Til innholdet

Prosjektnummer

901668

Prosjektinformasjon

Prosjektnummer: 901668
Status: Pågår
Startdato: 01.02.2021
Sluttdato: 31.12.2022

Utvikling, kalibrering og verifisering av håndholdt vannmåler for klippfisk og saltfisk

Vanninnhold i klippfisk er en viktig parameter som definerer kvalitet på klippfisk til eksport. Det har tidligere vært uttrykt behov for en hurtig og ikke-destruktiv metode for måling av vanninnhold i klippfisk siden denne vil kunne brukes til prosesskontroll ved tørking, kvalitetssortering og til kontroll av vanninnhold ved eksport. I 2002 finansierte FHF og Forskningsrådet prosjektet “Objektiv hurtigmåling av vanninnhold i klippfisk – utvikling av metode basert på nær-infrarød spektroskopi” (FHF-442012) (Forskningsrådets prosjektnr. 156303) der ulike måleprinsipper ble evaluert:
1) nær-infrarød spektroskopi (NIRS)
2) kjernemagnetisk resonans (NMR)
3) forholdet mellom vekt og volum ved bruk av vekt og kamera
4) kapasitansmålinger
NIRS ga de beste resultatene, men det fantes da ikke egnet instrumentering for måling på hel klippfisk.

I 2004 finansierte så FHF prosjektet “Forsøk med vannmåling av saltfisk” (FHF-443163) for å få utviklet et instrumentelt system for online vannmåling i klippfisk. Dette FoU-arbeidet endte opp i et prototype-instrument basert på NIRS (Wold, 2004). Instrumentet ble utviklet i et samarbeid mellom Nofima og SINTEF Digital og baserte seg på såkalt avbildende spektroskopi der man i tillegg kunne måle relativt dypt inn i fisken. Systemet fungerte bra og oppnådde målenøyaktighet i området ±0,8–1,5 %-poeng, avhengig av type og størrelse på fisken. Dette var vesentlig bedre nøyaktighet enn det man får ved manuell vraking (±2,5 %), dessuten var metoden objektiv og svært rask (mulighet for minst 1 fisk i sekundet). Begge metoder ble sammenlignet med den etablerte tverrsnittsmetoden i matstandarden Codex Stan 167-1989.

Sluttrapporten konkluderte med at metoden egnet seg godt for måling av vanninnhold i klippfisk og bedriften Titech Visionsort (senere QVision) kunne raskt levere instrumenter som kunne tas i bruk. Metoden ble tatt i bruk av et par produsenter, men utstrakt bruk i næringen ble det ikke. Det var ulike grunner til dette. Da måtte fisken uansett vrakes manuelt og behovet for en instrumentell metode ble mindre. QVision og Nofima jobbet i perioden 2008–2010 med å kalibrere og teste ut instrumentet, og FHF finansierte et nytt prosjektet “Evaluering av online målinger av vanninnhold i klippfisk og saltfisk”(FHF-900527) for å vurdere kapasitet og nøyaktighet av målinger sammenlignet med andre tradisjonelle laboratorieanalyser og manuell vraking. Selv om resultatene var tilfredsstillende (raske målinger med en nøyaktighet på ±1.3%), hadde ikke næringen investeringsgrunnlag nok for å implementere systemet i produksjonen.

Det utviklede instrumentet – som ble overtatt av TOMRA Sorting Solutions – ble videreutviklet for industrielle målinger på mat og er i dag i bruk over hele verden for måling av fettinnhold i kjøtt (Wold et al., 2011), matinnhold i krabber (Wold et al., 2010), fett og pigment i laksefileter (ElMasry & Wold, 2008) og protein og vannbinding i kyllingfileter (Wold et al., 2017). Systemet er det nyeste og mest avanserte (“state-of-the-art”) innen industrielle NIRS-målinger på komplekse matvarer, og Nofima har vært med å utvikle alle de nevnte kommersielle anvendelsene. Systemet er altså kommersielt tilgjengelig, men siden det er gjort endringer på instrumentet, så må det testes og kalibreres for vanninnhold i klippfisk på nytt. Endringene som ble gjort på instrumentet var for å kunne håndtere høyde/tykkelsesvariasjoner bedre på prøvene (spesielt kjøtt). Disse forbedringene vil trolig være gunstig også for måling av klippfisk siden klippfisk varierer i tykkelse og av og til kan være bøyd, noe som kan gi store variasjoner i avstand mellom fisk og sensor.

