Lebensmittelqualität

Vorhersage der Haltbarkeit von leicht verderblichen Lebensmitteln mittels Sensorik und künstlicher Intelligenz

Low-Cost-Sensoren zur Qualitätsüberwachung und Haltbarkeitsabschätzung von Lebensmitteln

SafeCom: Low-Cost-Sensoren zur Shelf-Life Modellierung

Im Lebensmittelbereich sind bei schnell verderblichen Waren wie beispielsweise Milchprodukten, Fleisch und frischem Gemüse Verpackungen unverzichtbar, um die Qualität des Lebensmittels zu erhalten und dessen Haltbarkeit zu verlängern. 

Ziel des Projekts SafeCom ist die Entwicklung von Verpackungen mit integrierten Low-Cost-Sensoren sowie zugehörigen sicheren Datensystemen, Shelf-Life- und Analyse-Modellen. Dieses Gesamtsystem soll Endkunden sichere, nicht manipulierte Lebensmittel garantieren, deren Haltbarkeit und Verzehrfähigkeit entlang der gesamten Logistikkette kontrolliert werden können.

© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller
© Fraunhofer IVV

Im Rahmen des Projektes werden Lebensmittelverpackungen mit integriertem Sensor mittels Strich- bzw. Matrixcodes individualisiert. Während Low-Cost-Sensoren Temperatur und Feuchte messen, um den pH-Wert, Sauerstoff und Abbauprodukte in den Packungen zu erkennen, ermöglicht es die Auslesung des Codes, die ganze Produktinformation ab dem Herstellungsmoment aufzurufen. Die Sensoren können über Smartphones ausgelesen und weiter mit Produktaden mittels International Data Space kombiniert werden. Auf Basis der erzeugten Daten werden Shelf-Life und die Haltbarkeit der Lebensmittel berechnet und modelliert. Diese modular aufgebaute Shelf-Life-Modelle können durch Benchmarking und selbstlernende Systeme optimiert werden. Indem Modelle zur Lebensmittelqualität und zur Haltbarkeitsvorhersage mit Hilfe der Nahfeldkommunikation angesteuert werden, ermöglicht das Projekt eine verbesserte Qualitätsanalyse der Lebensmittel durch das Prinzip der Gefahrenanalyse sowie kritischer Kontrollpunkte (HACCP).

Die Modelle unterstützen eine Risikobewertung hinsichtlich Lebensmittelsicherheit und die Überwachung gesetzlich vorgeschriebener Kühlketten, die besonderes für E-Commerce-Bereich relevant sind. Diese Simulationsmethode ist als Konfigurator integraler Bestandteil eines modularen und klimastabilisierenden Verpackungssystems. SafeCom als Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer-Institute IVV, AISEC, IKS, EMFT möchte zum einen die Gefahr minimieren, dass Verbraucher verdorbene oder manipulierte Lebensmittel. Gleichzeitig bietet die Lösung auch Händlern Unterstützung dabei, dem Preis angemessene originale und sichere Produkte liefern zu können.

SafeCome: Qualitätsmanagement im Lebensmittelbereich

Ziel des Projekts SafeCom sind Entwicklung und Aufbau des Systems mit folgenden Komponenten

Druckbare Low-Cost-Sensoren

Sensoren für Temperatur, Feuchte, Sauerstoff, pH-Wert und flüchtige Bestandteile, die in Lebensmittelpackungen integriert sind und mittels Smartphone ausgelesen werden können

Matrixcodes

Auf den Packungen gedruckte Codes zur Verfolgung der Produktinformation während der gesamten Wertschöpfungskette. Angaben können im IDS hinterlegt und jederzeit von allen Akteuren (Hersteller, Händler, Kunden) abgefragt werden

Datensystem

Vor maligner Manipulation sicheres Datensystem für Datenweitergabe während der gesamten Wertschöpfungskette und gesteuerte Informationssysteme. Der IDS wird mit der Shelf-Life-Simulation verknüpft

Künstliche Intelligenz

Eine verteilte Architektur für die Nutzung der Shelf-Life Modelle und maschinelles Learning für Mustererkennung zur Shelf-Life-Simulationen

Shelf-Life-Modelle

Shelf-Life-Modelle unter Beachtung der Sensor- und Matrixcode-Angaben, mit denen Qualität und Haltbarkeit von Lebensmitteln dynamisch berechnet werden können. Die Modelle basieren auf gekoppelten Differentialgleichungen mit Reaktionstermen, die Verderblichkeitskinetik via Kopplungskosten beschreiben