Der Food-Scanner beurteilt die Frische in Echtzeit

Präsentation zum Thema: "Der Food-Scanner beurteilt die Frische in Echtzeit"—  Präsentation transkript:

1 Der Food-Scanner beurteilt die Frische in Echtzeit
Fischwirtschafts-Gipfel 2019 Hamburg, 04. – 05. März 2019 Thorsten Tybussek Fraunhofer IVV, Freising Qualitätserhalt Lebensmittel

2 Food-Scanner Projekt Laufzeit: 2017 - 2019 Inhalt:
Entwicklung von Schnellmethoden zur Qualitätsbewertung von Lebensmitteln (Food- Scanner) Bestimmung der Qualität von Lebensmitteln mittels Infrarotspektroskopie Ziel: Reduzierung der Lebensmittelverluste

3 Infrarotspektroskopie: Grundprinzip
Energie Infrarotstrahlung = Energie Molekülschwingungen Moleküle absorbieren infrarote Strahlung und wandeln diese in Molekülschwingungen um (Streck-/Biegeschwingung) Licht-quelle PC Detektor Biegeschwingung Streckschwingung

4 Infrarotspektroskopie: Grundprinzip
Identifizierung und Quantifizierung verschiedener Molekülbindungen Identifizierung und Quantifizierung der chemischen Zusammensetzung anhand der verschiedenen auftretenden Molekülbindungen Glukose C-H = Fett C-N = Protein O-H = Wasser/Kohlenhydrate Triglyceride/Fett Indirekte Identifizierung/Quantifizierung (statistische Auswertung)

5 NIR vs. MIR (FT-IR) Unterschiede zwischen Nahinfrarotspektroskopie (NIR) und Spektroskopie im mittleren Infrarot (MIR): NIR MIR (FT-IR) Wellenlänge 740 – nm 2 500 – nm Eindringtiefe bis zu 5 mm wenige µm Informationsgehalt Mittel sehr hoch Kosten 250 – € – € NIR geeignet für Analyse der Hauptinhaltsstoffe (Fett, Wasser, Protein, Kohlenhydrate, etc.) MIR geeignet für detailiertere Informationen (Oxidatio, Herkunftsnachweis, etc.) und Oberflächenmessung

6 Einfluss des Biofilms auf Messung (Validierung)
Tag 0 Tag 1 Tag 3 Tag 7

7 Einfluss des Biofilms auf Messung (Validierung)
Fehler: 1,8 g/100g Fehler: 1,1 g/100g Fehler: 1,8 g/100g

8 Vorteile der Infrarotspektroskopie
Moderne Infrarotspektroskopie erlaubt eine detailiertere und umfassendere Qualitätskontrolle: Zerstörungsfrei (kontaktlos) Sehr schnelle Messung (Echtzeitmessung) Messung großer Probenmengen ( erhöhte Produktsicherheit) Messung einzelner loser Proben ( erhöhte Produktinformation) Ortsaufgelöste Messung (hyperspectral imaging) ( erhöhte Produktinformation)

9 (zukünftige) Anwendungen der Infrarotspektroskopie
Echtzeitmessung digitaler Zwilling Messung großer Probenmengen Messung verschiedener Parameter gleichzeitig Sortierung Rückverfolgbarkeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette Modellierung (z.B. MHD)

10 Echtzeitmessung bisher: IR-Spektroskopie (Food-Scanner):
Stichprobenuntersuchung zeitintensiv nicht repräsentativ IR-Spektroskopie (Food-Scanner): schnell kostengünstig 100% Kontrolle  Sortierung

11 Echtzeitmessung Produktion (z.B. Aquakulturen):
Erfassung des Ernährungszustandes der einzelnen Fische Anpassung der Fütterung Kostenreduzierung Nachhaltigkeit Vermarktung: Qualitätsbestimmung einzelner Produkte (z.B. Filets) Sortierung der Ware nach Kundenwunsch gleichbleibende Qualität gezielte Vermarktung hochwertiger Ware Logistik: Bestimmung der Haltbarkeit und Anpassung der Warenströme Weniger Produktverluste Fettgehalt in geräuchertem Lachsfilet Quelle: Cheng, J.-H. and D.-W. Sun (2017). "Partial least squares regression (PLSR) applied to NIR and HSI spectral data modeling to predict chemical properties of fish muscle." Food engineering reviews 9(1):

12 Echtzeitmessung Produktion (z.B. Aquakulturen):
Erfassung des Ernährungszustandes der einzelnen Fische Anpassung der Fütterung Kostenreduzierung Nachhaltigkeit Vermarktung: Qualitätsbestimmung einzelner Produkte (z.B. Filets) Sortierung der Ware nach Kundenwunsch gleichbleibende Qualität gezielte Vermarktung hochwertiger Ware Logistik: Bestimmung der Haltbarkeit und Anpassung der Warenströme Weniger Produktverluste Quelle: Dada, A. and F. Thiesse (2008). Sensor applications in the supply chain: the example of quality-based issuing of perishables. The Internet of Things, Springer: SIRO = Sequence In Random Order LIFO = Last In First Out FIFO = First In First Out FEFO = First Expiry First Out LQFO = Lowest Quality First Out LEFO = Latest Expiry First Out HQFO = Highest Quality First Out

13 Echtzeitmessung Produktion (z.B. Aquakulturen):
Erfassung des Ernährungszustandes der einzelnen Fische Anpassung der Fütterung Kostenreduzierung Nachhaltigkeit Vermarktung: Qualitätsbestimmung einzelner Produkte (z.B. Filets) Sortierung der Ware nach Kundenwunsch gleichbleibende Qualität gezielte Vermarktung hochwertiger Ware Logistik: Bestimmung der Haltbarkeit und Anpassung der Warenströme Weniger Produktverluste Quelle: Dada, A. and F. Thiesse (2008). Sensor applications in the supply chain: the example of quality-based issuing of perishables. The Internet of Things, Springer: SIRO = Sequence In Random Order LIFO = Last In First Out FIFO = First In First Out FEFO = First Expiry First Out LQFO = Lowest Quality First Out LEFO = Latest Expiry First Out HQFO = Highest Quality First Out

14 Digitaler Zwilling: Rückverfolgbarkeit
„digitale Zwillinge“ Vergleich 1 2 3 4 Produzent Händler Händler Endverbraucher 1 2 IR-Messung in jedem Schritt der Wertschöpfungskette IR-Spektren weden als digitale Zwillinge hinterlegt Durch den Vergleich der einzelnen digitalen Zwillinge können kritische Punkte identifiziert werden (Wo + Was) Produkt = Datenlogger (intrinsisch) IR-Spektrometer = Lesegerät 3 4

15 Anmerkung Die Infrarotspektroskopie ersetzt nicht die bisher etablierte Qualitätskontrolle/-sicherung  Die Infrarotspektroskopie ergänzt die bisher etablierte Qualitätskontrolle/-sicherung

16 Haben Sie noch Fragen? Thorsten Tybussek Qualitätserhalt Lebensmittel
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