độ đối tượng điểm qua, thay đổi cường độ xạ truyền qua phát ghi nhận tạo hình ảnh cấu trúc bên vật liệu mà khơng thể nhìn thấy mắt thường không cần phải phá hủy mẫu Hình Cơ sở nguyên lý phương pháp chụp ảnh xạ Cơ sở vật lý phương pháp: Dựa nguyên lý suy giảm xạ truyền qua đối tượng mơ tả hình biểu diễn phương trình vật lý hạt nhân theo định luật hấp thụ: I Io e-( eff d) Trong đó: Io cường độ xạ tia X tới I: cường độ xạ tia X truyền qua vật liệu eff : hệ số làm yếu xạ tuyến tính cuả vật liệu kiểm tra d: bề dày vật liệu nơi xạ truyền qua Theo nguyên lý hấp thụ, cường độ xạ chiếu chụp qua đối tượng suy giảm thay đổi tùy thuộc vào đặc tính (dày mỏng, mật độ khác nhau) cho kết thể ảnh Dừa sáp đối tượng nghiên cứu đề tài Những dừa sáp sử dụng thí nghiệm chọn lựa từ già (trên 10 tháng tuổi) tạo sáp Qua khảo sát dừa sáp có có nước khơng có nước, tập trung chủ yếu loại đặc trưng sau: Loại Loại Loại Hình Hình ảnh loại dừa sáp khác Dừa sáp loại 1: loại dừa sáp đặc ruột nhất, phần cơm dừa đặc, xốp gần kín hết khoang dừa, phần nước dừa khơng có thay cơm dừa đặc keo trong, để lại lỗ nhỏ nửa phần dừa sáp Dừa sáp loại 2: thường có kích thước nhỏ loại Một số trái có kích thước lớn lượng nước nhiều cơm dừa mỏng loại Phần cơm dừa thường thấy có hai lớp, lớp tiếp giáp với phần gáo dừa có cấu trúc giống dừa thường, cơm dừa mềm; tiếp lớp cơm dừa bên giáp với phần nước mềm bồng xốp lên Dừa sáp loại 3: phần cơm dừa có cấu trúc mềm, dẻo gần giống dừa thường; đồ dày cơm dừa loại dày chút so với dừa thường Phần nước dừa nhiều sệt 2 Kết Trong báo cáo này, nhóm thực hệ máy phát tia X-65MF4, sử dụng IP – đầu đọc CRx25P đươc cung cấp hãng GE, phân mềm thu ảnh V2 phần mềm phân tích ảnh BAM Hình ảnh xạ dừa sáp lựa chọn nghiên cứu thơng qua phân tích mặt cắt độ hấp thụ chất lỏng – khơng khí mật độ phân bố mô mềm khoang dừa thể ảnh chụp xạ Nhóm tập trung khảo sát thơng số điện áp (40kV-120kV), dịng (80mA-120mA) thời gian chiếu (15ms–75ms), nhận thấy kết hợp mức điện áp từ 80kV, dòng 100mA thời gian chiếu 25ms thu ảnh xạ (dương bản) có độ sắc nét, độ tương phản độ xác định ảnh tốt Dựa vào ảnh xạ phân biệt lớp vỏ dừa, cơm dừa phần khoảng khơng (tạm gọi phần khơng khí) bên khoang dừa V1 V2 a V3 V4 b Hình Profile thể mức xám khác ảnh xạ dừa sáp Bảng Bảng đo mức xám trung bình (Gv) tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR) vùng dừa sáp Vùng quan tâm Gv Vùng 61.28 (Vùng a,b) Vùng (sọ dừa) Vùng (cơm dừa) Vùng 175.1 220.3 193.4 SNR 8.79 38.1 45.4 29.7 Ngoài ra, việc chiếu chụp chùm tia theo hướng dọc (A), hướng lệch góc 45 độ (D) hướng ngang (C & B) so với vị trí đặt dừa cố đinh thẳng đứng (hình 4) cho hình ảnh xạ khác Hình Bố trí chiếu chụp vị trí khác Tiến hành chụp với điều kiện với mẫu dừa sáp có nước khơng có nước vị trí theo hình Trong đó, hình 5(b)(c) thấy rõ mặt cắt hấp thục mức chất lỏng (cơm dừa nước dừa) khoảng khơng khí (màu đen), thể phạm vi mức nước trái dừa; hình 6(a) cho thấy phân bố tổng quát mật độ cơm dừa, hình 6(b)(c)(d) cho thấy mức cơm dừa phần rỗng bên khoang dừa (c) (d) (b) (a) Hình Ảnh chụp xạ dừa sáp có nước theo vị trí chiếu chụp A,B,C,D (b) (a) (d) (c) Hình Ảnh chụp xạ dừa sáp khơng có nước theo vị trí chiếu chụp A,B,C,D 2.3 Bàn luận Đề tài nhóm tác giả tiếp tục thực hiện, mục tiêu đề tài cần xác lập sở khoa học kỹ thuật kiểm tra chụp ảnh xạ hỗ trợ phân loại dừa sáp dựa vào mức độ sáp (độ dày phần cơm dừa) trái dừa sáp Việc chiếu chụp 80kV - 100mA – 2.5ms cho kết ảnh xạ có độ tương phản, độ xác