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11/21_Pressemitteilung. Nachhaltiger Verbraucherschutz mithilfe Künstlicher Intelligenz / Digitalisierung der Lebensmittelüberwachung
Um Lebensmittel bedenkenlos zu genießen, ist u.a. deren Frischezustand ein wichtiger Faktor. Diese 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.
Aktuell ist das jedoch noch nicht ausreichend möglich. Um den Schutz für Verbraucher und die Sicherheit von Lebensmitteln zu erhöhen, soll im Rahmen des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Projekts »Zukunftslabor2030« mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) und dem Einsatz neuer Technologien eine noch bessere und nachhaltigeres Lebensmittelmonitoring entwickelt werden.
Exaktere Prognosen mithilfe des Digitalen Zwillings
Zentrales Element des »Zukunftslabor2030« stellt der Digitale Zwilling dar. Mit dieser Methodik wird eine digitale, KI-basiertes Lebensmittelmonitoring geschaffen, die mittels Daten von innovativen Messverfahren wie Spektroskopie, Massenspektrometrie, Volatilom-Analyse oder Genomics stets dazu lernt und sich ständig durch neue Daten aktualisiert. Durch die Integration verschiedenster Messdaten werden im Projekt die wichtigsten chemischen, physikalischen und biologischen Prozesse von Lebensmitteln – und damit das gesamte komplexe System Produkt-Mikrobiom – durch Computermodelle digital beschrieben. Die Daten werden in der Cloud erfasst und bilden den Digitalen Zwilling. Dabei ist jeder Digitale Zwilling wie jedes natürliche Lebensmittel spezifisch. Dabei ist jeder Digitale Zwilling wie jedes natürliche Lebensmittel spezifisch. Um die Variationen und auch Messungenauigkeiten bei der Erstellung aufzufangen, werden statistische Wahrscheinlichkeitsaussagen mittels des Digitalen Zwillings über den Zustand eines individuellen Lebensmittels getroffen. Durch kontinuierliches Lernen des Digitalen Zwillings, kann der Zustand eines Lebensmittels zukünftig besser und genauer beschrieben werden. Zudem ist es mit diesem Ansatz zukünftig möglich, im zeitlichen Verlauf die Änderung der Qualität und damit die Sicherheit eines Lebensmittels vorherzusagen.
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. Alle ermittelten Daten werden in der Cloud erfasst und bilden gemeinsam mit weiteren Labordaten der Partner den Digitalen Zwilling des Lebensmittels. Mit den Ergebnissen kann unter anderem die Haltbarkeitsprognose des Produkts an den tatsächlichen Lagerzustand angepasst werden. Zum Einsatz kommen dabei Gassensorik, HS-GC-MS, GC-IMS , Sauerstoffmesszellen sowie eine Hyperspektralkamera zur Analyse gezielt gealterter und frischer Fleischproben. Zusätzlich werden bei den Partnern Mikrobiomanalysen durchgeführt.
Das interdisziplinäre Experten-Team 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. Die Projektpartner sind: Die Projektpartner sind:
