A DTU e a Royal Greenland colaboraram em uma nova tecnologia que pode medir a espessura da cobertura de gelo em camarões congelados. É importante saber isso para que os camarões permaneçam frescos e os consumidores obtenham a quantidade certa de camarões. A solução é baseada em ondas terahertz, e a tecnologia pode ser usada para medir a espessura de inúmeros materiais.

Como você mede a espessura de uma casca de ovo, uma faixa de estrada ou a cobertura de gelo em um camarão? Simon Lehnskov Lange - pós-doutorado na DTU Fotonik - sabe como. Ele lidera uma equipe de pesquisa que está desenvolvendo um dispositivo compacto e barato para medição rápida e eficiente da espessura de todos os tipos de materiais.

A ideia é utilizar um tipo específico de ondas eletromagnéticas denominado radiação terahertz. Esta radiação pode penetrar em muitas substâncias diferentes, e - na transição entre dois materiais diferentes - parte da radiação é refletida e forma um pequeno eco. Medindo o eco, os pesquisadores podem determinar a espessura do material com grande precisão.

Em 2017, Simon Lehnskov Lange conversou com pessoas da DTU Food, e eles sabiam que a Royal Greenland precisava de um método rápido e inteligente para medir a espessura da camada de gelo em camarões cobertos com gelo.

No Royal Greenland, o desenvolvedor do processo Niels Bøknæs explica por que é importante garantir uma camada uniforme de gelo nos camarões congelados:

"A cobertura protege os camarões do ranço, ou seja, de secagem e alterações químicas indesejadas. Enquanto os camarões estiverem congelados, não é tanto sobre segurança alimentar, mas mais sobre qualidade. A cobertura de gelo prolonga a vida útil, porque - sem ele - os camarões secariam e não teriam um gosto muito bom. "

"Nós aplicamos cobertura borrifando água de bicos nos camarões congelados. Descobrimos que 10 a 12 por cento de água cobre bem os camarões. Mas no processo de envidraçamento industrial, o envidraçamento é feito com diferenças nos parâmetros do processo. Talvez a água dos bicos de água esteja um pouco quente ou fria demais, e o tamanho dos camarões pode variar um pouco. Isso significa que a espessura do vidro não é completamente constante, e é realmente um desafio controlar o conteúdo do envidraçamento na produção prática, "diz Niels Bøknæs.

Peso do gelo não deve ser incluído

Produtos alimentícios glaceados são normalmente vendidos por peso, e aqui o peso do gelo não deve ser incluído. Quando um consumidor compra um saco de 200 gramas de camarão congelado, deve haver pelo menos 200 gramas de camarões descongelados quando a cobertura de gelo derreter. Como os camarões só são pesados ​​após a vitrificação por motivos técnicos, isto é, Contudo, importante para o fabricante saber exatamente a quantidade de gelo utilizada. De outra forma, os consumidores obterão muitos ou poucos camarões.

Hoje, A Royal Greenland verifica manualmente a porcentagem de envidraçamento usando um método demorado e pouco prático. A empresa prefere ter um sistema em que a espessura do vidro seja medida continuamente, permitindo que o envidraçamento seja ajustado automaticamente em tempo real. Se muito gelo for usado, os bocais de água podem ser ligeiramente abaixados - e vice-versa. A Royal Greenland tem cinco grandes fábricas de camarão na Groenlândia e no Canadá, e cada um deles pode receber 80 toneladas de camarões crus por dia e transformá-los em 27 toneladas de congelados, camarões com casca. Consequentemente, há muito dinheiro a ser economizado por ser capaz de medir com precisão.

Aqui, os pesquisadores da DTU Fotonik podem ajudar a Royal Greenland.

“Fizemos um pequeno projeto piloto em que polvilhamos alguns camarões, e descobrimos que podíamos medir a espessura do gelo, que é normalmente entre meio milímetro e um milímetro, "diz Simon Lehnskov Lange e continua:

"Então, concordamos em testá-lo em uma escala um pouco maior. Trouxemos um sistema para a fábrica da Royal Greenland em Aalborg, onde validamos a tecnologia e demonstramos que podemos medir camarões de todos os tamanhos e tipos - também sob as condições prevalecentes em tal fábrica, Onde, por exemplo, está muito frio. Agora estamos patenteando o método para medir a espessura da cobertura de gelo em alimentos, "diz Simon Lehnskov Lange sobre os resultados do projeto de pesquisa, que é denominado GLAZE.

Foco principal em alimentos

Medir a espessura do gelo em camarões é apenas uma das aplicações possíveis da tecnologia. A radiação Terahertz é interrompida por metais, água líquida, e vapor de água, mas, de outra forma, pode penetrar e medir a espessura de uma grande variedade de materiais. Portanto, a tecnologia também pode ser usada em muitos setores diferentes, por exemplo, para o controle contínuo da qualidade dos tratamentos de superfície. Mas primeiro, a tecnologia deve ser desenvolvida de forma que seja acessível para as empresas.

