Onderzoekers van Skoltech hebben een manier gevonden om met behulp van chemische sensoren en computervisie te bepalen wanneer gegrilde kip precies goed gaar is. Deze tools kunnen restaurants helpen bij het bewaken en automatiseren van kookprocessen in hun keukens, en misschien ooit zelfs in je 'slimme' oven belandt. Het document waarin deze onderzoeksresultaten worden beschreven, ondersteund door een subsidie ​​van de Russische Wetenschapsstichting, werd gepubliceerd in het tijdschrift Voedsel scheikunde .

Hoe weet je dat kipfilet op je grill klaar is voor je bord? Je kijkt er waarschijnlijk goed naar en ruikt eraan om er zeker van te zijn dat het gedaan is zoals jij het wilt. Echter, als je een restaurantchef bent of chef-kok in een enorme industriële keuken, u kunt niet echt vertrouwen op uw ogen en neus om uniforme resultaten te garanderen die voldoen aan de normen die uw klanten verwachten. Daarom is de horeca actief op zoek naar goedkope, betrouwbaar, en gevoelige tools om subjectief menselijk oordeel te vervangen door geautomatiseerde kwaliteitscontrole.

Professor Albert Nasibulin van Skoltech en Aalto University, Skoltech senior onderzoeker Fedor Fedorov en hun collega's besloten precies dat te doen:een 'e-nose, ' een reeks sensoren die bepaalde componenten van een geur detecteren, om de kokende kip te 'snuffelen' en een computer vision-algoritme om ernaar te 'kijken'. 'E-neuzen' zijn eenvoudiger en goedkoper in gebruik dan, zeggen, een gaschromatograaf of een massaspectrometer, en het is zelfs aangetoond dat ze verschillende soorten kazen kunnen detecteren of rotte appels of bananen kunnen uitkiezen. Anderzijds, computervisie kan visuele patronen herkennen, bijvoorbeeld om gekraakte cookies te detecteren.

Het Skoltech Laboratorium voor Nanomaterialen, onder leiding van professor Nasibulin, heeft nieuwe materialen ontwikkeld voor chemische sensoren; een van de toepassingen voor deze sensoren is in het HoReCa-segment, omdat ze kunnen worden gebruikt om de kwaliteit van luchtfiltratie in restaurantventilatie te regelen. Een student van het lab en co-auteur van het artikel, Ainul Yaqin, reisde naar Novosibirsk voor zijn Industrial Immersion-project. Hij gebruikte de laboratoriumsensoren om de effectiviteit te testen van industriële filters van een groot Russisch bedrijf. Dat project leidde tot experimenten met het geurprofiel van gegrilde kip.

"Tegelijkertijd, om de juiste gaarheid te bepalen, men kan niet alleen op 'e-nose' vertrouwen, maar moet computervisie gebruiken - deze tools geven u een zogenaamd 'elektronisch panel' (een panel van elektronische 'experts'). Voortbouwend op de geweldige ervaring in computervisietechnieken van onze collega's van Skoltech CDISE, samen, we hebben de hypothese getest dat, wanneer gecombineerd, computervisie en elektronische neus zorgen voor een nauwkeurigere controle over het koken, ' zegt Nasibulin.

Het team koos ervoor om deze twee technieken te combineren om de gaarheid van voedsel nauwkeurig en contactloos te controleren. Ze plukten kippenvlees, die over de hele wereld populair is, en gegrilde heel wat kipfilet (gekocht bij een plaatselijke supermarkt in Moskou) om hun instrumenten te 'trainen' om te evalueren en te voorspellen hoe goed het gekookt was.

De onderzoekers bouwden hun eigen 'e-nose, ' met acht sensoren die rook detecteren, alcohol, CO, en andere verbindingen en temperatuur en vochtigheid, en plaats het in het ventilatiesysteem. Ze namen ook foto's van de gegrilde kip en voerden de informatie door aan een algoritme dat specifiek naar datapatronen zoekt. Om geurveranderingen te definiëren die consistent zijn met de verschillende stadia van een grillproces, wetenschappers gebruikten thermogravimetrische analyse (om het aantal vluchtige deeltjes te controleren dat de 'e-nose' kan detecteren), differentiële mobiliteitsanalyse om de grootte van aerosoldeeltjes te meten, en massaspectrometrie.

Maar misschien wel het belangrijkste onderdeel van het experiment betrof 16 Ph.D. studenten en onderzoekers die veel gegrilde kipfilet op smaak hebben getest om de malsheid te beoordelen, sappigheid, intensiteit van smaak, verschijning, en algehele gaarheid op een 10-puntsschaal. Deze gegevens werden gekoppeld aan de analytische resultaten om de laatste te testen tegen de perceptie van mensen die meestal de kip eten.

De onderzoekers roosterden vlees net buiten het lab en gebruikten de Skoltech-kantine om de testlocatie in te richten. "Vanwege de COVID-19-pandemie, we moesten maskers dragen en testen uitvoeren in kleine groepen, dus het was een nogal ongebruikelijke ervaring. Alle deelnemers kregen instructies en protocollen voor sensorische evaluatie om het werk goed te doen. We hebben veel monsters gekookt, heb ze gecodeerd, en gebruikten ze in blinde tests. Het was vooral een opwindende ervaring voor materiaalwetenschappers en was gebaseerd op gegevens van geavanceerde analytische hulpmiddelen. Maar, kippenweefsels zijn ook materialen, ' merkt Fedorov op.

Het team meldt dat hun systeem onvoldoende verhitte, goed gekookt, en gaar kip heel goed, zodat het mogelijk de kwaliteitscontrole in een keukenomgeving kan automatiseren. De auteurs merken op dat om hun techniek op andere delen van de kip te gebruiken, bijvoorbeeld:poten of vleugels - of voor een andere kookmethode, de elektronische 'neus' en 'ogen' zouden moeten worden bijgeschoold op nieuwe data.

De onderzoekers zijn nu van plan hun sensoren te testen in restaurantkeukenomgevingen. Een andere mogelijke toepassing is het 'snuffelen' van rot vlees in een zeer vroeg stadium, wanneer veranderingen in het geurprofiel nog te subtiel zijn voor een menselijke neus.

"Wij geloven dat deze systemen kunnen worden geïntegreerd in industriële keukens en zelfs in gewone keukens als een hulpmiddel dat kan helpen en adviseren over de gaarheidsgraad van uw vlees, wanneer directe temperatuurmeting niet mogelijk of niet effectief is, ', zegt Fedorov.