Det å gjøre gode NIRS-målinger på klippfisk som gir riktig gjennomsnittlig vanninnhold er krevende av flere årsaker:
• Man må måle dypt inn i fisken (12–15 mm).
• Fisken er ofte dekket av et lag med salt som forstyrrer målingene.
• Fisken varierer mye i størrelse og fasong.
• Vannet er ujevnt fordelt i fisken:
   1. Den er tørr på overflata og fuktigere inni.
   2. De tynne delene av fisken er tørrere enn de tykke delene.
   3. Vanninnholdet kan også variere mye innen tjukkfisken på samme fisk. 

Det at det er store variasjoner i vanninnhold internt på samme fisk er nylig dokumentert også i sluttrapporten til prosjektet “Dokumentasjon av vanninnhold i klippfisk og saltfisk for eksport til Brasil (CLIPTURE)” (FHF-901638) (Reboredo, 2020). Dette understreker hvor viktig det er at både referansemetoden og en hurtigmetode får med seg denne variasjonen. I tillegg illustrerer ​en artikkel av Wold et al. (2006) viktigheten av representative målinger med NIR-målinger på klippfisk for å oppnå god nøyaktighet. 

En håndholdt metode kan ha noen fordeler: Et slikt instrument vil trolig være enkelt å ha med seg og det kan være fleksibelt i bruk. Det kan brukes ulike steder i produksjonen. Trolig vil det også være billigere enn en industriell skanner.

En ulempe med et slikt instrument er at det høyst sannsynlig vil måle punktvis og ikke få med seg den variasjonen som er i vanninnhold rundt om på fisken. Dette kan trolig kompenseres for ved å måle på mange punkter på hver fisk og på den måten få en representativ gjennomsnittsmåling. Man må huske på at formålet med vannmålingene ikke er å få en cirka-måling med stor unøyaktighet. En annen utfordring med et håndholdt NIR-instrument er at det neppe finnes noen kommersielle instrumenter som er egnet for klippfisk. Det finnes en rekke ulike NIR-instrumenter, men disse baserer seg på refleksjonsmålinger – det vil si at de måler på overflaten av fisken der den er tørr og rik på salt. For å oppnå gode målinger må man måle i såkalt interaktans, der lyset som måles helst har vært 12–15 mm inn i fisken.

Dette prosjektet følger opp utviklingsarbeid som ble gjort i perioden 20052010. Utvikling av hurtige og ikke-destruktive målemetoder for matkvalitet er strategisk viktig for Nofima.

Nofima og SINTEF Smarte Sensorsystemer er partnere i det nylig oppstartede Senter for forskningsdrevet innovasjon (SFI) Digital Food Quality (DigiFoods), ledet av Nofima. Formålet med DigiFoods er å utvikle nettopp velfungerende hurtigmetoder for måling av matkvalitet. Dette prosjektet vil ligge tett opp til andre aktiviteter i dette senteret og kan få nytte av det. Det vil også øke sjansen for å komme frem til et system som også kan brukes til andre anvendelser, som igjen vil øke sjansen for en vellykket eventuell kommersialisering.
​Hovedmål
Å utvikle og teste et håndholdt instrument for måling av vanninnhold i klippfisk.

