Forschungs- und Innovationsprojekt
Vermeidung von Lebensmittelverlusten mittels eines Food-Scanners

Im Frühjahr 2017 ist das Projekt ,,Zerstörungsfreie Messmethode zur schnellen Qualitätsbewertung und Haltbarkeitsabschätzung von Lebensmitteln mithilfe von Food-Scannern‘‘ gestartet. Es forciert die Entwicklung einer Methode zur einfachen und schnellen Messung der Qualität und Haltbarkeit von ausgewählten (abgepackten) Lebensmitteln. Das entwickelte Modell soll Händlern und Konsumenten eine bessere Orientierung ermöglichen, zu welchem Zeitpunkt genau ein Lebensmittel noch verzehrsfähig ist. Finanziert wird das Projekt durch das Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF).


Fachkongress "Lebensmittel retten 4.0"

Live-Demonstration des Food-Scanners

Am Mittwoch, dem 16. Mai 2018, wurden im Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten in München innovative Verfahren zur Reduzierung von Lebensmittelverlusten vorgestellt.

Ernährungsministerin Michaela Kaniber eröffnete den Fachkongress und testete live vor Ort den Prototyp. Durch die Verknüpfung mit einer Smartphone-App könnten VerbraucherInnen damit bald erkennen, ob Obst und Gemüse noch verzehrbar ist. Der Scanner bestimmt mithilfe von Infrarot-Licht unter anderem den Reifegrad von Obst und Gemüse, liefert aber auch Informationen, ob Lebensmittel, wie etwa Hackfleisch, noch verzehrbar sind.

Beitrag von Food-Scannern zur Reduzierung von Lebensmittelverlusten

Nach der Live-Demonstration des entwickelten Food-Scanners folgte der theoretische Teil: Dr. Yannick Weesepoel von der Universität Wageningen berichtete über die (Weiter-)Entwicklung im Bereich der Spektroskopie und die neue Generation von Food-Scannern, die nicht nur in eine Hosentasche passen, sondern auch zunehmend günstiger werden: Spektroskopische Hardware, die in ein Smartphone integriert werden kann, gibt es für 250 US-Dollar.

Professorin Dr. Heike Mempel von der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf richtete ihren Fokus auf "lebende" Produkte wie Obst und Gemüse. Sie betonte, dass Food-Scanner zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Reduzierung von Lebensmittelverlusten bei frischen Produkten leisten können: Verschiedene Qualitätsparameter können zerstörungsfrei und in einem Arbeitsgang ermittelt werden. Dadurch ist eine gezieltere Steuerung des Warenflusses von empfindlichen und verderblichen Produkten möglich, wodurch wiederum Verluste reduziert werden können.

Dr. Peter Muranyi vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung berichtete über den Einsatz von Food-Scannern bei der Qualitätsbeurteilung von Hackfleisch. Umfangreiche Lagertests, bei denen die mikrobiologische Qualität sowie weitere chemische Parameter erfasst wurden, zeigten eine gute Übereinstimmung der mittels Nahinfrarotspektroskopie ermittelten und der tatsächlichen Gesamtkeimzahl.
Dr. Robert Hable von der Technischen Hochschule Deggendorf beschäftigt sich mit den "großen" Daten hinter den kleinen: "Die Kernidee von Big Data ist es, die vorhandenen Daten systematisch zu analysieren, um hieraus wertvolles Wissen zu erzeugen." Prognosen im Sinne von Verkaufszahlen spielen bei schnell verderblichen Waren eine große Rolle. Mithilfe der Nahinfrarotspektroskopie lässt sich der Zustand von Lebensmitteln genau und zerstörungsfrei bestimmen. Dr. Hable betonte aber: "Um basierend auf Sensordaten die Qualität der Lebensmittel bestimmen und letzlich Prognosen für die Haltbarkeit errechnen zu können, müssen intelligente Algorithmen entwickelt werden, die nach entsprechenden Mustern in den Daten suchen."

Dr. Robin Gruna vom Fraunhofer Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung wies auf die zentrale Rolle der Speicherung und Analyse gewonnener Messdaten hin, die durch den Einsatz spektroskopischer Sensoren entlang der Wertschöpfungskette entstehen. "Mittels geeigneter Datenanalyseverfahren ist es möglich, relevante chemische Informationen zu extrahieren, die quasi in Echtzeit zur Verfügung gestellt und beispielsweise zur Regelung und Überwachung von Produktionsprozessen eingesetzt werden können."

Programm des Fachkongresses am 16. Mai 2018

  • 10:00–10:05: Begrüßung
  • 10:05–10:25: Statement | Staatsministerin Michaela Kaniber
  • 10:15–10:55: Live-Demonstration des entwickelten Food-Scanners
  • 10:55–11:10: KEYNOTE: Das mobile FoodLab in der Hosentasche | Dr. Yannick Weesepoel (Universität Wageningen)
  • 11:10–11:15: Einführung in das Fachprogramm | Rainer Prischenk, Leiter KErn

VORSTELLUNG DES FOOD-SCANNER-PROJEKTS

  • 11:15–11:30: Qualitätsveränderungen bei pflanzlichen Lebensmitteln | Prof. Dr. Heike Mempel (Hochschule Weihenstephan-Triesdorf)
  • 11:30–11:45: Qualitätsveränderungen bei tierischen Lebensmitteln | Dr.-Ing. Peter Muranyi (Fraunhofer IVV)
  • 11:45–12:00: Innovative Prognosesysteme für den Lebensmittel-Einzelhandel | Dr. habil. Robert Hable (Technische Hochschule Deggendorf)
  • 12:00–12:15: Spektralsensoren für die Lebensmittelanalyse – Möglichkeiten und Herausforderungen | Dr.-Ing. Robin Gruna (Fraunhofer IOSB)
  • 12:15–12:30: Diskussionsrunde

