Microonde per monitorare gli alimenti

Titolo del progetto di ricerca

MIT-Food, Microwave Imaging Technology for Food Contamination Monitoring

Area scientifica

Imaging a microonde, Sistemi e dispositivi a microonde, Qualità e sicurezza dei prodotti alimentari

Coordinatore del progetto

Francesca Vipiana

Abstract

Il progetto MIT-food, ha esaminato la possibilità di applicare la tecnologia dell’imaging a microonde per il monitoraggio della qualità e della sicurezza dei prodotti alimentari. L’obiettivo finale è stata la realizzazione di un dispositivo per la rilevazione della contaminazione dei prodotti alimentari non-distruttivo, senza contatto, a basso costo, totalmente sicuro per gli operatori e in grado di fornire un monitoraggio in tempo reale all'interno della catena di produzione.

Descrizione del progetto di ricerca 

La contaminazione da parte di oggetti estranei nei prodotti alimentari è una delle principali fonti di lamentele nei confronti delle aziende alimentari e può causare lesioni, perdite di fedeltà del consumatore verso l’azienda e elevate spese di richiamo. Attualmente i sistemi di rilevazione utilizzati per l’ispezione alimentare applicano diverse tecnologie, come ad esempio tecniche ai raggi X o infrarossi, ma la contaminazione dovuta ad esempio a legno, plastica, metallo e vetro, è ancora presente negli alimenti. Negli ultimi anni, probabilmente a causa della crescente automazione delle catene di produzione, è aumentato il verificarsi di incidenti dovuti a frammenti metallici e gli incidenti con frammenti di plastica e vetro rimangono significativi.

Per questa ragione c'è la necessità di sviluppare nuove tecnologie in grado di rispondere alle esigenze ancora non soddisfatte dell'industria alimentare. MIT-food, ha indagato l'utilizzo della tecnologia dell’imaging a microonde (MWI) per il monitoraggio delle contaminazioni alimentari. MWI è in grado, attraverso le onde elettromagnetiche (EM) a bassa potenza e frequenze a microonde, di penetrare in modo non invasivo in un oggetto e fornire una mappa spaziale delle sue proprietà EM. Tale capacità è qui rilevante a causa della differenza intrinseca in tali proprietà tra cibo e contaminanti. MIT-Food ha realizzato un prototipo in grado di identificare oggetti estranei negli alimenti, utilizzando l'imaging a microonde. Questa tecnologia è non distruttiva e senza contatto, sicura per gli operatori (grazie all'utilizzo di radiazioni a bassa potenza e non ionizzanti), in grado di fornire un monitoraggio in linea nella produzione alimentare (grazie ad algoritmi di elaborazione su misura e alla loro implementazione hardware), facile da utilizzare e a basso costo.

Impatto sulla società 

L'impatto principale del progetto MIT-food sarà sull'industria alimentare che avrà la possibilità di individuare nella linea di produzione la contaminazione da corpi estranei nei prodotti alimentari,una delle principali fonti di lamentele contro i produttori di alimenti. Le industrie alimentari hanno una presenza significativa in Italia e in particolare nella Regione Piemonte, dove il loro fatturato è di circa 11,6 miliardi (9,1% del “made in Italy” per la produzione di alimenti / bevande) con un'esportazione di 4 miliardi. Infine, l'argomento di questa ricerca è parte di una delle sfide sociali nel programma H2020: "Food security, sustainable agriculture and forestry, marine and maritime and inland water research, and the bio-economy "

Breve cv del coordinatore 

Francesca Vipiana ha conseguito il dottorato di ricerca in Ingegneria Elettronica dal Politecnico di Torino nel 2004. Dal 2009 al 2012 è stata responsabile del laboratorio di antenne e EMC presso l'Istituto Superiore Mario Boella di Torino. Dal 2012 è in servizio presso il Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (DET), Politecnico di Torino, prima come ricercatore e dal 2014 come professore associato. I suoi interessi di ricerca includono modellazione e progettazione di sistemi di imaging a microonde per applicazioni mediche e tecniche numeriche basate su equazioni integrali e metodo dei momenti, con particolare attenzione a sistemi gerarchici, decomposizione del dominio e metodi di soluzione rapida.

Risultati della ricerca

Il principale risultato del progetto MIT-Food è stato la realizzazione di un dispositivo prototipale in grado di identificare oggetti estranei in prodotti alimentari usando l’imaging a microonde. Il dispositivo è stato realizzato in due versioni, una più semplice con due antenne e una seconda più complessa e precisa con sei antenne. In entrambe i casi, il dispositivo MIT-Food è stato progettato in modo da poter realizzare una misura mentre il prodotto alimentare passa lungo la linea di produzione ed è stato testato presso il Politecnico di Torino e presso il partner industriale, verificando le capacità di identificazione del contaminante.

Tra i principali risultati mettiamo in evidenza:

  • 2 pubblicazioni su riviste scientifiche di settore
  • presentazione del progetto a 6 conferenze scientifiche
  • contatti con aziende che producono linee di monitoraggio
  • nuovo progetto di ricerca “Best-Food Broadband Electromagnetic sensing technologies for food quality and security assessment” finanziato dal bando PRIN 2017

Gruppo di lavoro @Polito

Mario Casu, Professore associato, Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni (DET)

Marco Vacca, Ricercatore, DET

Gianluca Dassano, Tecnico, DET

Giovanna Turvani, Ricercatore Postdoc, DET

Jorge Tobon, Ricercatore Postdoc, DET

Micaela Demichela, Ricercatore, Dipartimento di Scienza Applicata e Tecnologia, DISAT

Francesco Geobaldo, Professore ordinario, DISAT

Francesco Savorani, Professore associato, DISAT

Francesca Bosco, Ricercatore, DISAT

Chiara Mollea, Tecnico, DISAT

Partneriato

Partner accademico: Institut Fresnel (Centro di ricerca, Francia)

Partner non-accademico: Nutkao srl (Azienda, Italia)

  • Budget: 149.854 euro
  • Data inizio: 15/09/2017
  • Data fine: 14/09/2019