METHOD OF AUTOMATED LUMINESCENT CONTROL OF POTATO SUITABILITY IN FOOD PRODUCTION
Authors: БЕЛЯКОВ М.В. 
Published: September 2023

Для определения качества продукции в пищевой промышленности необходима разработка неразрушающих и экологически безопасных методов, в том числе оптических люминесцентных. Целью данной работы является разработка фотолюминесцентного метода контроля дефектов картофеля – соланизации и почернения – при изготовлении пищевых продуктов. Для исследования из общей партии картофеля отбирали клубни без дефектов и клубни с почернением и соланизацией. Измерения проводили на основе аппаратно-программного комплекса: многофункциональный спектрофлуориметр «Флюорат-02-Панорама», компьютер с установленным программным обеспечением Panorama Pro и внешняя камера для исследуемых образцов. Измеряли спектры возбуждения (поглощения) при синхронном сканировании, а на их основе – спектры фотолюминесценции. Рассчитаны интегральные параметры спектров. Установлено, что спектры возбуждения расположены в спектральном диапазоне 220–550 нм. Выявлены два наиболее выраженных максимума возбуждения: коротковолновый на длине волны λв, к = 296 нм и длинноволновый на длине волны λв, д = 331 нм. Соланизированный и почерневший картофель возбуждался излучением существенно хуже как во всем исследованном диапазоне, так и на отдельных участках. Качественно результаты фотолюминесценции определяются результатами возбуждения: наибольший спектр характерен для срезов здоровых клубней, ниже спектры для соланизированных, а срезы почерневших клубней практически не люминесцируют. Коротковолновая люминесценция по пиковым значениям фотосигнала превышает длинноволновую в 5,8; 7,3 и 4,5 раза для срезов неповрежденных, соланизированных и почерневших клубней соответственно. Метод автоматизированного контроля непригодного картофеля включает помещение клубней в темную светозащищенную камеру, возбуждение люминесценции путем освещения клубней излучением источников с длиной волны, близкой к 296 нм, и регистрацию сигнала фотолюминесценции с его последующим усилением и анализом, на основании которого выносится решение о пригодности клубня для дальнейшей переработки. Предлагаемый метод может быть использован на этапе инспекции в технологии производства крахмала и продуктов из картофеля.
To determine the quality of products in the food industry, it is necessary to develop non-destructive and environmentally friendly methods, including optical luminescent ones. The purpose of this work is to develop a photoluminescent method for monitoring potato defects – solanization and blackening – in the manufacture of food products. For the study, tubers without defects and tubers with blackening and solanization were selected from the total batch of potatoes. The measurements were carried out on the basis of a hardware-software complex: a multifunctional spectrofluorimeter «Fluorat-02-Panorama», a computer with installed Panorama Pro software, and an external camera for the samples under study. We measured the excitation (absorption) spectra during synchronous scanning, and based on them, the photoluminescence spectra. The integral parameters of the spectra are calculated. It has been established that the excitation spectra are located in the spectral range 220–550 nm. Two most pronounced excitation maxima were revealed: a short-wavelength one at a wavelength λw, k = 296 nm, and a long-wavelength one at a wavelength λw, d = 331 nm. Solanized and blackened potatoes were excited by radiation much worse both in the entire studied range and in individual areas. Qualitatively, the results of photoluminescence are determined by the results of excitation: the largest spectrum is typical for sections of healthy tubers, the spectra are lower for solanized ones, and sections of blackened tubers practically do not luminesce. The short-wave luminescence in terms of peak values of the photosignal exceeds the long-wave luminescence by 5,8; 7,3 and 4,5 times for sections of intact, solanized and blackened tubers, respectively. The method of automated control of unsuitable potatoes includes placing the tubers in a dark, light-protected chamber, excitation of luminescence by illuminating the tubers with radiation from sources with a wavelength close to 296 nm, and recording the photoluminescence signal with its subsequent amplification and analysis, on the basis of which a decision is made on the suitability of the tuber for further processing. The proposed method can be used at the stage of inspection in the technology of production of starch and potato products.