Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng chụp ảnh bức xạ kiểm tra mức độ sáp của trái dừa

Trái cây đang trở thành mặt hàng xuất khẩu quan trọng. Tuy nhiên, công tác chế biến sau thu hoạch đã bị bỏ qua, vấn đề phát hiện, phân loại, vận chuyển, bảo quản không được giải quyết, do đó mất lượng lớn số trái cây và rau quả. Để nâng cao giá trị gia tăng cho các sản phẩm này cần các nghiên cứu phát triển kỹ thuật, tiến hành nhiều giải pháp đồng bộ công nghệ sau thu hoạch, trong đó bao gồm các kỹ thuật đánh giá chất lượng và phân loại trái cây.

Ở Việt Nam, việc áp dụng các phương pháp Kiểm tra không phá hủy (NDT) vào lĩnh vực nông nghiệp còn khá mới mẻ. Đưa bất kỳ một công nghệ kỹ thuật nào vào ứng dụng trong nước, dù lớn bé, dù đơn giản hay phức tạp... thì ở các cấp độ khác nhau cũng cần phải được chuẩn bị, nghiên cứu thấu đáo, hiểu biết làm chủ khoa học công nghệ mới đem lại thành công, hiệu quả kinh tế xã hội.

Phương pháp chụp ảnh bức xạ cho phép sử dụng bức xạ tia X hoặc tia gamma xuyên qua các vật, khi truyền qua vật chất, bức xạ sẽ bị hấp thụ, lượng hấp thụ thay đổi phụ thuộc vào bề dày và mật độ của đối tượng kiểm tra tại điểm đi qua, sự thay đổi của bức xạ truyền qua này được phát hiện và ghi nhận sẽ tạo ra hình ảnh cấu trúc bên trong đối tượng. Vì vậy, sử dụng phương pháp kiểm tra này sẽ cho phép đánh giá chất lượng bên trong vật mà không thể nhìn thấy bằng mặt thường và không cần phải phá hủy mẫu. Tiếp cận, làm chủ và ứng dụng thành công công nghệ chụp ảnh bức xạ sẽ đem lại những giá trị, hiệu quả to lớn, góp phần mở ra khả năng cung cấp một công cụ hỗ trợ phân loại chính xác và tin cậy chất lượng sản phẩm, có giá trị thực tiễn, khoa học và đáp ứng nhu cầu thực tế.

Nhằm nghiên cứu thử nghiệm đánh giá chất lượng trái dừa sáp thông qua kiểm tra mức độ sáp của trái dừa bằng phương pháp chụp ảnh bức xạ. Xác lập cơ sở khoa học về kỹ thuật kiểm tra NDT hỗ trợ phân loại dừa sáp. Bước đầu nghiên cứu thăm dò khả năng ứng dụng công nghệ kiểm tra không phá hủy vào lĩnh vực mới, nhóm thực hiện đề tài của Trung tâm Đánh giá không phá hủy (NDE), Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam do ThS. Phạm Thị Lan Anh làm chủ nhiệm đã đề xuất đề tài: “Nghiên cứu thử nghiệm ứng dụng chụp ảnh bức xạ kiểm tra mức độ sáp của trái dừa”.

Trong khuôn khổ đề tài, những vấn đề tổng quát nhất về cơ sở lý thuyết, nguyên lý kỹ thuật của công nghệ chụp ảnh bức xạ ứng dụng trong nông nghiệp đã được khảo sát. Công nghệ chụp ảnh bức xạ điện toán (CR) với màng thu ảnh (IP) được nghiên cứu để đánh giá chất lượng trái dừa sáp thông qua đánh giá độ dày phần sáp của trái dừa. Các nghiên cứu thực nghiệm phòng thí nghiệm đã làm rõ khả năng và giới hạn của công nghệ giúp cho việc nghiên cứu thử nghiệm phân loại dừa sáp mang tính khả thi. Đồng thời hoàn thiện quy trình kiểm tra trái dừa sáp là cơ sở cho phép triển khai khả năng áp dụng vào thực tế.

Quá trình thực hiện đề tài và các kết quả nghiên cứu đạt được có thể rút ra một số kết luận chính sau:

- Hai hướng chiếu chính ảnh hưởng đến phân tích ảnh chụp bức xạ. Hướng chiếu dọc (A) cho cái nhìn tổng quát về phạm vi phân bố độ dày sáp. Hướng chiếu ngang (B) loại bỏ sự ảnh hưởng của nước dừa, thích hợp để phân biệt giữa các vùng trong khoang dừa, được dùng để xác định tương đối độ dày sáp dừa trên ảnh bức xạ.

