I ricercatori di Skoltech hanno trovato un modo per utilizzare sensori chimici e visione artificiale per determinare quando il pollo alla griglia è cotto nel modo giusto. Questi strumenti possono aiutare i ristoranti a monitorare e automatizzare i processi di cottura nelle loro cucine, e forse un giorno anche finire nel tuo forno 'intelligente'. Il documento che dettaglia i risultati di questa ricerca, sostenuto da una sovvenzione della Russian Science Foundation, è stato pubblicato sulla rivista Chimica degli alimenti .

Come si fa a dire che il petto di pollo sulla griglia è pronto per il piatto? Probabilmente lo guardi da vicino e lo annusi per assicurarti che sia fatto nel modo che preferisci. Però, se sei uno chef di un ristorante o un capocuoco in un'enorme cucina industriale, non puoi davvero fare affidamento sui tuoi occhi e sul tuo naso per garantire risultati uniformi all'altezza degli standard che i tuoi clienti si aspettano. Ecco perché l'industria dell'ospitalità è attivamente alla ricerca di prodotti economici, affidabile, e strumenti sensibili per sostituire il giudizio umano soggettivo con il controllo di qualità automatizzato.

Professor Albert Nasibulin di Skoltech e Aalto University, Il ricercatore senior di Skoltech Fedor Fedorov e i loro colleghi hanno deciso di fare proprio questo:ottenere un naso elettronico, ' una serie di sensori che rilevano alcuni componenti di un odore, per "annusare" il pollo in cottura e un algoritmo di visione artificiale per "guardarlo". I "nasi elettronici" sono più semplici e meno costosi da utilizzare rispetto a, dire, un gascromatografo o uno spettrometro di massa, e hanno anche dimostrato di essere in grado di rilevare vari tipi di formaggi o raccogliere mele o banane marce. D'altra parte, la computer vision può riconoscere modelli visivi, ad esempio, per rilevare i cookie crackati.

Il Laboratorio di Nanomateriali Skoltech, guidato dal professor Nasibulin, ha sviluppato nuovi materiali per sensori chimici; una delle applicazioni di questi sensori è nel segmento HoReCa, in quanto possono essere utilizzati per controllare la qualità della filtrazione dell'aria nella ventilazione dei ristoranti. Uno studente del laboratorio e coautore del paper, Ainul Yaqin, si è recato a Novosibirsk per il suo progetto di immersione industriale. Ha usato i sensori di laboratorio per testare l'efficacia dei filtri industriali prodotti da un'importante azienda russa. Quel progetto ha portato a esperimenti con il profilo olfattivo del pollo alla griglia.

"Allo stesso tempo, per determinare il corretto stato di cottura, non si può fare affidamento solo sul "naso elettronico", ma è necessario utilizzare la visione artificiale:questi strumenti forniscono un cosiddetto "pannello elettronico" (un pannello di "esperti" elettronici). Basandosi sulla grande esperienza nelle tecniche di visione artificiale dei nostri colleghi di Skoltech CDISE, insieme, abbiamo verificato l'ipotesi che, quando combinato, computer vision e naso elettronico garantiscono un controllo più preciso sulla cottura, " dice Nasibulina.

Il team ha scelto di combinare queste due tecniche per monitorare la cottura del cibo in modo accurato e senza contatto. Hanno scelto carne di pollo, che è popolare in tutto il mondo, e grigliato un bel po' di petto di pollo (comprato in un supermercato locale di Mosca) per "addestrare" i loro strumenti per valutare e prevedere quanto bene fosse cotto.

I ricercatori hanno costruito il loro naso elettronico, ' con otto sensori che rilevano il fumo, alcol, CO, e altri composti e temperatura e umidità, e inserirlo nel sistema di ventilazione. Hanno anche scattato foto del pollo alla griglia e hanno fornito le informazioni a un algoritmo che cerca specificamente modelli di dati. Per definire le variazioni di odore coerenti con le varie fasi di un processo di grigliatura, gli scienziati hanno utilizzato l'analisi termogravimetrica (per monitorare il numero di particelle volatili da rilevare per il "naso elettronico"), analisi della mobilità differenziale per misurare la dimensione delle particelle di aerosol, e spettrometria di massa.

Ma forse la parte più importante dell'esperimento ha coinvolto 16 Ph.D. studenti e ricercatori che hanno assaggiato un sacco di petto di pollo alla griglia per valutarne la tenerezza, succosità, intensità di sapore, aspetto esteriore, e la cottura complessiva su una scala a 10 punti. Questi dati sono stati confrontati con i risultati analitici per testare quest'ultimo contro la percezione degli umani che di solito finiscono per mangiare il pollo.

I ricercatori hanno grigliato la carne appena fuori dal laboratorio e hanno utilizzato la mensa Skoltech per allestire il sito di test. "A causa della pandemia di COVID-19, abbiamo dovuto indossare maschere ed eseguire test in piccoli gruppi, quindi è stata un'esperienza piuttosto insolita. A tutti i partecipanti sono state date istruzioni e sono stati forniti protocolli di valutazione sensoriale per svolgere correttamente il lavoro. Abbiamo cucinato molti campioni, li ha codificati, e li ha usati nei test alla cieca. È stata un'esperienza entusiasmante principalmente per gli scienziati dei materiali e si è basata su dati provenienti da sofisticati strumenti analitici. Ma, anche i fazzoletti di pollo sono materiali, "Note di Fedorov.

Il team riferisce che il loro sistema è stato in grado di identificare i cibi poco cotti, ben cotto, e pollo stracotto abbastanza bene, quindi può potenzialmente automatizzare il controllo di qualità in un ambiente cucina. Gli autori fanno notare che per usare la loro tecnica su altre parti del pollo, diciamo, gambe o ali, o per un metodo di cottura diverso, il "naso" e gli "occhi" elettronici dovrebbero essere riqualificati su nuovi dati.

I ricercatori hanno ora in programma di testare i loro sensori negli ambienti delle cucine dei ristoranti. Un'altra potenziale applicazione potrebbe essere quella di "annusare" la carne marcia nelle primissime fasi, quando i cambiamenti nel suo profilo olfattivo sarebbero ancora troppo impercettibili per un naso umano.

"Crediamo che questi sistemi possano essere integrati nelle cucine industriali e anche nelle cucine tradizionali come uno strumento che può aiutare e consigliare sul grado di cottura della tua carne, quando la misurazione diretta della temperatura non è possibile o non è efficace, "dice Fedorov.