根据环境组织世界自然基金会德国分会的一项研究显示，德国每年仍有1000万公吨仍可食用的食物被丢弃。一款移动食品扫描仪将帮助消费者和超市运营商在未来测试食品是否变质。这一小巧的设备使用红外测量来确定产品的成熟度和保质期，并通过一个应用程序来显示结果。弗劳恩霍夫的研究人员们与合作伙伴一起在一个巴伐利亚食品农业及林业部委托的项目中开发了这一系统。
这罐酸奶还可以吃吗？那些蔬菜还能吃吗？当有疑问时，人们倾向于将食物扔进垃圾桶。许多产品被丢弃只是因为它们看起来不再很新鲜或有外观上的瑕疵，或者过了最佳使用期。仅在巴伐利亚州，每年就有130万吨食物不必要地被丢弃。通过这一“我们拯救食品”的联盟，巴伐利亚食品农业和林业部希望通过17项举措来消除浪费，其中一个项目涉及一种食品扫描仪，旨在帮助减少价值链末端——商店和消费者家中——的浪费。将来，这种廉价的可随身携带的设备将能够决定食品的实际新鲜度，无论是包装还是未包装的食品。弗劳恩霍夫光电子学、系统技术和图像开发研究所IOSB、弗劳恩霍夫工艺工程和包装研究所IVV、德根多夫技术学院和Weihenstephan-Triesdorf应用科学大学的研究人员正在开发这款小巧的食品扫描仪，并已以两种食品的数据制作了一个示范版本，它开可估算产品的保质期。
通过红外线测定食物的真实性
这款移动扫描仪的核心是近红外（NIR）传感器，可测量食物的成熟度并确定其内容物的数量和成分。“红外光高精度地向待测产品射出光线，然后扫描仪测量反射光的光谱。吸收的波长使我们能推断出食物的化学成分。”弗劳恩霍夫IOSB的项目经理兼科学家Robin Gruna博士解释道。
“我们早已能在实验室中使用近红外光谱法对各种成分进行量化。创新的一点是，这现在可以用小巧而低成本的传感器完成。”Gruna团队成员Julius Krause补充道，“食品经常被伪造，例如，虹鱒被作为三文鱼出售。经过适当的调节后，我们的设备可以测定产品的真实性。它还可以识别橄榄油等产品是否掺假。”该物理学家说。但这一系统也有限制：它只能评估同质食品的产品质量，目前无法检测含有不同成分的异质产品，如披萨。为此，科学家们正在使用彩色图像和光谱传感器研究高空间分辨率技术，如高光谱成像和基于聚变的方法。
为了能够根据传感器数据和测量的红外光谱确定食品质量并计算保质期，研究团队正在开发智能算法，以寻找数据中的模式和规律。“通过机器学习，我们可以增加识别潜力。在我们的测试中，我们研究了西红柿和碎牛肉。”Gruna称。例如，我们使用统计技术将测得的碎牛肉的近红外光谱与微生物腐败的速率相关联，并从结果中得出碎牛肉的剩余保质期。研究团队在各种储存条件下就微生物质量和其他化学参数进行了广泛的储存测试，测试结果显示出了计算结果和实际细菌总数之间的良好相关性。
通过应用程序显示食物的保质期
扫描仪通过蓝牙将测量数据发送到数据库进行分析。该数据库是一个专门的云解决方案，其中存储了评估方法。接下来，测试结果被传输到应用程序，向用户展示测量结果，并显示食品在不同储存条件下剩下的新鲜时间，或显示其保质期已过。此外，消费者还可获得已过最佳使用期的食品的替代性使用方式的提示。该项目还将于2019年初开始在超市开始进入测试阶段，以调查消费者对这一设备有何种反应。更广泛地说，预计这一用多功能技术可在从原材料到最终产品的整个价值链中使用。它能在早期阶段检测质量变化的能力有助于用户进行食品的替代性使用并有助于减少浪费，但该扫描仪不仅仅是一种测试食品的工具，更是一种易于调整的通用、经济高效的扫描技术。例如，该系统可用于对塑料、木材、纺织品和矿物进行分选和分类。“潜在的应用范围非常广泛，只需对该设备进行相应调节。”Gruna称。
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