03/11/2020
Door Ad Spijkers
Vreemde voorwerpen zoals stukjes glas in voedingsmiddelen zijn gevaarlijk voor de consument. Een radarsysteem van het Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR) kan hier uitkomst bieden.
Tijdens de productie van voedingsmiddelen kunnen glassplinters, metaalkrullen, houtsplinters of kunststof onderdelen per ongeluk in de producten terechtkomen. Als een product om deze reden moet worden teruggeroepen, betekent dat economische schade voor het bedrijf, maar ook verlies van vertrouwen bij de consument. Fabrikanten van voedingsmiddelen zijn daarom erg geïnteresseerd in het onderzoeken van de producten op vreemde voorwerpen.
Detectie gebeurde tot nu toe vooral met röntgenapparatuur. Hiermee zijn echter niet alle vreemde voorwerpen betrouwbaar te detecteren. Metalen worden goed herkend, maar het proces heeft het moeilijk met kunststoffen, hout en glas. Ondanks de röntgenapparatuur blijft er dus een zeker restrisico voor de fabrikant bestaan.
Sammi detecteert glassplinters
Een prototype genaamd Sammi van Fraunhofer-FHR in Wachtberg (bij Bonn) is gebaseerd op millimetergolven en kan het röntgenproces aanvullen. Het detecteert de vreemde stoffen die röntgenprocessen snel over het hoofd zien, namelijk glassplinters, kunststof en hout. Aan de andere kant kan het geen metalen detecteren, maar die worden weer gezien met röntgenapparatuur. Nog een voordeel van de nieuwe technologie is dat de millimetergolven waarmee het voedsel wordt onderzocht, onschadelijk zijn voor de gezondheid.
Bij het onderzoek wordt het voedsel op een lopende band gelegd en door het apparaat getransporteerd. Boven de band draait de zendantenne en zendt zijn golven door het product. Aan de onderzijde pikt de ontvangende antenne pikt de uitgezonden golven weer op. De millimetergolven worden verzwakt door de verschillende materialen van het voedsel en specifiek vertraagd in hun duur. Daarom kunnen ze niet alleen de structuur en samenstelling van het voedsel identificeren, maar ook de kleinste afwijkingen ervan, zoals die veroorzaakt door vreemde voorwerpen.
Als aan elk meetpunt een pixel wordt toegewezen en de veranderingen met een kleur worden gecodeerd, is het resultaat een afbeelding van het onderzochte object waarop vreemde lichamen direct kunnen worden herkend. Op deze manier kunnen ook verpakte goederen contactloos en niet-destructief worden onderzocht. Het prototype dat de onderzoekers van Fraunhofer FHR hebben gebouwd, is 40 x 40 x 30 centimeter groot. Puur technologisch is er er echter geen limiet aan de afmetingen van het systeem.
Koekjes met tussenlaag
De eerste haalbaarheidsstudies zijn al uitgevoerd. Zo hebben de onderzoekers Sammi gebruikt om koekjes met een chocolade tussenlaag te onderzoeken, waarin ze eerder een stuk glas hadden geplaatst. Met succes: het prototype herkende de vreemde voorwerpen betrouwbaar. Bij het controleren van een adventskalender toonde het radarbeeld duidelijk aan dat er drie stukjes chocolade ontbraken, maar alle andere waren aanwezig en correct gepositioneerd. In een volgende stap wil het onderzoeksteam nu controlesnelheid en nauwkeurigheid verder verbeteren.
De technologie is echter niet alleen geschikt voor voedselcontrole. Het systeem biedt voordelen voor niet-destructieve producttesten. Bij het bekijken van een adventskalender kan bijvoorbeeld worden gezien of de plakstippen die de kalender bij elkaar houden, dik genoeg zijn aangebracht. Het systeem wordt onder de naam T-Sense al op de markt gebracht door Hübner Photonics voor de controle van brieven en kleinere pakketten.
Foto: Fraunhofer FHR