định ảnh tốt lớp vỏ dừa, cơm dừa phần rỗng khoang dừa Tuy nhiên tương phản lớp cơm dừa nước dừa hạn chế Đối với kết chụp dừa sáp có nước cho độ tương phản so với dừa sáp khơng có nước Vị trí chùm tia theo hướng nằm ngang tốt để chứng minh mức khơng khí – chất lỏng (màu trắng_cơm dừa nước dừa) để phân biệt chất lỏng với vùng lân cận, từ đo độ dày lớp cơm dừa; nhiên, ví trí lại khơng cho thấy phân bố mật độ cơm dừa Vì vậy, cần kết hợp hướng chiếu dọc để hỗ trợ phân loại dừa sáp xác Hình Dừa sáp với mức độ sáp khác Để phục vụ cho kiểm tra dừa sáp hàng loạt với tiêu chí nhanh, chi phí rẻ, kiểm tra nhiều góc độ đối tượng, thực với hệ thống soi huỳnh quang thường trang bị gồm container chứa với băng tải di chuyển phía ống phát Kỹ thuật cho phép hiển thị hình cách chuyển đổi xạ tia X thành ánh sáng nhìn thấy KẾT LUẬN Bước đầu nghiên cứu thăm dị khả ứng dụng cơng nghệ kiểm tra NDT cho phân loại dừa sáp Đề tài cho thấy tiềm ứng dụng NDT vào lĩnh vực – lĩnh vực nơng nghiệp thực phẩm đóng gói Sản phẩm đề tài cho phép làm chủ kỹ thuật triển khai ứng dụng cách tin cậy, hiệu cho nhu cầu xuất loại sản phẩm nông nghiệp khác đặc biệt trái Đề tài mở nhiều hướng nghiên cứu, hứa hẹn nhiều ứng dụng tiếp tục mở rộng kiểm dịch kiểm soát chất lượng, phát nhiễm vi khuẩn/sâu bệnh/các hư hỏng bên loại hạt giống, trái , nghiên cứu giám sát chất lượng q trình đóng gói thực phẩm đóng hộp hỗ trợ phân loại nhanh chóng xác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [3] Yuasa, H, “On the adavantage of the X-ray examination of certain classes of material and insects subject to the plant quarantine regulations”, proceedings of the 3rd Pan-Pacific Congress, Tokyo1: 1141,1926 [2] Trần Phạm Thanh Giang, “Đánh giá chất lượng dừa sáp địa bàn huyện câu kè, tỉnh Trà Vinh”, tập san Khoa học Giáo dục, số 2, trang 58, 2012 [3] Kotwaliwale N, Weckler PR, Brusewitz GH, Kranzler GA, Maness NO,“Non-destructive quality determination of pecans using soft X-rays”, Postharvest biology and technology 45: 372380, 2007 RESEARCH TESTING SOLID ENDOSPERM LEVEL FOR X-RAY IMAGING OF ‘MAKAPUNO’ COCONUT Abstract: Fruits are becoming an important export item In order to enhance the value of these products, it is necessary to develop technical research, synchronous solutions of post-harvest technology, including quality assessment techniques and fruit classification Makapuno has become a specialty in Vietnam Quality of its is one of the leading factors of success in trade and export The following report briefly presents the possibility of applying radiographic technology to show internal morphology of makapuno’s solid endosperm, so that classified into different types based on consumers' needs and export criteria The topic being carried out by the author group initially obtained some positive results Keywords: Makapuno, coconut, X-ray, radiography testing, NDT ... thuật kiểm tra chụp ảnh xạ hỗ trợ phân loại dừa sáp dựa vào mức độ sáp (độ dày phần cơm dừa) trái dừa sáp Việc chiếu chụp 80kV - 100mA – 2.5ms cho kết ảnh xạ có độ tương phản, độ xác định ảnh tốt... mềm thu ảnh V2 phần mềm phân tích ảnh BAM Hình ảnh xạ dừa sáp lựa chọn nghiên cứu thơng qua phân tích mặt cắt độ hấp thụ chất lỏng – khơng khí mật độ phân bố mô mềm khoang dừa thể ảnh chụp xạ Nhóm... chiếu dọc để hỗ trợ phân loại dừa sáp xác Hình Dừa sáp với mức độ sáp khác Để phục vụ cho kiểm tra dừa sáp hàng loạt với tiêu chí nhanh, chi phí rẻ, kiểm tra nhiều góc độ đối tượng, thực với hệ thống