오늘날 과일의 숙성도를 테스트하는 장비는 비싸거나 많은 자원을 낭비하게 만듭니다. ams OSRAM이 개발한 신기술은 저렴한 가격에 고성능의 휴대용 대안 솔루션입니다.
농업에서 가장 어려운 문제 중 하나는 과일 수확 시기를 정확히 판단해 바다와 대륙을 가로질러 판매국에 도착한 후 완전히 익은 상태로 슈퍼마켓에서 판매되도록 하는 것입니다.
오늘날 재배자들은 부피가 크고 무겁고 종종 수천 달러의 비용이 드는 전문 테스트 기구로 숙성도를 테스트합니다. 시장은 밭이나 과수원에서 쉽게 사용할 수 있는 소규모 재배농가와 대형 재배농가에 적합한 작고 저렴한 솔루션을 요구하고 있습니다.
이에 ams OSRAM은 근적외선(NIR) 분광법을 사용하여 과일과 다른 농작물의 당분과 건조 물질 함량을 측정하는 시연 시스템을 개발했습니다. 회사의 세계적인 센서와 LED 기술에 기초하여 ams OSRAM 솔루션은 100달러 미만의 가격에 어디에나 배치할 수 있는 휴대 가능한 테스트 장비의 기반이 될 수 있습니다.
오늘날 과일 숙성 검사: 비싸고 파괴적
키위와 아보카도의 예를 들면 과일 작물 재배자들의 문제는 과일이 소비자들에게 도달하기 전에 운송되는 거리입니다. 재배자는 농작물이 슈퍼마켓에 진열되기 전에 충분히 익을 수 있는 시간을 충분히 확보하여 수확을 해야 합니다.
농부는 숙성도를 측정하기 위해 성장하는 과일의 당분 함량(BRIX)과 건조 물질 함량(DMC)을 관찰합니다. 오늘날 과수원과 과일 유통 센터에서 BRIX와 DMC를 측정하기 위해 가장 흔히 사용되는 기술은 비싸거나 과일 낭비가 심합니다. 많은 재배자들이 저가의 굴절률 측정기를 사용합니다. 이 장치를 사용하기 위해서는 과일을 잘라 열고 주스를 측정해야 합니다. 이러면 해당 과일은 폐기되며 판매할 수 없습니다.
NIR 분광법은 이러한 낭비를 방지하는 대안 솔루션입니다. NIR 분광계에서 광대역 NIR 방출기는 과일의 표면을 비춥니다. 오늘날 우리의 경우 키위, 아보카도 또는 토마토는 다양한 방식으로 파장 스펙트럼을 반사하거나 흡수하여 분광기로 포착하여 애플리케이션별 소프트웨어로 분석된 고유한 광학적 신호를 생성합니다.
굴절계와는 달리 NIR 분광법은 과일을 손상시키지 않습니다. 그러나 오늘날 분광법에 사용되는 제품은 휴대용 또는 실험실급 분광기로 가격은 보통 1,000달러입니다. 이는 오늘날 BRIX와 DMC 측정기기가 대규모 과수원과 시설에도 적게 도입되어 있음은 물론, 많은 중소 규모의 가정 농가에는 전혀 도입할 수 없음을 의미합니다. 그래서 대부분의 과일이 테스트를 받지 않으며, 테스트를 받은 과일은 결코 소비자에게 도달할 수 없습니다.
제한된 수의 과일만 테스트되기 때문에 공급망은 과일 숙성도에 대한 불완전한 정보에 따라 운영됩니다. 이것은 과일의 총 가치를 감소시키며 일부 과일은 매장에 도착하기도 전에 익어 보통 파괴되기 때문에 지속 가능성에 대한 우려를 제기합니다.
칩 규모의 혁신적인 스펙트럼 감지
ams OSRAM은 과일 테스트를 위한 우수한 NIR 분광계를 위한 시연 디자인을 개발했습니다. 이 개발은 구 OSRAM Opto 반도체와 ams 광학 센서 사업부 사이의 분광법 분야에서 수년간의 협력을 통해 이루어졌습니다. 새로운 설계는 분광기 내부의 기존 기술을 고급 광학 반도체인 Oslon P1616 SFH4737, 광대역 NIR 방출기, 그리고 64채널 NIR 분광기 IC(6.6mm x 6.0mm x 2.2mm 크기)로 대체합니다. 이것은 ams OSRAM 시스템이 작고, 가볍고, 휴대할 수 있다는 것을 의미하며 상업용 과일 테스터 제품의 가격이 일반 사용자가 감당할 수 있을 정도로 떨어질 수 있습니다.
ams OSRAM의 과일 숙성도 테스트기 프로토타입
이 혁신적인 설계는 오늘날 시장에 출시된 신뢰할 수 있는 NIR 분광계와 비슷한 수준의 성능을 유지하면서 비용을 획기적으로 절감합니다. 정확한 NIR 분광법을 위해서는 광대역 NIR 방출기와 서로 다른 파장의 NIR 빛을 정밀하게 구별하는 센서가 필요합니다. Oslon P1616 SFH 4737 방출기는 650-1050nm의 넓은 파장 범위를 가지며, 피크 또는 트로프가 왜곡되지 않는 안정적인 전력 분배를 제공합니다. 단 1.6mm x 1.6mm x 0.9mm로 분광기 용도를 위한 세계에서 가장 작은 NIRED이며 750~1050nm 파장 범위에서 높은 감도와 선택성을 제공하는 스펙트럼 센서의 이상적인 파트너이기도 합니다.
센서의 스펙트럼 측정은 전용 화학 분석 모델에 의해 후처리되어 BRIX 및 DMC 값을 생성합니다. 아래 그래프는 ams OSRAM 시연 시스템이 수천 달러의 비용이 드는 기준 기기의 결과와 비슷한 측정 결과를 산출한다는 것을 보여줍니다.
현재(위) 재배자가 사용 중인 테스트 기기와 ams OSRAM 시연 설계(아래)에서 측정한 결과 ams OSRAM 시스템이 유사한 정확도를 달성함을 알 수 있습니다.
실시간 숙성도 측정
저비용 고성능 ams OSRAM 시스템은 재배자, 유통업체 및 소매업체들이 공급망의 모든 단계에서 숙성도 테스트를 수행할 수 있는 새로운 미래를 열어줍니다. 언젠가 스마트폰에 내장된 NIR 분광계로 소비자들이 선반에 있는 농산물의 숙성과 영양 성분을 측정할 수 있는 날이 올지도 모릅니다.
ams OSRAM의 비전은 과일 숙성도에 대한 스펙트럼 테스트가 매우 저렴해져 여러 테스터를 1000m2당 하나 정도 동일 과수원에 설치함으로써, 같은 과수원에 있지만 서로 다른 햇빛, 습기 및 대기 온도에 노출되는 농작물에 대한 실시간 숙성도 데이터를 제공할 수 있게 되는 것입니다.
정확한 숙성도 검사의 보급은 또한 재배자와 송하인이 과일의 수확과 출하를 정확하게 결정할 수 있게 함으로써 더 많은 농산물이 최적의 상태로 매장 선반 위에 올라가 식품 낭비를 극적으로 재배자와 마케터에게 과일의 가치를 높일 수 있게 할 것입니다
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