- Sự kết hợp mức điện áp trong dải từ 70kV đến 90kV và liều chiếu từ 6mAs đến 25 mAs thu ảnh bức xạ hiển thị tổng thể các vùng và cấu trúc bên trong khoang dừa cho độ sắc nét, độ tương phản và độ xác định ảnh chấp nhận.

- Ảnh chụp bức xạ của những trái dừa sáp nhiều nước (dừa thường, dừa sáp loại 3) cho độ tương phản kém hơn so với những trái có ít hoặc không có nước (dừa sáp loại đặc biệt, loại 1 và loại 2). Vì vậy, nên sử dụng liều thấp đối với những trái ít nước hoặc không có nước và liều cao hơn với những trái nhiều nước.

- Sự đo đạc trên các ảnh chụp bức xạ thể hiện độ phân giải không gian thấp, tỉ số tín hiệu trên nhiễu thấp nhưng vẫn cho khả năng hiển thị độ tương phản cấu trúc tổng thể bên trong, phân biệt giữa các vùng mật độ thấp, trung bình và cao. Do đó, ảnh bức xạ đánh giá độ dày không cần độ nhạy cao, khả năng phân tích đánh giá không liên quan đến chuẩn IQI nên ảnh chụp không nhất thiết phải đạt yêu cầu chất lượng theo tiêu chuẩn như chụp với các vật liệu kim loại trong công nghiệp.

- Phương pháp chụp ảnh bức xạ nói chung và công nghệ chụp ảnh bức xạ điện 89 C b n nói riêng cho phép thu nhận dưới dạng ảnh số, dễ dàng sử dụng các ưu thế tiện ích của công nghệ thông tin để phân tích giải đoán ảnh, nhanh chóng truyền dẫn chia sẻ thông tin kết quả cũng như lưu trữ bảo quản.

- Phương pháp chụp ảnh bức xạ được sử dụng hoàn toàn có thể ứng dụng vào kiểm tra đánh giá chất lượng trái dừa sáp thông qua kiểm tra mức độ sáp dựa trên ảnh chụp thu nhận. Trong đề tài, nhóm thực hiện chọn tiêu chí phân loại dừa theo 4 nhóm trái với mức độ sáp khác nhau. Rõ ràng, dừa sáp loại 2 và loại 3 là rất phổ biến ở Việt Nam đúng theo như các báo cáo nghiên cứu đã công bố, dừa sáp loại 1 rất ít và nhóm dừa loại đặc biệt hầu như không có.

Các kết quả thu được khẳng định chụp ảnh bức xạ là một kỹ thuật NDT có khả năng đưa được vào lĩnh vực mới, lĩnh vực nông nghiệp để phân loại chất lượng sản phẩm dừa sáp. Đây sẽ là tiền đề nghiên cứu kiểm tra chất lượng bên trong các loại trái cây và sản phẩm nông nghiệp khác mà không cần phải phá hủy mẫu.

Để đề tài hoàn thiện hơn nữa, cần có các nghiên cứu sâu hơn về xây dựng liều chiếu chụp đối với từng loại cụ thể của trái dừa sáp. Ngoài ra, cần đầu tư thêm thiết bị máy móc gia công cơ khí để có thể chế tạo hệ thống cơ hỗ trợ phân loại dừa sáp trên dây chuyền mang tính khả thi, kiểm tra nhanh với chi phí rẻ. Đồng thời, có thể mở ra một loạt các hướng nghiên cứu mới như: Theo dõi sự phát triển của nội nhũ (sáp) bên trong trái dừa sáp từ khi nhỏ đến khi thu hoạch và lúc già dừa khô lại; So sánh giống cây dừa sáp qua đặc tính sáp ở các vùng trồng dừa khác nhau; Phát hiện khuyết tật như nứt trên bề mặt hoặc thối cuống của trái dừa sáp Bên cạnh đó, hứa hẹn nhiều ứng dụng tiếp tục được mở rộng về kiểm dịch kiểm soát chất lượng, phát hiện nhiễm vi khuẩn/sâu bệnh/các hư hỏng bên trong các loại hạt giống, trái cây..., các nghiên cứu giám sát chất lượng trong quá trình đóng gói thực phẩm đóng hộp... hỗ trợ phân loại nhanh chóng và chính xác mà ở Việt Nam còn khá mới mẻ.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17205/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)