De rol van glans in het visuele voorkomen van bepaalde voedingsproducten
Glans hoort bij de natuurlijke ‘look’ van bepaalde groenten, fruit, chocolades, viennoiserie etc. Het heeft een invloed op de kleurperceptie van een voedingsproduct en het staat verder in relatie met de samenstelling, afwerking en morfologie van een voedingsproductoppervlak. Glans ‘weerspiegelt’ vaak ook de versheid en intactheid van dergelijke voedingsproducten. De consument gaat in zijn kwaliteitsbeoordeling dan ook in zekere mate af op de glans van deze voedingsproducten. Ook voor verpakkingen van bepaalde voedingsproducten is glans belangrijk. Kortom, voor de voedingsindustrie is het interessant om glans te kunnen meten.
Glans meten
Glans is een optisch fenomeen dat men kan omschrijven als het vermogen van een oppervlak om gericht licht te reflecteren. Glans wordt standaard gemeten door een constante lichtbundel onder een bepaalde invalshoek op het oppervlak van een voorwerp te richten en vervolgens de hoeveelheid licht te meten die weerkaatst wordt volgens de spiegelreflectie hoek (hoek van inval = hoek van terugkaatsing). De intensiteit van de invallende lichtbundel wordt daarbij afgesteld in functie van de materiaaleigenschappen van het object en de invalshoek.
Glans hangt sterk af van de hoek waarmee een object wordt aangekeken. Als men loodrecht naar een object kijkt kan het nauwelijks glans hebben, maar als men daarentegen langs het object kijkt, kan men een glans waarnemen. Dit komt omdat er bij grotere invalshoeken meer licht wordt weerkaatst. Bijgevolg worden grotere invalshoeken (bv. 75° of 85°) toegepast voor het meten van zwak glanzende (matte) objecten en kleine invalshoeken (bv. 20°) toegepast voor het meten van sterk glanzende objecten. Glansmetingen bij een hoek van 60° blijken algemeen gezien het best overeen te stemmen met de visuele beoordeling van glans. Deze wordt dan ook voorgeschreven door de ‘American Society for Testing and Materials’ (ASTM) in methode ASTM D523. |
Het hogervermelde principe van glansmeting functioneert perfect voor het bepalen van glans van vlakke oppervlakken. Voor dit soort toepassingen werden er standaard methodes zoals bijvoorbeeld. ASTM D523 uitgewerkt. Op substraten in grafische applicaties (types papier) worden glansmetingen standaard uitgevoerd volgens de ISO 8254-1, TAPPI methode. De standaard voor het meten van de glans bij verflagen is ISO 2813.
Om glansmetingen te standaardiseren worden glansmeters gekalibreerd tegen een zwarte glas standaard met een brekingsindex van 1,567. De meetwaarde bij deze standaard wordt gelijkgesteld met 100 glanseenheden (gloss units – GU). Materialen met hogere brekingsindexen glanzen sterker en resulteren in glanseenheden > 100 GU. Sommige metalen met hoge reflectie eigenschappen bereiken glans waarden tot 2000 GU. |
Er bestaan verschillende commerciële toestellen die werken volgens hoger geschetste principe. Deze werden in de eerste plaats ontwikkeld voor de papier-, verf-, kunststof- en metaalindustrie. De meeste modellen liggen makkelijk in de hand en worden ook in de voedingsindustrie als basisinstrument gebruikt om glansbepalingen uit te voeren. Men moet er zich echter van bewust zijn dat ze enkel correct kunnen toegepast worden op vlakke en homogene stalen.
Glans meten van voedingsproducten met gebogen of ongelijkmatige oppervlakken
Gebogen of ongelijkmatige oppervlakken stellen glansmetingen volgens de spiegelreflectie methode voor problemen. Er bestaat geen standaard methode voor, maar aangepaste benaderingen werden de afgelopen jaren ontwikkeld en uitgetest. Zo zijn er tegenwoordig commerciële glansmeters op de markt die glans bij wijze van spreke ‘puntgewijs’ (4 à 6 mm2) kunnen opmeten. Een andere mogelijkheid is om glans te meten door de hoeveelheid reflecterend licht (volgens hoek van inval = hoek van terugkaatsing) te vergelijken met de hoeveelheid verstrooid licht (wat te zien is bij andere hoeken dan de hoek van terugkaatsing). Omgekeerd kan ook: gebruik makend van een spiegelende en een diffuse lichtbron het verschil in gemeten intensiteit gebruiken als glansindicator. Deze laatste methode wordt bijvoorbeeld gebruikt om de glans van aardbeien te vergelijken (bron: VCBT). Bij toepassing van dergelijke glansmeters op kromme oppervlakken van voedingsproducten dient met deze apparaten gemeten te worden op dezelfde plaats/hoek (een vast meetpunt). Voor inline metingen is dit een uitdagende taak en is een combinatie met beeldverwerking onontbeerlijk. Bedrijven die hier interesse in hebben kunnen contact opnemen met Sensors For Food om de haalbaarheid na te gaan.
Een interessante benadering, die zich nog in onderzoeksfase bevindt, is om reflectie op te meten met een digitale camera (Figuur 1). De camera registreert pixel per pixel de intensiteit van het weerkaatsende licht. Via beeldverwerking worden deze signalen omgrekend naar goniofotometrische grafieken die de lichtintensiteit uitzetten ten opzichte van de afstand van het centrale punt van reflectie. Hoe smaller de breedte van deze curve, hoe hoger de glanswaarde. Immers, hoe lager de hoeveelheid verstrooid licht, hoe hoger de glans. Verder bleek uit een studie van Mendoza et al. (2010) dat de maximale intesiteitswaarde (MI) in het pixelbeeld (MI index) gelijke waarden vertoonde voor vlakke en gekromde vlakken op alle glanswaardes. Dit valt te verklaren door het feit dat die MI pixel zich vaak in het centrum van het gereflecteerde licht bevindt en dus minder tot niet beïnvloed wordt door kromming. Dit biedt perspectieven om glans van uitdagende voedingsproducten op een geautomatiseerde manier te kunnen meten.
Figuur 1: Glansmeting met behulp van een digitale (CCD) camera. Wit licht wordt op het topje van een stuk fruit ingestraald onder een vooraf bepaalde hoek. De camera meet de reflectie pixelgewijs op. De verdeling van de lichtintensiteit over de pixels geldt als maat voor de breedte van de glansvlek. [Bron: Mendoza et al. (2010)].
Nuttige links
- VIGC - Het Vlaams Innovatiecentrum voor Grafische Communicatie biedt expertise en diensten aan ivm het meten van glans op grafische producties (papier, verpakkingen,…). Contact: Fons Put
- VCBT: glansmetingen op groenten en fruit
- Sensors For Food Dienstverlening: bent u op zoek naar informatie over sensoren in de voedingssector of heeft u een specifiek probleem? Laat het dan weten via het Sensors For Food aanspreekpunt.
Bronnen
- Sensors For Food – veelgestelde vragen
- Mizrach, A., Lu, R., Rubino, M. (2009). Gloss evaluation of curved-surface fruits and vegetables. Food Bioprocess Technol, 2, 300–307.
- Mendoza, F., Dejmek, P., Aguilera, J.M. Gloss measurements of raw agricultural products using image analysis. (2010). Food Research International, 43, 18-25.
Acknowledgements
Met dank aan Filip Delport voor het opzoekwerk rond glans sensoren in het kader van de Sensors For Food dienstverlening.
