artikel

Sensors For Food leidt tot spin-offs

Algemeen

Sensors For Food leidt tot spin-offs

Het Flanders’ FOOD innovatieproject Sensors For Food heeft twee veelbelovende spin-offs als resultaat. FOx Diagnostics brengt dankzij robuuste biosensortechnologie de detectie van onder andere allergenen en pathogenen naar de productie. En Aquantis commercialiseert een online millimetergolftechnologie voor onder meer inline monitoren van vries- en droogprocessen in productielijnen.

Het vier jaar durende marktgerichte innovatieproject Sensors For Food van Flanders’ FOOD werpt zijn vruchten af. “Met onze FO-SPR-biosensortechnologie zijn operators in de productie in staat allergenen en pathogenen te detecteren in plaats van de gekende ELISA- en PCR-analyses in het lab uit te voeren”, zegt chief techology officer Filip Delport van FOx Diagnostics, een spin-off van de KU Leuven. “De complexe analyses hoeven niet langer door gekwalificeerde analisten uitgevoerd worden. Door de hoge kosten besteden kleine en middelgrote ondernemingen die doorgaans uit aan externe laboratoria.”

Biosensor

De robuuste biosensor is eenvoudig van ontwerp. “Onze Fiber Optic-SPR bestaat uit een witte lichtbron, een spectrofotometer verbonden door een gevorkte glas vezel, en een wegwerpanalyseprobe”, legt Delport uit. SPR staat voor Surface Plasmon Resonance, de gouden-standaard technologie voor biologische bindingsreacties die duur is en gespecialiseerde laboranten vereist. “Het traditionele prismasysteem met microfluidica werd vervangen door een dip-in glasvezelontwerp”, verduidelijkt Delport. “De spectrometer meet veranderingen in golflengteresonan – tie, veroorzaakt door bindingsprocessen.” Wisselen van de probe (meetnaald) die in het cupje gaat, volstaat om te wisselen voor de ELISA- of de PCR-bepaling. Daarmee volstaat één instrument voor allergenen en pathogenen. De gevoeligheid is vergelijkbaar met de standaard ELISA- en PCRbepalingen, ofwel respectievelijk ppb tot ppm en 102 kve per ml.

Eenvoudige voorbehandeling

De voorbehandeling voor de meting is bijzonder eenvoudig voor de FO-SPRtechnologie, vervolgt Delport. “Voor de ELISA- en PCR-analyse worden typisch kleuren gegenereerd, die vervolgens in het cupje worden gemeten waarin zich ook het monster bevindt. Een belangrijke voorwaarde voor de bepaling is dus een trans parant medium voor de optische meting.” Afhankelijk van wat gemeten wordt en het type matrix waarin gemeten wordt, duurt de monstervoorbereiding dan al gauw enkele minuten tot enkele uren. Voor de FO-SPRtechnologie wordt het monster vaak gewoon verdund. Een essentieel voordeel van de nieuwe biosensortechnologie is ook nog eens dat analyses niet gebundeld moeten worden op één plaat met 96 stalen, zoals gebruikelijk bij ELISA-analyses, waarbij elke plaat met behulp van zes tot acht metingen ook nog gekalibreerd moet worden. Kalibreren bij elke meting is niet nodig bij de nieuwe FO-SPR-biosensortechnologie. Afh anke – lijk van het type analyse en de vereiste gevoeligheid zijn resultaten vol gens Delport binnen 2 tot 45 minuten bekend. “Dit is een belangrijke tijdwinst ten opzichte van de 30 minuten tot enkele uren bij de ELISA zonder zelfs de monstervoorbereiding mee te rekenen.” Het benchtopplatform komt eind dit jaar op de markt, waarna verschillende assays die relevant zijn voor de voedingsindustrie doorontwikkeld worden. Intussen wordt ook een handheldversie ontwikkeld, zodat de gewenste analyse overal en altijd uitgevoerd kan worden.

Millimetergolfsensor

Binnen het project Sensors for Food ontwikkelde spin-off M2wave-Aquantis een millimetergolfsensor waarmee industriële vries- en droogprocessen in real time zijn te volgen. Mede door de sterke interactie tussen de elektromagnetische golven en het aanwezige water in voedingsproducten kan de kleinste verandering in termen van vochtgehalte en invriesgraad heel nauwkeurig (orde van grootte: 0,01%) worden waargenomen. “Tot 10 miljoen metingen per minuut vonden plaats bij transportbandsnelheden tot 2 meter per seconde”, zegt senior onderzoeker Werner Vandermeiren bij Aquantis. Een groot voordeel van de techniek is dat metingen volledig contactloos zijn. Bovendien is die bijzonder robuust, dankzij een continue autokalibratie van het instrument. Vervuiling of vocht op de transportband of op de sensor hebben tot op zekere hoogte geen invloed op de meetnauwkeurigheid.

Eenvoudig meetprincipe

Vandermeiren legt uit dat het principe van deze sensortechnologie, die doordringt tot de productkern, relatief eenvoudig is. “Het systeem bestaat uit een zender- ontvangermeeteenheid en een ontvangermeeteenheid. De zender zendt elektromagnetische golfen – frequentiegebied: GHz-THz – uit die deels worden gerefl ecteerd, geabsorbeerd of door het product gaan. Afhankelijk van het product en het proces waaraan het wordt onderworpen, wordt het optimale frequentiegebied gekozen.” De GHz-THz-technologie wordt gecomplementeerd met additionele sensoriek om de nauwkeurigheid op te drijven. De brekingsindex, die indirect wordt opgemeten, is eigen aan het product en de toestand ervan. Deze index wordt tevens bepaald door onder meer samenstelling, temperatuur en het gebruikte frequentiegebied. “Als onderdeel van de samenstelling kan de hoeveelheid aan water of de fasetoestand ervan worden afgeleid”, onderstreept de senior onderzoeker. “Aan de basis van de meetresultaten liggen geavanceerde thermische en elektromagnetische rekenmodellen die dit toelaten.”

Optimaliseren

Naast het monitoren biedt de oplossing de mogelijkheid om droog- en vriesprocessen te optimaliseren naar productkwaliteit, uniformiteit en productiecapaciteit. In plaats van de kwaliteit – vochtgehalte of vriesgraad – aan het eind van de productie te meten, is het mogelijk om tijdens de productie vanaf grondstofontvangst metingen uit te voeren en het proces bij te sturen voor een optimale eindproductkwaliteit. Vandermeiren merkt nog op dat de millimetersensortechnologie zich niet beperkt tot vaste voedingsproducten. Alternatieve sensorconfi guraties, bijvoorbeeld sensorprobes, lenen zich ertoe om ook vloeistoffen op te meten in real time en inline. “Dit maakt onze technologie breed inzetbaar, zowel binnen als buiten de voedingsindustrie.”

Reageer op dit artikel