LEMi-FID: Entwicklung eines optischen Demonstrators zur Detektion von Fremdkörpern in Lebensmitteln

Hintergrund des Projekts

Die Lebensmittelsicherheit ist gefährdet, wenn Fremdkörper in produzierten Lebensmitteln enthalten sind. Lebensmittel und auch Fremdkörper, wie z. B. Mikroplastik, besitzen eine Eigenfluoreszenz mit charakteristischen Fluoreszenzabklingzeiten. Eine Messung der Fluoreszenzabklingzeit ermöglicht eine Detektion von Fremdkörpern wie Kunststoffe und Glas in, auf und unter diversen Lebensmitteln. 

Projektziel

Das Verfahren der bildgebenden Fluoreszenzabklingzeitmessung wird durch Forschungsreihen mit Lebensmittel und Fremdkörper für die industrielle Nutzung vorbereitet. Ein zusätzlicher Punkt liegt in der Evaluation technischer Bauelemente und des Baus eines Demonstrators, welcher Fremdkörper auf etwa 200 Quadratzentimeter großen Lebensmitteln zuverlässig erkennt.

Das Ziel ist es, einen Demonstrator zu entwickeln, der eine echtzeitnahe, einfache und zuverlässige Detektion und ggfs. Identifikation von Verunreinigungen (z. B. Mikrokunststoffe) im Bereich der Lebensmittelherstellung ermöglicht.

Projektablauf

Für die durch eine Marktanalyse definierten Einsatzgebiete werden spektrale Fluoreszenzmessungen durchgeführt. Die Messdaten dienen als Basis für ein neuronales Netzwerk. Parallel dazu wird ein optischer Aufbau und das echtzeitnahe Verfahren entwickelt, das in den Demonstrator integriert wird. Der Demonstrator wird unter Realbedingungen im industriellen Umfeld getestet.

Innovation

Derzeit existieren keine automatisierbaren Verfahren zum sicheren Nachweis von Fremdkörpern in Lebensmitteln, insbesondere von Kunststoffen, obwohl hier hoher Bedarf besteht. Die bildgebende Messung der Fluoreszenzabklingzeit besitzt das Potenzial, ein Standard in der Produktion vorkonfektionierter Lebensmittel zu werden.

Background

Food safety is endangered if produced food is contaminated with foreign bodies. Food and also foreign bodies, such as microplastics, exhibit autofluorescence having a characteristic fluorescence lifetimes. The measurement of the fluorescence lifetime enables the detection of foreign bodies like plastics and glass in, on top of and below various foods. 

Project goal

The method of fluorescence lifetime imaging is being developed for industrial use by extensive research series on different foods and foreign bodies. An additional point is the evaluation of technical components and the construction of a demonstrator that reliably detects foreign bodies on foods measuring about 200 square centimetres.

The goal is to develop a demonstrator that enables near-real-time, simple and reliable detection and, if necessary, identification of contaminants (e.g. microplastics) in the area of food production.

Execution

Spectral fluorescence measurements are carried out for the areas of application defined by a market analysis. The measurement data serves as the basis of the neural network. In parallel, an optical setup and the near real-time method are developed and integrated in the demonstrator. Finally, the demonstrator is tested under realistic conditions in an industrial process.

Innovation

Currently, there are no automatable methods for the reliable detection of foreign bodies, especially plastics, in food, although there is a high demand. The method of fluorescence lifetime imaging has the potential to become a standard in the production of pre-packaged food products.