maart 2017

Monitoring voedselkwaliteit door verpakking heen

Voedselverliezen treden op in de hele keten. De consument consumeert niet alle gekochte producten voor het verstrijken van de houdbaarheidsdatum en de producent hanteert destructieve methodes om de kwaliteit en de houdbaarheid van verpakte producten te controleren. De vraag is daarom of het ook anders kan. Doel van het onlangs gestarte project TERAFOOD, uitgevoerd door een consortium van Belgische partners waaronder Flanders’ FOOD, is om de voedselkwaliteit door de verpakking heen te monitoren met een commerciële voedselsensor.

Voedselverliezen in de productieomgeving zijn onder andere te wijten aan de manier waarop de kwaliteitscontrole en de houdbaarheidsbepaling van verpakte levensmiddelen worden uitgevoerd. Vandaag de dag worden hiervoor doorgaans enkele willekeurige stalen geselecteerd en gecontroleerd. De integriteit en de kwaliteit van de verpakking en de verpakte producten worden bepaald door het openen hiervan. Dit is een destructief en steekproefsgewijs proces.

Worst-casescenario’s
De verkregen resultaten worden statisch verwerkt en geëxtrapoleerd naar de gehele batch van producten. Bovendien gaat deze destructieve en steekproefsgewijze benadering uit van worst-casescenario’s, waarbij de nodige veiligheidsmarges worden ingebouwd. Het economisch verlies wordt nog groter door de ruime marges op de houdbaarheidsdata. Hierdoor gooit de consument vaak producten weg die nog prima te consumeren zijn.

Reducering voedselverlies
De vraag is hoe dit kan worden opgelost. In het ideale geval kan elke individuele verpakking op een niet-destructieve manier worden gescreend, zodat het voedselverlies in de productieomgeving wordt gereduceerd. Bovendien zou bij individuele screening een eventuele productiefout – bijvoorbeeld een slecht sluitende verpakking of een geval van bederf – snel kunnen worden gedetecteerd en gecorrigeerd zonder dat de complete batch verloren gaat. Bovendien kunnen deze resultaten bijna real-time worden teruggekoppeld naar het productieproces en kan de producent de fouten hierdoor snel corrigeren.

Meeste potentieel
De technologie die dit mogelijk moet maken, moet niet alleen accuraat zijn, maar ook goedkoop. Huidige goedkope technieken die bijvoorbeeld de kleur van verpakt voedsel monitoren, blijken niet accuraat genoeg. Technieken die specifieke componenten detecteren, die gevormd worden tijdens het bederfproces, lijken het meeste potentieel te bieden.

Terahertz-sensor
In het kader van het TERAFOOD-project spant een consortium van Belgische partners, waaronder Flanders’ FOOD, zich in om tegen lage kosten een compacte terahertz-sensor te ontwikkelen voor het monitoren van de kwaliteit van verpakte producten. Terahertz-golven bevinden zich tussen radiogolven en infrarood licht. Terahertz-golven zijn dus elektromagnetische golven met een frequentie tussen 0,1 THz en 10 THZ (1THz = 1000 GHz).Dit betekent dat zij een golflengte hebben tussen de 30 µm en 3 mm. Hierdoor hebben ze eigenschappen, die meer worden geassocieerd met licht dan met radiogolven.
Terahertz-golven zijn uniek door de manier waarop ze met materialen interageren. Glas en plastic zijn bijvoorbeeld transparant voor deze golflengten, wat meten door de verpakking heen mogelijk maakt. Dit is onmogelijk met andere spectroscopische technieken zoals infrafood. Bovendien zijn terahertz-golven erg gevoelig voor water. In labomgevingen is aangetoond dat zeer kleine hoeveelheden gassen (ppb-niveaus) kunnen worden gedetecteerd.

Vluchtige componenten
Het TERAFOOD-project focust zich op het detecteren van vluchtige organische componenten die typisch worden gevormd bij bederf door micro-organismen. Om deze accuraat en gevoelig genoeg te kunnen detecteren, wordt een sensorsysteem ontwikkeld. Dit systeem zal een combinatie vormen van drie sleuteltechnologieën: silicium chiptechnologie, terahertz-golven en micromechanische geïntegreerde systeemtechnologie (MEMS).

Miniatuurversies
Dankzij technologische ontwikkelingen kunnen miniatuurversies worden gemaakt van traditionele, grote labo-opstellingen. Deze versies kunnen worden geïntegreerd op een chip. Om de nodige gevoeligheid te creëren, zal de absorptie van de THz-golven door het gas – de te detecteren vluchtige componenten – worden gemeten met een MEMS-oscillator, een soort van microfoon. Bij absorptie van de terahertz-golven warmt het gas op en zet het uit. Door het aan- en uitzetten van de terahertz-golf worden akoestische trillingen gegenereerd die deze microfoon zeer nauwkeurig kan meten. Er is dan sprake van foto-akoestische spectroscopie.

Geen contaminatiegevaar
Omdat polymeren (de verpakking) transparant zijn voor terahertz-golven, kan de sensor van buiten de verpakking worden uitgelezen. De sensor staat op geen enkel moment in rechtstreeks contact met het voedingsproduct en er is dus ook geen contaminatiegevaar. Dit is wel het geval als de sensor in de verpakking zit om de trillingen van het gas te meten.

TERAFOOD

Doel van het in totaal vier jaar durende TERAFOOD-project is de ontwikkeling van een commerciële voedselsensor, waarmee de voedselkwaliteit in een verpakking kan worden nagegaan. Omdat dankzij de sensor de kwaliteit van individuele verpakkingen op elk moment kan worden gecontroleerd, kan voedselbederf in de voedingsindustrie worden tegengegaan. Het TERAFOOD-project wordt gecoördineerd door CNRS, Instituut voor Elektronica, Micro-elektronica en Nanotechnologie te Rijsel. Dit project wordt uitgevoerd door een consortium van partners uit de academische en industriële wereld, waaronder Flanders’ FOOD. Het consortium zal toezien op de valorisatie en de disseminatie van de sensortechnologie. Verder zullen de partners via hun respectievelijke netwerken de terahertz-technologie verder verspreiden en op zoek gaan naar nieuwe praktische toepassingen.

Trefwoordenlijst

Flanders’ FOOD

TERAFOOD

Reacties op dit artikel

© Copyright - Meat & Co - created by Dokwerkers | Crossmedia