臺科大與工研院聯手開發鮮度感測器,透過AI分析介電係數來預測食物腐敗程度

工研院生醫所與臺灣科技大學研究團隊合作,開發用來量測食物腐敗狀態的「鮮度感測器」,其技術原理,是將感測器放置在食物包裝上,透過電磁波感應物質電磁共振的狀態,來取得食品的介電係數值;接著,將量測的結果無線傳回雲端資料庫,透過AI演算法比對分析,就能取得該食品的腐敗程度,再由系統就會回傳資訊給使用者。

食物擺放越久,水分會流失越多,透過介電係數可以得知其品質的下降,而且,同種食品在不同保存環境下,其介電係數不一樣。因此,工研院生醫所蕭宗益表示,鮮度感測器的晶片在進行感測時,需要先透過演算法將環境變因校正回標準狀態,再進行介電係數的量測;而量測到介電係數是二維的兩個數值,分為實部和虛部,透過演算法與資料庫比對分析後,能夠預測出該食品的腐敗程度,如該塊牛肉已經腐敗10%,還能在室溫下放置2~3小時,冷凍庫則能存放5天等。

此外,透過介電係數的量測,還能檢測液體的純度,比如說一瓶威士忌酒精濃度的精確數值、是否有摻雜假酒,牛奶是全脂還是脫脂牛奶,蜂蜜是否摻雜假蜜等都能辨識。

不過,儘管每種食品的介電係數值不會重複,但可能極為接近,因此,使用者在測量食品前,需要先輸入該食品的品項,系統再根據資料庫中該品項的數值來分析;目前,工研院生醫所也積極建立介電係數資料庫,比如較高單價的雞肉、豬肉、牛肉、魚肉,以及不同品牌與濃度的酒、牛奶等的介電係數,都在陸續蒐集建置中。

蕭宗益表示,工研院也測試這款鮮度感測器的精確度,將其量測到的介電係數值,與百萬等級的網路分析儀(VNA)所測得的值來做比較,測試誤差小於5%,也就是說,未來鮮度感測器商品化後,就能用更低成本與可攜性高的裝置來測量介電係數,包括製造業的品管、物流業的監控、零售業的庫存、消費者的家電等,都是適合應用的場域,再根據不同的應用場景,隨之改變App的介面與功能。

目前,國內外尚未有透過介電係數測食品腐敗程度的應用,蕭宗益也指出,這種測量方式的好處,是能在不需破壞食品包裝的情況下測量,且能重複使用。其他產品,比如日本有可辨識新鮮度的智能變色標籤,在食材逐漸不新鮮時產生氨氣時,標籤將根據氨氣濃度的變化來變色,但標籤會隨著包裝拆下而丟棄;或是能聞出食品腐敗氣味的電子鼻,卻需要破壞食物包裝才能檢測新鮮度等,是現今市面上較常見的應用。

左側是鮮度感測器,前端是用來感測介電係數的晶片,直接放置在食品包裝上即可;右方則為量測食物是否腐敗的App,大致分為肉類、魚類、酒類、牛奶等四種食品。

原文來自 iThome Online