میکرو سیتی یک فناوری تصویربرداری پیشرفته و قدرتمند است که از پرتوی ایکس برای ایجاد تصاویر سه بعدی با وضوح بالا از ساختار داخلی مواد بدون آسیب به آنها، استفاده میکند. این تکنیک امروزه به طور فزایندهای در حوزهی صنایع غذایی کاربرد داشته و میتواند بر محدودیتهای روشهای معمول مانند میکروسکوپ نوری غلبه کند.
صنعت غذا یک صنعت گسترده و پیچیده است که طیفی وسیع از کشاورزی و تولید مواد غذایی تا فرآوری، بسته بندی و توزیع را در بر میگیرد. این صنعت با ارزیابی کیفیت غذا نقشی حیاتی در تضمین دسترسی مردم به مواد غذایی ایمن، مغذی و مقرون به صرفه ایفا میکند.
ارزیابی کیفیت غذا اغلب شامل ارزیابی پارامترهایی مانند بافت، طعم و ظاهر فیزیکی است. به عنوان مثال، بافت غذاها به ترکیب فیزیکی و ساختاری آنها بستگی دارد. بنابراین اطلاع از ساختار داخلی برای درک و بهبود تولید، ذخیرهسازی و فرآوری غذاها ضروری است. یکی از مهمترین کاربردهای میکرو سیتی در صنایع غذایی، آنالیز ساختار داخلی محصولات غذایی خام و پخته شده و ارائهی اطلاعات دقیق در مورد ترکیب، ساختار و کیفیت آنها است. کاربرد این تکنیک در بخشهای مختلف صنایع غذایی در زیر به اختصار آورده شده است:
پارامترهای کلیدی مرتبط با فرآوردههای گوشتی شامل میزان رطوبت، قطر و طول میوفیبریل، چگالی و توزیع چربی و بافت همبند است. این پارامترها به وسیلهی میکرو سیتی قابل شناسایی بوده و بر طعم، لطافت و ارزش غذایی گوشت تأثیرگذار است. علاوه بر این، میتوان کریستالهای یخ قابل تشخیص را به عنوان پارامترهای پروکسی در نمونههای منجمد بررسی کرد.
محصولات لبنی به طور کلی میتوانند به انواع نمونهی پایدار و ناپایدار تقسیم شوند. نمونههای پایدار مانند پنیر و شیرخشک را میتوان با سهولت نسبی اسکن کرد. به عنوان مثال در پنیر پرورده میکرو سیتی میتواند اطلاعات کمّی را در خصوص تشکیل چشم در طول دورهی پروردگی ارائه دهد. بنابراین امکان پیگیری پیوستهی این دوره بدون آسیب رساندن به محصول فراهم میشود.
از آنجایی که نمونههای میوه و سبزیجات در اصل هنوز زندهاند، در حال حاضر استفاده از میکرو سیتی به شدت بر تشخیص و جلوگیری از اتلاف محصول متمرکز شده است و عیوب داخلی مانند قهوهای شدن سیب و آردینگی گلابی تا دقت 89 درصد به وسیلهی میکرو سیتی قابل تشخیص است. ذخیرهسازی طولانی مدت سیب و گلابی به تنظیم بهینهی دما و غلظت گاز نیازمند است. فرآیندهای داخلی مانند تبادل گاز و آب به منظور انجام این بهینهسازی باید درک شوند. میکرو سیتی تنها روش تصویربرداری است که میتواند مجموعه دادهای به صورت سهبعدی برای درک این موضوع ارائه دهد.
محصولات پخته شده و شیرینیجات مانند نان و شکلات متخلخل هستند و بسته به دستور غذا ممکن است حاوی موادی مانند آجیل و کشمش باشند. علاوه بر این، بسیاری از محصولات پخته شده و شیرنیجات لایه لایه هستند بنابراین دارای بافت و خواص مکانیکی منحصر به فرد اند. برای دستیابی به پارامترهای حجم و بافت موردنظر، وجود دادههای ریزساختاری ضروری هستند. آنالیز ویژگیها و نقصهای ریزساختاری بینشی در مورد دلایل تفاوتهای مکانیکی و بافت در دستورالعملها و فرآیندهای مختلف ارائه میدهد. ارزیابی مواد حیاتی مانند چربی و شکر به همراه توزیع مکانی آنها ابتدا باید انجام شود تا نقش آنها در ریزساختار حاصل مشخص شود. سپس میتوان از نتایج میکرو سیتی برای تعیین اینکه آیا مواد تشکیلدهندهی جدید مانند اولئوژل به ایجاد ریزساختارهای بسیار متفاوت و در نتیجه خواص بافتی موردنظر منجر میشود یا خیر، استفاده کرد. به طور مشابه شیرینیجات مانند شکلات را میتوان به راحتی با میکرو سیتی ارزیابی کرد. به عنوان مثال، در اکثر انواع شیرینی، درصد هوای موجود به راحتی قابل تشخیص است.
به طور کلی، ویژگیهای غیرمخرب میکرو سیتی امکان ارزیابی کیفیت مواد اولیه و محصولات نهایی را بدون از دست دادن محصول ممکن میسازد. علاوه بر این، دادههای میکرو سیتی میتواند به عنوان مبنایی برای بهبود مستمر در بخشهای تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه این تکنیک در صنایع غذایی در مراحل ابتدایی خود است اما در درازمدت به بخشی جداییناپذیر از توسعهی محصول و فرآیندهای کنترل کیفیت مواد غذایی تبدیل میشود.
در زیر کاربردهای میکرو سیتی در صنایع غذایی به طور خلاصه آورده شده است: