用于评估冰淇淋融化行为的计算机视觉系统

摘要

在这里，我们提出了一种基于计算机视觉系统 （CVS） 的协议，用于确定多相食品系统的熔化行为。

摘要

融化行为是冰淇淋最重要的质量指标之一。它通常通过重量法进行评估，并以开始时间和熔化速率表示。然而，冰淇淋在融化过程中的外观也很重要，因为形状保持与产品的良好结构有关。这里提出的协议说明了一种计算机视觉系统 （CVS），该系统可用于支持现有的引力方法，以计算与形状保持和熔化速率相关的两个新熔融指数。冰淇淋融化时的照片每 15 分钟拍摄一次，总共 90 分钟。之后，使用专门开发的图像处理方法来制作数字图像，以计算冰淇淋的面积、高度和宽度。每个融化时间的高度和宽度之比，称为时间 0 处的比率 （R_t/R₀），是冰淇淋形状保持性的指标，而不同融化时间处的面积是指时间 0 处的面积 （A_t/A₀） 与融化速率有关。这种计算机视觉系统可以获得高度敏感和可靠的结果，它不仅可以应用于冰淇淋，还可以应用于不同的食品基质，例如生牛奶奶油或蛋清。

引言

冰淇淋是一个多相系统，其中液相、固相和气相严格连接。连续液相包裹着气泡和冰晶，它包含部分结晶的脂肪、胶体蛋白、盐、糖（最终结晶）和稳定剂。冰淇淋的成分因当地市场要求和可能的法规而异。尽管加工技术会影响最终冰淇淋的特性，但每种成分在定义产品质量¹ 方面都起着重要作用。融化行为是冰淇淋最重要的质量指标之一，考虑到食用过程中和口中发生的现象。随着热量渗透到冰淇淋中，冰晶融化，水扩散并与血清相混合，血清相可以通过剩余的结构排出²。快速融化的产品不利于舒适的饮食，但也不利于保证更高的抗热冲击性。然而，慢融产品也表明配方中存在一些缺陷¹。众所周知，冰淇淋的微观结构是导致融化特性^{的原因 3}，但迄今为止已经发表了相反的结果，表明关于微观结构因素对融化影响的了解仍然有限⁴。因此，需要更多的研究来阐明熔融机制，这在新配方的设计中也至关重要³。

熔化行为通常通过重量法进行评估，并以开始时间和熔化速率表示⁵.将给定部分的冰淇淋放在受控温度柜中的金属丝网上，并记录融化产品的重量。从重量-时间曲线中，可以突....

研究方案

1. 熔融试验的实验设置和程序

1. 冰淇淋样品制备
   1. 选择固定体积和形状的透明杯子，带盖。剪下两条宽约 2 厘米的长条烘焙纸，然后借助纸胶带将它们固定在杯子的内壁上，在底部形成一个十字。首先用抹刀将冰淇淋样品装满杯子。
      注意： 在开始之前，请确保冰淇淋的温度在 -7 °C 到 -12 °C 之间，以便它可以在杯子内涂抹。注意在杯子填充过程中不要产生空隙，定期检查杯子的透明度。
   2. 当杯子装满时，用抹刀轻轻拉出多余的冰淇淋，形成光滑平坦的表面。用盖子盖上杯子，将样品在 -30 °C 下储存至少 24 小时。
   3. 分析前，将样品在 -16 °C 下放置 24 小时。
2. 熔解试验和图像采集的设置
   1. 将恒温柜设置为 20 ± 1 °C。 将数字秤插入机柜中，并将其连接到带有软件的计算机，以将重量记录为时间的函数。
   2. 将量筒放在数字秤上并重置重量。在圆筒上放置一个悬挂漏斗，以帮助收集融化的冰淇淋。熔解试验的设置如图 2 所示。
      注意： 漏斗应悬挂在圆柱体上，以避免超过数字刻度的满量程。为避免在分析开始时样品定位过程中漏斗不稳定，应将其固定在圆柱体上方的橱柜架上。
   3. 将带三脚架的相机设置在柜门前规定的高度和距离，以获....

讨论

拟议的 CVS 除了可视化融化过程外，还可以计算冰淇淋样品在融化过程中的形状和面积保留指数。它可以与用于评估冰淇淋融化行为的传统重量法⁵ 相结合，以获得与冰淇淋外观相关的结果。这一点非常重要，因为消费者还根据产品的视觉外观来评估其质量，而在融化过程中保持形状的能力与冰淇淋的成分和结构有关 ^1,3

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cabinet	Cavallo s.r.l.	FTX700	Location for the melting test
Digital camera	Sony Group Corp	DSC-S650
Digital scale	Gibertini Elettronica	EU-C 4002 LCD
ImagePro Plus 7.0	Media Cybernetics, Inc	N/A	Image analysis elaboration software
Microsoft Excel	Microsoft	N/A	Data and graphical elaboration
Scalecom	Gibertini Elettronica	N/A	Digital scale software acquisition
Tripod	Manfratto	#055