Інженери помістили у систему вентиляції електронний ніс, здатний визначати дим, концентрацію чадного газу і температуру, та навчили його визначати ступінь готовності курки-гриль. Його поєднали із машинним зором, навченим на фотографіях курки, щоб ніс міг поєднувати інформацію про зміни концентрації летких речовин із різними етапами смаження. Поки ніс може визначати готовність лише курячої грудинки, однак зі зміненими параметрами зможе слідкувати і за приготуванням, наприклад крилець, повідомляють дослідники у статті, опублікованій у журналі Food Chemistry.
GIPHY
Як пахне готова курка?
Ми не маємо спеціального рецептора, який відповідає за запах свіжезасмаженої курки, наприклад. Однак, якщо ви одного разу вже куштували таку і чули, як вона пахне, то мозок проаналізував певну послідовність молекул та нагадає вам враження коли ви знову відчуєте подібний запах. Підсмажена курка відрізняється характерним запахом, особливо під час приготування на грилі. Під час цього процесу курку піддають дії високої температури, яка провокує хімічні модифікації, що супроводжуються як виділенням виразного запаху, так і зміною зовнішнього вигляду продукту. Запах є результатом взаємодії білків, ліпідів та жирних кислот, а в основному реакції Маяра(вона відповідає і за скоринку на пирогах). Так при нагріванні з’являються летючі сполуки, наприклад, альдегіди, кетони, кислоти і спирти.
Чим «нюхає» електронний ніс?
Визначення ступеня готовності продуктів харчування залишається проблемою для автоматизації в кулінарії. Складність аромату можна оцінити за допомогою таких аналітичних методів, як газова хроматографія або мас-спектрометрія. Однак, вони набагато дорожчі та складніші у використанні за звичайні дискретні датчики, які використовуються в електронних носах. Вони по суті імітують нюхові системи ссавців, розрізняючи певні патерни запахів. Так у дослідженнях з використанням електронного носа для аналізу якості продуктів харчування, техніці вдалося розрізнити різні категорії сирів, перевірити банани на стиглість та ступінь готовності попкорну і вафель.
Щоб навчити електронний ніс відчувати запах смаженої, а головне готової курки, дослідники попередньо провели термогравіметричний аналіз, щоб зрозуміти, скільки летючих частинок взагалі зможе виявити ніс. Його оснастили його вісьмома датчиками, що визначають дим, алкоголь, чадний газ, температуру і вологість та помістили в систему вентиляції.
Навіщо інженери додали зір?
Однак електронний ніс, сприймаючи лише леткі сполуки, може ігнорувати інші атрибути їжи, такі як колір або зовнішній вигляд. І хоч вигляд є складною величиною для виміру, оскільки має безліч параметрів, її можна контролювати за допомогою комп'ютерного зору. Тому вчені фотографували різні етапи смаження курки, щоб алгоритм міг поєднати процеси, що супроводжують приготування. Результати показали, що електронний ніс може розрізняти профіль запаху смаженої курки, тоді як комп'ютерний зір може визначати зміни її кольору. Об'єднання цих двох методів дає більше можливостей для якісного визначення ступеня готовності, повідомляють вчені. Так під час експериментів, виявлені носом ароматичні та сірковмісні сполуки узгоджувалися із виявленою камерами втратою вологи під час приготування.
Найголовнішим етапом перевірки роботи системи стало порівняння із людськими оцінками. Так 16 учасникам досліду дали спробувати приготовану під наглядом носа курку та попросили перевірити її ніжність, соковитість, інтенсивність смаку, зовнішній вигляд і загальний ступінь обсмажування за десятибальною шкалою. Курка, яка готувалася протягом 10 хвилин найбільше сподобалася респондентам, і саме в цей час датчики фіксували найвищу концентрацію летких речовин. Однак, комп’ютерний зір та самі дослідники відносили курку до «добре приготованої» після принаймні 20 хвилин приготування задля безпеки споживання.