Se eles conseguirem desenvolver um sistema de preço acessível que possa medir - várias vezes por segundo - a espessura do gelo dos camarões que passam em uma esteira rolante, Royal Greenland é um cliente certo. E outros produtores seguirão o exemplo, Simon Lehnskov Lange espera:

"Estamos inicialmente olhando para a inspeção de alimentos, onde agora começamos a estudar outros usos, por exemplo, medir a espessura de cascas de ovo. "

Uma casca de ovo grossa significa um ovo sólido que pode suportar a jornada até o consumidor ou que pode proteger o feto até que o frango saia. Muitos ovos são perdidos porque a casca é muito fina.

Tradicionalmente, produtores de ovos mediram a espessura da casca do ovo quebrando o ovo e usando um parafuso micrométrico. Existem também métodos em que você não precisa desperdiçar o ovo, mas onde a espessura da casca é medida usando métodos acústicos. Você pode obter uma medida da espessura da casca batendo no ovo e medindo sua frequência de ressonância, ou você pode usar o ultrassom para uma medição mais direta.

Contudo, esses métodos de medição requerem contato direto com o ovo, e eles levam tempo, e são complicados. Com radiação terahertz, você obtém um mais rápido, solução de alta tecnologia que funciona sem contato direto entre o instrumento de medição e o ovo.

O preço deve cair

Mas vai demorar um pouco até que a tecnologia da DTU esteja pronta para o mercado, diz Simon Lehnskov Lange.

“Começamos com um sistema que custou 1,5 milhão de coroas dinamarquesas. Se quisermos usar a tecnologia na indústria de alimentos, o preço do nosso sistema terahertz deve cair muito. Então, analisamos se poderíamos produzir uma versão mais barata substituindo os componentes mais caros por versões mais baratas baseadas na conhecida tecnologia de semicondutores, "diz Simon Lehnskov Lange, quem elabora:

"Agora estamos trabalhando em um modelo de demonstração que é muito menor e projetado para torná-lo lucrativo para as empresas se conseguirmos que a tecnologia seja produzida em massa. Esperamos ter esse modelo pronto para teste até o final de 2021."

No trabalho em direção a uma versão menos cara e mais compacta, os pesquisadores recebem ajuda da FORCE Technology, onde o papel do Centro de Fotônica Aplicada inclui a garantia da comercialização de dinamarquês, tecnologia baseada em fotônica.

Simon Lehnskov Lange ainda se lembra da primeira reunião na FORCE Technology, que, depois de ouvir sobre a ideia das medições de terahertz, deu-lhe um desafio, ou seja, para medir a espessura de uma faixa de estrada:

"Fui para casa com um pedaço de estrada, Completo com asfalto e faixa de rodagem! No laboratório, Eu o examinei com nosso laser e descobri que podíamos medir a espessura da faixa da estrada - a radiação terahertz poderia penetrar no material. Na verdade, pudemos medir a espessura da faixa e do asfalto abaixo. "

Sistema em um chip

Isso convenceu a FORCE Technology de que os pesquisadores da DTU estavam no caminho certo.

“Vimos uma tecnologia com um enorme potencial que pode ser usada em benefício da indústria, não apenas na Dinamarca, mas em todo o mundo, "diz Henrik Mertz, que dirige o centro da FORCE Technology.

“Temos a experiência e o conhecimento necessários para desenvolver protótipos. Não somos especialistas em óptica como os pesquisadores universitários extremamente competentes, mas entendemos o mundo e as questões a serem enfrentadas. E podemos transformar o conhecimento e as ideias dos pesquisadores em algo operacional e orientado para a aplicação, " ele continua.

Os engenheiros da FORCE Technology dissecam o sistema DTU e identificam os componentes que podem ser otimizados em relação a torná-lo mais compacto e, especialmente, menos caro. Os pesquisadores da DTU recebem ajuda no desenvolvimento de negócios e bons conselhos sobre como um produto final deve ser composto e documentado para ser aprovado para venda, incluindo marcação CE. Além disso, A FORCE Technology possui uma ampla rede de empresas que podem usar a tecnologia para criar novos aplicativos.

Embora um modelo de demonstração totalmente funcional possa estar pronto já neste ano, ainda há um caminho a percorrer antes que o instrumento de medição de alta tecnologia esteja pronto para produção em massa. Mas Simon Lehnskov Lange está otimista, e sua ambição é que a solução acabe sendo um 'sistema em um chip':

"Esperamos que - a longo prazo - possamos baixar o preço abaixo de 1, 000 euros. E vamos continuar a desenvolver o sistema para torná-lo tão compacto que não seja maior do que uma unha, com toda a tecnologia integrada em um único chip. "