瑞士布勒公司(Bühler AG)的新機器使用雲端能大海裡撈針 : 剔除受污染的不合格穀物

當我們在談論大海撈針這個諺語時,我們有沒有想過,這就如同在一車的穀物中挑起那些被感染的不良品?

黃麴毒素(aflatoxin)是一種有致癌性和劇烈毒性的化合物,常在黴變的穀物中產生,只要有一顆穀物感染,整倉的穀物即可能全數受汙染,這種致癌物嚴重甚至會奪走人類和動物的性命,更不用說在沒有及時發現感染的情況下不得不丟棄這些東西有多浪費。 黃麴毒素通常無法被看到,聞到或嚐得出來,即便在高溫情況下也可以存活下來, 即便受汙染的食材經過烹煮,也無法保障安全無虞。

瑞士布勒公司(Bühler AG)是全球領先的食品加工解決方案提供商,他們的食品安全官 Beatrice Conde-Petit 說:「黃麴毒素並不是一個家喻戶曉的名字,但它是造成全球最大痛苦的因素之一。 」「這是一種無聲的威脅。 你甚至不會知道自己正在中毒。」

由於消費者無法分辨他們的食物是否受到感染,所以種植者、收割者和加工者承擔了重責大任 – 他們得要對抗因為氣候變化而逐漸向北擴張的毒菌,這些氣候變化使作物更加脆弱且更容易受到感染。 也就是說,布勒工程師們開發的新玉米加工系統除了是自己創新挑戰的一部分,其更面臨重大的挑戰。

LumoVision 是一款由數據驅動的光學分類揀選系統,它連接雲端已進行數據分析,並使用強大的新型攝影鏡頭和紫外線照明尋找隱藏的感染物。 這個系統帶來非常重大的突破,並與企業欲減少浪費和提高食品安全性的使命相呼應,專案人員希望在年底前將此系統推向市場,這比一般產品的上市時間快了一倍,顯見市場需求。

根據國際糧食政策研究所 (International Food Policy Research Institute) 的說法,攝入高含量的黃麴毒素可以致命,長期接觸亦會導致嚴重的健康問題。每年約有 15.5 萬起新癌症病例是由黃麴毒素引發,這也是發展中國家人民罹患肝癌的主要原因。 在沒有食品安全監管機構的地區,有 5 億人正在遭受毒害。 如果孕婦吃了受污染的食物,那麼從子宮開始,毒素將影響孩子的身體和精神發育,這種傷害一旦衍生就無法逆轉。

風險已知,隔絕黃麴毒素的想法就勢在必行。然而,相匹配的科技與技術上卻有其限制。

 

1960 年,英國有超過 10 萬隻火雞突然離奇死亡。 科學家們認為死因是一種叫「火雞X」(Turkey X) 的不明疾病,直到他們發現罪魁禍首:具有高度毒性的黴菌感染了來自巴西的鳥類花生飼料。

人體接觸到黃麴毒素的部位通常不會有急性感染,潛在的致命影響往往來自長期且穩定的接觸與累積。 這是一個很大的問題,因為穀物是全球營養的基石,而玉米是地球上種植量最大的穀物類, 它是非洲和中美洲飲食中的主食,也是世界各地牲畜飼料的主要來源。 舉例來說,當奶牛吃受污染的穀物時,黃麴毒素將會滲入牛奶中。

根據布勒公司的數位技術資深研究工程師 Ben Deefholts 所說,1965 年時,布勒公司已經取得一款分類揀選系統的專利,這台機器可以將黃麴毒素與食品和動物飼料分開。 但缺點是它的速度太慢了,以至於沒有商業可行性,在存有食品安全監管機構的地區,直接丟棄疑似感染的食物可能比試圖將感染源與食物分開的成本更便宜的多;而在其他地方,受污染的食物往往只是被吃掉。

2012 年,在經過長時間的乾旱導致義大利玉米出現黃麴毒素後,Deefholts 和一些同事花了一個夏天的時間試圖創造更好的解決方案。 他們利用布勒工程師為其他作物開發的現有技術為穀物建立了新的清潔系統。 它能吹走灰塵,因為灰塵可能會被高度污染; 它能通過密度分離顆粒,剔除易受感染的破碎顆粒; 並用光學分選核仁,剔除掉明顯變形或變色的任何核仁。

