Ruoka-alan arjessa puhutaan paljon laadusta, turvallisuudesta ja tehokkuudesta. Miten varmistetaan, että vilja on puhdasta, siemen itävää, marja juuri sopivan kypsä – ja että tuotantolinjalla virheet huomataan riittävän ajoissa? Yksi teknologia nousee ratkaisuksi yllättävän moniin näistä kysymyksistä: fotoniikka, eli valoon perustuvat mittaus- ja kuvantamismenetelmät.
Fotoniikka voi kuulostaa vieraalta, mutta käytännössä kyse on hyvin konkreettisista ja tutuista asioista. Fotoniikkaa voi hyödyntää kaikessa, missä pitää nähdä enemmän kuin ihmissilmä pystyy näkemään — esimerkiksi siemenessä piilevä laatuvaihtelu, hedelmän kypsyys, pakkausmateriaalin kerrosrakenne tai kasvuston stressi pellolla. Valoa ruokasektorille -tapahtumassa kokosimme yhteen ruokasektorin haasteita ja fotoniikka-alan yritysten niihin soveltuvia ratkaisuja.
Tapahtumaa varten ruoka-alan yrityksiltä ja asiantuntijoilta kerättiin etukäteen haasteita, joihin fotoniikka voisi tarjota ratkaisuja. Agri-Food Klusteri koosti haasteet ja toimitti ne Photonics Finlandin kautta alan yrityksille, jotta nämä pystyivät muokkaamaan esityksensä kohderyhmälle sopiviksi.
Ruoka-alalta etukäteen nousi esiin seuraavia haasteita:
Fotoniikan teknologioista päivän esityksissä korostuivat erityisesti spektrikuvantaminen, Raman, NIR ja UVC-valo.
Spektrikuvantaminen nousi keskeiseksi teknologiaksi, koska se pystyy tunnistamaan raaka-aineiden koostumuksen, kypsyyden, vauriot ja kosteuden sadoista kapeista aallonpituuskaistoista. Spektrikuvantaminen on eräänlainen “valon röntgen”: se havaitsee asioita, joita tavallinen kamera ei näe. Sen avulla voidaan tunnistaa esimerkiksi home- ja mikrobivaurioita, vesipitoisuuksia, rasvan tai proteiinin määriä, hedelmien kypsyysastetta ja jopa huonot siemenet siemenvirrasta. Itä-Suomen yliopisto ja Specim esittivät runsaasti käytännön esimerkkejä siemenistä, hedelmistä, lihasta ja pakkausmateriaaleista – kaikki kohteita, joissa spektri voidaan kytkeä automaattiseen lajitteluun tai prosessiohjaukseen. Spektri ei siis ole kuva, vaan mitta, jonka tuottamat päätökset ovat objektiivisia ja toistettavia.
GrainSense toi esiin kevyemmän vaihtoehdon: nopeasti toimivat NIR-sensorit, joiden avulla voidaan seurata proteiinia, kosteutta ja muita laatuparametreja suoraan puimurissa, siilossa tai satamassa. Näin laatutieto ohjaa esimerkiksi segregaatiota, lannoitusstrategiaa ja rehureseptien optimointia reaaliajassa – ei vasta analyysilaboratorion kautta.
Raman-spektroskopia puolestaan paljastaa tuotteen kemiallisen koostumuksen ja rakenteen aina 3D-tasolle. Sillä voidaan tunnistaa rasva- ja vesifaasien jakautumista, emulsioiden tasalaatuisuutta tai pakkauskalvojen kerrosrakenteita. Näistä on suurta hyötyä esimerkiksi tuotekehityksessä ja pakkausmateriaalien laadunhallinnassa.
UVC-ratkaisut täydentävät kokonaisuutta erityisesti hygieniassa. LED Futuren esimerkeissä UVC soveltui tehokkaasti ilman, veden ja pintojen desinfiointiin – ja logistiikassa kuljetuskaluston hygienian ylläpitoon. UVC:tä hyödynnetään myös tautien torjunnassa kasvustoista, mutta sen kanssa on oltava erityisen varovainen, koska liian suuri annos vahingoittaa kasvia. Sen sijaan ilma- ja pintadesinfioinnissa UVC toimii erinomaisesti — ja ilman kemikaaleja.
Päivän päätteeksi asiantuntijat pohtivat yhdessä, mitä seuraavaksi tarvitaan, jotta fotoniikka saadaan laajempaan käyttöön ruoka-alalla. Keskusteluissa oltiin yksimielisiä siitä, että fotoniikan käyttökohteet on määriteltävä riittävän konkreettisesti, jotta teknologia tuottaa arvoa. Keskusteluissa painotettiin myös, että järkevimmän teknologian valinta riippuu ennen kaikkea volyymista, nopeudesta ja tarkkuudesta.
Pohjois-Savon Agri-Food Cluster, Savonia ja alueen yritykset ovat hyvässä asemassa viemään fotoniikkaa konkreettisiksi ratkaisuiksi. Yhdessä tekemällä fotoniikasta voi tulla ruokasektorin uusi perusväline kestävämpiin toimintatapoihin. Keskusteluissa todettiin, että tärkeitä ovat nopeat kokeilut. Meidän ei tarvitse kerralla mullistaa koko prosesseja, vaan riittää että valitaan esim. yksi laatuparametri, jota halutaan parantaa, ja edetään nopeasti käytännön kokeiluihin ja testaukseen. Valo ei olekaan enää vain valoa – se voi olla myös dataa, laatua ja turvallisuutta.
klusterin johtaja, Pohjois-Savon Agri-Food klusteri