12:30–13:30: Mittagspause mit Marktplatz der Spektroskopie

    ANWENDUNGSBEISPIELE IN DER LEBENSMITTELINDUSTRIE

    • 13:30–13:50: Schnelle High-Tech-Analytik zur Prüfung von Qualität, Regionalität und Echtheit: Anwendung bei Honig und Speiseölen | Prof. Dr. Stephan Schwarzinger (FZ BIOmac der Universität Bayreuth)
    • 13:50–14:10: Die Ranzigkeit von Nüssen in Echtzeit erkennen | Dipl-Ing. Anton Scheibelmasser (Insort GmbH)
    • 14:10–14:30: Bestimmung von Qualitätsparametern mit miniaturisierten Gitterspektrometern (MEMS) und andere Anwendungsfelder | Dr. Heinrich Grüger (Fraunhofer IPMS)
    • 14:30–14:50: AgrOr – Herkunftsnachweis von Getreide mittels Spektroskopie | Nina Hoffmann (ALNuMed GmbH)
    • 14:50–15:05: Diskussionsrunde

    15.05–15.20 Kaffeepause mit Marktplatz der Spektroskopie

      ABSCHLUSSDISKUSSION

      • 15:30–16:00: Lebensmittel-Prüfgeräte für Verbraucher: Chancen oder Risiken?
      • 16:00–16:30: Offener Austausch am Marktplatz
      • ca. 16:30: Ende der Veranstaltung

      Informationen zum Forschungsprojekt

      Hintergrund des Projekts

      In Bayern liegt das Vermeidungspotenzial für Lebensmittelverluste bei etwa 1,3 Millionen Tonnen pro Jahr. Dabei fallen rund 60 Prozent der Verluste am Ende der Wertschöpfungskette an – im Handel und beim Verbraucher. Häufige Ursachen sind ein Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums und die fehlende Möglichkeit, den aktuellen Qualitätszustand und die tatsächlich verbleibende Haltbarkeit schnell zu bewerten.

      Ziel des Projekts

      Das Projekt stellt eine der 17 Maßnahmen des Bündnis „Wir retten Lebensmittel!“ des Staatsministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten dar. Ziel ist die Entwicklung einer schnellen und zerstörungsfreien Messmethode zur Qualitätsbewertung und Haltbarkeitsabschätzung von ausgewählten Lebensmitteln. Die auf der Nahinfrarotspektroskopie (NIR) basierende Methode soll auf kompakte sowie kostengünstige Food-Scanner übertragen werden. Diese können im Handel von Qualitätskontrolleuren oder Endverbrauchern eingesetzt werden und sollen einen Beitrag zur Reduzierung von Lebensmittelverlusten leisten. Durch die frühzeitige Erkennung von Problemen sowie der Abschätzung der verbleibenden Haltbarkeit sollen Verluste auf allen Ebenen der Wertschöpfungskette reduziert werden – z. B. durch alternative Verwertungswege oder eine Preisreduzierung.

      Methode des Projekts

      Für die Forschungsphase wurden Hackfleisch und Tomaten ausgewählt.

      • Die gemessenen NIR-Spektren von Hackfleisch werden mithilfe statistischer Verfahren mit dem mikrobiellen Verderb korreliert und die weitere Haltbarkeit des Produkts abgeleitet. Dies geschieht unter Berücksichtigung der Lagerbedingungen sowie der mikrobiologischen Richt- und Warnwerte zur Beurteilung von Lebensmitteln. Auf Grundlage der erhaltenen Daten wird ein Algorithmus entwickelt, welcher anhand der gemessenen Infrarotspektren den Status des Verderbs und somit die weitere Haltbarkeit des Produkts ermittelt.
      • Bei Tomaten werden relevante Qualitäts- und Reifeparameter unter Berücksichtigung sensorischer Qualitätsattribute sowie der Haltbarkeit mit den NIR-Spektren korreliert. Hierfür sind umfangreiche sensorische Analysen und zerstörende Qualitätsmessungen mit Tomaten in Kombination mit den NIR-Messungen und Lagerversuchen notwendig. Aus den resultierenden Daten wird ein Modell zur sensorischen Qualitätsbewertung sowie zur Haltbarkeitsabschätzung entwickelt.
      • Nach erfolgreicher Implementierung wird die Übertragbarkeit auf weitere Lebensmittel geprüft. Im Anschluss werden die entwickelten Modelle in einen mobilen und kostengünstigen Food-Scanner umgesetzt.

      Aktueller Projektstand

      Die definierten Arbeitspakete sind seit Projektbeginn (April 2017) in der Umsetzung. Die Versuchsreihen wurden Ende 2017 abgeschlossen. Im Herbst 2018 werden Prognosemodelle zur Haltbarkeit und Qualitätsbestimmung erstellt sowie die Bewertung kommerzieller Food-Scanner beendet sein. Die Bewertung zur Übertragbarkeit der entwickelten Methode auf weitere Lebensmittel wird Anfang 2019 erwartet, sodass das Projekt Ende März 2019 erfolgreich beendet werden kann.

      Foodscanner-Projektflyer, Stand Juni 2017 pdf 3,0 MB

      Projektpartner

      Das Projektteam des Food-Scanner-ProjektsZoombild vorhanden

      Das Projektteam, ©Hauke Seyfarth

      - Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung
      - Technische Hochschule Deggendorf, Technologie Campus Grafenau
      - Hochschule Weihenstephan-Triesdorf
      - Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung
      Projektinformation
      Projektleitung: Christine Röger
      Projektmanagement: Philipp Jochum
      Laufzeit: 01.04.17–31.03.19
      Finanzierung: StMELF
      Förderkennzeichen/Fördernummer: 70/215