儘管如此,這些方法仍然導致很多健康的食物被浪費。除此之外,他們無法解決肉眼或攝影鏡頭無法看到的感染,但是這些感染會在紫外線下顯示出綠色或黃色的光暈。 所以,當布勒公司在 2016 為員工舉辦創新競賽時,Deefholts 完全知道他該怎麼做。

他和他的同事將公司的研發專長,70 多年來開發的穀物分類揀選解決方案以及雲端與數據分析軟體的新功能,與新的照相機和 UV 照明技術相結合。 這個系統在漢諾威工業技術展覽會上推出,然後在 MycoKey 網絡中被測試,該網絡是最近成立的一個歐洲團體,負責處理黴菌毒素,而其中黃麴毒素是最危險的。 布勒公司的目標是在今年年底之前讓 LumoVision 進入商業應用。

該公司在義大利找到了理想的測試客戶。Capa Cologna 在 2012 年的乾旱中一直深受黃麴毒素所苦。因此農業合作社在去年當天氣再度變熱和變乾時,也就是黴菌生長的理想條件下,感到十分憂心。 因此,他們嘗試試用  LumoVision。

「我們對布勒公司的創新發明感到非常興奮,」Capa Cologna 公司的 Damiano Destro 說: 「新機器將協助我們分類所有的產品,減少損失,最重要的是改善食品安全。」

Deefholts 表示,測試的好結果很快就傳遍各地。布勒公司的義大利銷售人員接獲來自其他農業公司詢問這項新系統的電話到手軟。由於 LumoVision 能全自動運作,效率非常高且幾乎不會造成任何浪費,這項系統帶來莫大的改變。

靠著 LumoVision,穀物會被從卡車送入 6 英尺高的機器上方的料斗,透過振動式輸送入滑道。玉米在這個滑道中會以每秒鐘加速至 3.5米(11.5 英尺)的速度滑動。而安裝在每一側的相機利用 UV 燈照射這些穀物,尋找出代表受黃麴毒素感染的指示螢光。 接著,可以在一秒鐘內開關千次的高速閥門將利用壓縮空氣噴射,將受污染的內核排出至廢物箱,幫助其他健康的穀物成功地進入倉儲、運送流程。

這個過程的速度如此之快,想像有人拿著一袋打開的穀物把它顛倒過來,在每粒穀物落地前分析與分類已完成。 該系統一個小時內可以處理 10 至 15 噸的玉米,幾乎是整個卡車的量。

收穫時的天氣狀況、該地區收穫的健康狀況,以及其他相關數據(包括所有攝影機拍到的訊息)都會上傳到微軟的雲端並進行分析以即時對作物進行風險評估並指示系統的流程。 如果現在風險很小, 分類過程會暫停,但攝影機監控仍會繼續,一旦風險升高,分類過程就會自動重啟。

「這一切發生得正是時候,因為我們正準備開始數據分析與互聯網的數位轉型旅程」布勒公司的數位長 Stuart Bashford 說道。「類似的概念已經存在多年,但以往的技術從未足夠使它擁有商業利益。 但現在,天時地利人和之下,我們已經打造出這個令人難以置信的解決方案。」

LumoVision 的即時識別和淘汰機制可以防止毒素傳播、感染更多的穀物,亦能將健康穀物被浪費的比例從25%減少至低於 5%。

這個系統目前僅適用於玉米,但布勒公司希望將其擴大到花生,大米和乾果以及其他感染黃麴毒素的高風險食物原料上。

對於有強大食品安全監管機構的國家與地區來說,黃麴毒素所造成的更多是經濟問題,因為受到污染的食品不能銷售。 但在某些地區,人們除了食用受污染的食物與挨餓之外別無選擇,這導致嚴重的健康問題。 在非洲,有 40% 的肝癌是由黃麴毒素所引起, 這也是讓 Deefholts 不論多辛苦,都對執行這項研發積極、努力不懈的原因。

「我們不僅要取得經濟效益,更希望我們能夠改變與拯救生命,」他說。 「這是我在公司 40 年來最令人興奮且最有價值的工作項目。 因為它是一件非常重要的事情。」

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