•••4••• Innovationen Zukunftslabor 2030 Nachhaltiger Verbraucherschutz mithilfe Künstlicher Intelligenz Um Lebensmittel bedenkenlos zu genießen, ist unter anderem deren Frischezustand ein wichtiger Faktor. Diesen zu bewerten ist allerdings hochkomplex. Vor allem bei Frischeprodukten wie Fleisch, Milch oder Obst verändert sich die vorhandene Mikroflora kontinuierlich, zudem unterliegen die Produkte dynamischen physikochemischen Veränderungen. Um die Qualität der Erzeugnisse bis zu deren Verkauf optimal zu bewerten, ist ein kontinuierliches Monitoring erforderlich – aktuell ist das jedoch noch nicht ausreichend möglich. Um den Schutz für Verbraucher und die Sicherheit von Lebensmitteln zu erhöhen, soll im »Zukunftslabor2030« mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) und dem Einsatz neuer Technologien ein noch besseres und nachhaltigeres Lebensmittel-Monitoring entwickelt werden. Das Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Der Weg von Lebensmitteln ist lang, bis sie von der Herstellung auf den Teller gelangen. Die zahlreichen Stationen bergen vielfach Faktoren, die die Produktqualität negativ beeinflussen können. Beispiele dafür sind Unterbrechungen in der Kühlkette, Verunreinigungen von Transportbehältnissen, falsche Lagerung oder mangelnde Hygiene. Um die Lebensmittelqualität und -sicherheit bestmöglich zu bewerten, ist ein durchgängiges Monitoring der mikrobiologischen Veränderungen entlang der gesamten Prozesskette, von der Herstellung über die Lagerung bis hin zum Verkauf, erforderlich. Dies ist jedoch aufgrund aktueller Techniken und spezialisierter Analysen, die in der Regel im Labor stattfinden, mitunter nicht ausreichend zu realisieren und erfordert zudem häufig einen sehr hohen Aufwand bei Lebensmittelunternehmen. Damit zukünftig eine einfache und vor allem kontinuierliche Überwachung und Prognose möglich ist, hat sich das interdisziplinäre Experten-Team des Projekts »Zukunftslabor2030« das Ziel gesetzt, die Grundlagen für den Einsatz KIbasierter Methoden imBereich der Lebensmittelqualität und -sicherheit zu schaffen. Moderne analytische Verfahren in Verbindung mit KI und Datenanalyseverfahren sollen ermöglichen, dass z.B. die Auswirkungen von Prozessänderungen sofort bewertet werden können. Somit wird die Lebensmittelsicherheit für Verbraucher noch weiter optimiert. Zudem birgt das KI-Systemdas Potential, durch eine Echtzeit-Bewertung des tatsächlichen Frischezustands – auf Basis von Produkt-, Produktions- und Transportdaten – die Qualitätsprognose von Lebensmitteln grundlegend zu verbessern. Neue Technologien und Verfahren für die Lebensmittelüberwachung Zur Erfassung der Daten setzt das Fraunhofer IVV erstmals kleine, digitale Gassensoren ein, die eine kontinuierliche Überwachung des Produkts ermöglichen und unerwartete Umwelteinflüsse detektieren. Dazu werden analytische Verfahren zur Zustandsbeschreibung eines Lebensmittels genutzt. All diese Daten werden in der Cloud erfasst und mit weiteren Labordaten der Partner im Digitalen Zwilling abgebildet. Mit den Ergebnissen kann unter anderem die Qualitätsprognose des Produkts an den tatsächlichen Lagerzustand angepasst werden. Zum Einsatz kommen dabei Gassensorik, Headspace-Gaschromatographie mit Massenspektrometrie (HS-GC-MS), Gaschromatographie (gekoppelt) mit Ionenmobilitätsspektrometrie (GC-IMS), Sauerstoffmessung bzw. die Bestimmung von Sauerstoffzehrraten sowie Hyperspektraldetektion zur Analyse und Charakterisierung gezielt gealterter und frischer Fleischproben. Zusätzlich werden bei den Partnern Mikrobiomanalysen durchgeführt. Das interdisziplinäre ExpertenTeam vereint eine umfassende Expertise aus den Bereichen Massenspektrometrie, optischer Spektroskopie, Next Generation Sequencing, Sensorsysteme für volatile Komponenten, Mikrobiologie sowie Lebensmittelrecht mit Know-how in den Bereichen Datenhandling, Modellierung, Data Science und KI. Zur Erfassung der Daten setzt das Fraunhofer IVV erstmals kleine, digitale Gassensoren ein. All diese Daten werden in der Cloud erfasst und mit weiteren Labordaten der Partner im Digitalen Zwilling abgebildet. Foto: Fraunhofer IVV Messeneuheit Wearables on the advance In spite of the omnipresent digitalisation and robotics, humanswill continue to carry out important tasks in the warehouse in the future. The aim is to plan themodern, logistics environment so that employees and machines work and communicate together seamlessly. And ergonomics also continues to play an important role in terms of the physically demanding activities in thewarehouse. The digitalisation opens up newperspectives here. Pickby-voice technologies andwearables – small networked computers that areworn on the body – support the employees in the faultless picking of goods. The employees communicate directly with the warehouse management systemusing a headset, ring scanner and amobile data recording device, so that they always have two free hands for storing and loading. This also includes the implementation of augmented reality using data glasses, which several suppliers have already developed into a marketable commodity.
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