Enligt en studie av miljöorganisationen WWF Tyskland, tio miljoner ton mat slängs i soporna varje år i Tyskland trots att det fortfarande är ätbart. En mobil matskanner kommer att tillåta konsumenter och stormarknadsoperatörer i framtiden att testa om livsmedel har blivit dåliga. Enheten i fickstorlek använder infraröda mätningar för att bestämma produktens mognad och hållbarhet och visa resultaten via en app. Fraunhofer-forskare utvecklade systemet, som finns i demonstrationsform, tillsammans med partners i ett projekt på uppdrag av det bayerska livsmedelsministeriet, Jord- och skogsbruk.

Är denna yoghurt fortfarande god? Är dessa grönsaker fortfarande ätbara? När det råder tvivel, människor tenderar att slänga mat i soporna. Många produkter slängs bara för att de inte längre ser aptitliga ut eller har ytliga fläckar, eller för att de har passerat sitt bäst-före-datum. Bara i Bayern, 1,3 miljoner ton mat hamnar i soporna i onödan varje år. Genom alliansen "We Rescue Food", det bayerska livsmedelsministeriet, Jord- och skogsbruket vill bekämpa avfall genom 17 initiativ. Ett av projekten handlar om en matskanner designad för att bidra till att minska slöseriet i slutet av värdekedjan – i butiker och i konsumenternas hem. I framtiden, den billiga enheten i fickstorlek kommer att avgöra matens faktiska färskhet, vare sig det är förpackat eller oförpackat. Forskare vid Fraunhofer Institute for Optronics, Systemteknik och bildutnyttjande IOSB, Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV, Deggendorf Institute of Technology och Weihenstephan-Triesdorf University of Applied Sciences utvecklar den kompakta matskannern, som har byggts som en demonstrator med data för två livsmedel och även gör det möjligt att uppskatta produkters hållbarhetstid.

Använder infrarött ljus för att fastställa matens äkthet

Kärnan i den mobila skannern är en nära-infraröd (NIR) sensor som mäter matens mognad och identifierar mängden och sammansättningen av dess innehåll. "Infrarött ljus strålas med hög precision mot produkten som ska undersökas och sedan mäter skannern spektrumet av det reflekterade ljuset. De absorberade våglängderna gör att vi kan dra slutsatser om matens kemiska sammansättning, " förklarar Dr Robin Gruna, projektledare och vetenskapsman på Fraunhofer IOSB. "I

laboratorium, vi har länge kunnat kvantifiera enskilda komponenter med hjälp av nära-infraröd spektroskopi. Det nya är att detta nu kan göras med små, lågkostnadssensorer, " tillägger Julius Krause, en medlem av Grunas team. "Livsmedel är ofta förfalskade – t.ex. laxöring säljs som lax. När väl utbildad, vår enhet kan bestämma en produkts äkthet. Det kan också identifiera om produkter som olivolja har förfalskats, " säger fysikern. Men det finns gränser för systemet, också:Den kan bara utvärdera produktkvaliteten hos homogena livsmedel. För närvarande, det kämpar för att inspektera heterogena produkter som innehåller olika ingredienser som pizza. För detta ändamål, forskarna undersöker teknologier med hög rumslig upplösning, såsom hyperspektral avbildning och fusionsbaserade metoder med hjälp av färgbilder och spektralsensorer.

För att kunna bestämma kvaliteten på maten baserat på sensordata och de uppmätta infraröda spektra och beräkna hållbarhetsförutsägelser, forskarteamen utvecklar intelligenta algoritmer som söker efter talande mönster och regelbundenheter i data. "Genom maskininlärning, vi kan öka igenkänningspotentialen. I våra tester, vi studerade tomater och köttfärs, säger Gruna. Till exempel, vi använde statistiska tekniker för att korrelera de uppmätta NIR-spektra för köttfärs med graden av mikrobiell förstörelse och härledde köttets återstående hållbarhetstid från resultaten. Omfattande lagringstester, varvid forskarlagen mätte mikrobiologisk kvalitet och andra kemiska parametrar under olika lagringsförhållanden, visade god korrelation mellan det beräknade och faktiska totala kimtal.

Appen visar hållbarhet för mat

Skannern skickar uppmätta data via Bluetooth till en databas för analys. Denna databas är en specialutvecklad molnlösning där utvärderingsmetoderna lagras. Nästa, testresultaten överförs till en app som visar dem för användaren och visar hur länge maten kommer att förbli färsk under olika förvaringsförhållanden, eller indikerar att dess hållbarhet redan har gått ut. Dessutom, konsumenten får tips om alternativa sätt att använda livsmedel som passerat bäst-före-datumet. En testfas kommer att börja i stormarknader i början av 2019, som kommer att undersöka hur konsumenterna reagerar på enheten. Mer allmänt, det förväntas att den mångsidiga tekniken kommer att användas genom hela värdekedjan, från råvara till slutprodukter. Dess förmåga att upptäcka kvalitetsförändringar i ett tidigt skede underlättar alternativa användningar och hjälper till att minska avfallet, men skannern är mer än bara ett instrument för att testa livsmedel. Det kan bättre beskrivas som allmänt bruk, kostnadseffektiv skanningsteknik som enkelt kan anpassas. Till exempel, systemet kan användas för att sortera, separera och klassificera plaster, trä, textilier och mineraler. "Utbudet av potentiella applikationer är mycket brett; enheten behöver bara tränas därefter, säger Gruna.