Delmål
1) Å evaluere og sammenligne ulike teknologialternativer for måling av vanninnhold i klippfisk.
2) Å videreutvikle og kalibrere den mest egnede metoden.
3) Å verifisere bruk og nøyaktighet under industrielle forhold.
​Metoden kan brukes til rask og ikke-destruktiv måling av vanninnhold som muliggjør:
Prosesstyring: fisk som ikke er tørr nok kan tørkes mer. Man kan effektivt lære mer om optimale tørkeprosesser.
Kvalitetssortering: Man kan sørge for optimal sortering av produkter til ulike kunder og markeder i henhold til de ulike krav og spesifikasjoner som finnes. Dette kan gjøres mer effektivt og nøyaktig enn det som er mulig i dag.
Kvalitetskontroll: Vanninnhold kan kontrolleres før eksport slik at man unngår reklamasjoner og straffetoll.

Både en industriell skanner som effektivt kan måle store kvanta med tilhørende automatisk sortering og et håndholdt instrument for stikkprøver og målinger rundt i prosess kan være nyttige og muligens også utfylle hverandre i brukernytte.
​Prosjektet deles opp i tre faser, der innholdet i fase 2 avhenger av resultatene fra fase 1. Det er hensiktsmessig å legge opp prosjektet slik, siden det ikke er opplagt hva slags målemetode som vil være gunstigst for klippfisknæringen.

Fase 1: Evaluering av ulike teknologialternativer
I denne fasen av prosjektet skal det evalueres fem ulike teknologier som alle kan egne seg til rask måling av vanninnhold i klippfisk.

Nofima vil sammenligne nøyaktighet, hurtighet og brukervennlighet. Forsøket vil også gi mye informasjon om hvordan et eventuelt håndholdt instrument bør designes best mulig og også om hvordan det må brukes for å oppnå ønsket nøyaktighet. De spektroskopiske målingene er raske å utføre, så det er bedre å ta med ett instrument for mye i disse undersøkelsene enn å utelate potensielle kandidater. Alle målemetoder vil evalueres for muligheten til å måle vanninnhold i henhold til valgt referansemetode.

Fase 1 av prosjektet vil avsluttes med en oppsummerende rapport og en presentasjon for referansegruppen. Vi vil sammen med referansegruppen diskutere og bestemme retningen på fase 2. Valg av løsning må baseres på nøyaktighet, hurtighet og brukervennlighet. Ikke minst må muligheten/sannsynligheten for tilgang til et kommersielt instrument vektlegges. En løsning som ikke kommersialiseres har liten nytteverdi i næringen. En kost-nytte-vurdering vil gjøres for de ulike alternativer. 

Fase 2: Utvikling av nytt instrument. Videreutvikling av teknologi basert på resultater i fase 1
Fase 2 er åpen og avhenger av resultatene fra fase 1. Uansett løsning, så vil man kalibrere instrumentet for måling av vanninnhold i klippfisk. Rundt 60 klippfisk av torsk og 60 av sei i ulike størrelser vil inngå i dette arbeidet. Valg av referansemetode(r) besluttes på grunnlag av næringens behov. Gangen i kalibreringsarbeidet vil bli som under fase 1, bortsett fra at man vil bruke kun ett instrument.

Fase 3: Verifisering av instrument under industrielle forhold
Dette går ut på å teste instrumentet utviklet i fase 2 med hensyn på nøyaktighet på et større antall fisk der målinger gjøres under realistiske forhold i bedrift. Dette gjøres i samarbeid med deltakende bedrifter.

Nofima og SINTEF Smarte Sensorsystemer er partnere i det nylig oppstartede Senter for forskningsdrevet innovasjon SFI Digital Food Quality (DigiFoods). Formålet med DigiFoods er å utvikle velfungerende hurtigmetoder for måling av matkvalitet. Dette prosjektet vil ligge tett opp til andre aktiviteter i dette senteret. Det vil også øke sjansen for å komme frem til et system som også kan brukes til andre anvendelser, som igjen vil øke sjansen for en vellykket eventuell kommersialiserin​g, så det kan bli viktig å beskytte tekniske detaljer med tanke på IPR og kommersialisering.
​Formidling av resultatene vil skje i bransjefora bl.a. i FHFs sine hvitfisk -og klippfiskseminarer. Formidling skal spres ut i relevante media, i form av faktaark og som populærvitenskapelig artikkel.
keyboard_arrow_up