Casestudie: Visualisering af foderpiller - materialer og porøsitet

I samarbejde med det danske firma Biomar har Teknologisk Institut undersøgt partier af eksperimentelle fiskefoder-pellets.

Biomar er interesseret i, hvordan de eksperimentelle diæter påvirker fordøjelsesprocessen hos fisk, og derfor ser de et stort potentiale i at analysere deres materiale ved hjælp af ikke-destruktiv 3D-billeddannelse.

Fra Mikro-CT i laboratoriet til HiP-synchrotron-tomografi

Til at begynde med blev foderpillerne, der er mindre end en millimeter i diameter, analyseret i vores laboratoriums Mikro-CT-scanner (højopløsnings-3D-røntgentomografi). Mikro-CT-scanneren kan producere virtuelle tværsnitsbilleder af materialer med høj opløsning (ned til 1 µm voxelstørrelse). Disse billeder var en værdifuld ressource til at sammenligne den interne struktur af forskellige prøver af foderpiller, og teknikken er ikke-destruktiv og visualiserer derfor f.eks. interne porøsiteter meget godt.
Da man så potentialet for at kvantificere data, blev prøverne også analyseret ved hjælp af fasekontrast-synkrotron-tomografi (HiP-CT) på European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Grenoble, Frankrig. Synkrotronkilden i sig selv giver et meget bedre signal-til-støj-forhold end en Mikro-CT i laboratoriet, men som en ekstra fordel vil fasekontrasten i høj grad øge kontrasten i f.eks. organisk materiale, som tydeligt kan ses i sammenligningen nedenfor.

Sammenligning af tværsnit fra virtuelle pellets fra mikro-ct og HiP-CT

Sammenligning af et tværsnit fra Mikro-CT i laboratoriet (venstre) og synkrotronfasekontrast HiP-CT (højre)

Den overordnede fordel ved at inkludere denne topmoderne teknologi er at fortsætte med at forbedre det, vi tilbyder akvakulturindustrien i form af foder. Med andre ord er hver pille, vi producerer, baseret på solid videnskab, og dette spændende samarbejde har forsynet os med de rette værktøjer
Pedro Gómez, Senior Scientist, Biomar Denmark

Kvantificering af 3D-tomografidata

Med den forbedrede billedkvalitet, der er mulig med synkrotronkilden, kunne pålidelig kvantificering af materialer og porøsitet udføres (kvantificering ikke offentliggjort). I visualiseringen nedenfor vises den interne porøsitet af en enkelt pille. Det blev konstateret, at stort set al porøsitet var forbundet til overfladen af pillen - kun en lille del var lukket inde af materiale. Karakteristika som disse påvirker, hvordan pillerne fungerer, og hvordan de opløses.

Kollage af 3D visualisering af porøsitet i en pellet

3D visualisering af porøsitet i en enkelt foderpille (HiP synkrotron tomografi)

3D tomography visualisation of internal structure in feed pellets

3D visualisering af intern materialefordeling (HiP-synchrotron-tomografi)

Teknologisk Instituts rolle som formidler

På Teknologisk InstitutI kan vi hjælpe dig med at få adgang til spændende teknikker som HiP-CT. Vi kan hjælpe dig med hele processen, lige fra eksperimentelt design til dataindsamling og dataanalyse. Har du nogensinde tænkt på at bruge big science til at fremme din forskning?

Kontakt os

Susan Cooper, Sektionsleder (srco@teknologisk.dk / +45 7220 1754)
Erik Wisaeus, Forretningsleder (erwi@teknologisk / +45 7220 2681)
... eller brug kontaktformularen.

____________________

ANERKENDELSE:

Denne undersøgelse blev støttet af en bevilling fra Teknologisk Instituts resultatkontrakt 2021-2024, indgået med Styrelsen for Forskning og Uddannelse under Ministeriet for Videregående Uddannelse og Videnskab i Danmark. Samarbejdspartnere hos Biomar og ESRF takkes i høj grad.