Bagaren får hjälp av elektroniska fingrar

Av Birgit Andersson

Erfarna bagare på Skogaholms bageri knackar på limporna för att avgöra om bröden är färdiga att tas ur ugnen.
På samma sätt sätter bagarna ned ett finger i degen för att syna jäsningen.
Bagarens fingertoppskänsla håller koll på brödbaket. Och det finns idag inga mätsystem som kan konkurrera med bagaren. Men på Linköpings universitet är man på god väg att utveckla elektroniska sensorer som liknar mänskliga sinnen.
Ett sådant system testas nu på Skogaholms bageri i Örebro. Med hjälp av luftstrålar, optiska sensorer och datorer kan forskaren Peter Wide på institutionen för fysik och mätteknik på Linköpings universitet få svar på om bröden på processbanan är jästa och färdigbakade. - Vi överför de mänskliga processerna till en mätapparat, säger Peter Wide. Tanken är att bagaren ska kunna få en annan uppfattning, ett ²objektivare² svar på brödets kvalitet än det han själv känner med fingrarna.

Bara bagaren vet

Hittills har Peter Wide och hans forskargrupp klarat av att efterlikna bagarens knackning på brödet. Nästa steg blir att också kunna mäta känselintryck, luktintryck och synintryck.
För forskarna handlar det om att i möjligaste mån översätta relevanta delar av den mänskliga mätförmågan till ett konstgjort mätsystem. Idag finns det inget sätt att mäta det som bagaren gör.
- Vi har nu visat att det faktiskt finns möjlighet att göra mätsystem som efterliknar bagarens sätt att påverka processen, säger Peter Wide. Den enskilda bagarens erfarenhet är svår att överföra från generation till generation och olika bagare kan dessutom ha olika uppfattning om vad som är det bästa brödet. Trötthet och andra faktorer påverkar också fingertoppskänslan. Många olika sinnen är också inblandade.
Den elektroniska hörsel-, syn- och känselapparat som Peter Wide nu utvecklar efterliknar de mänskliga sinnena. Forskarna får ett mätsystem som åtminstone delvis kan mäta det som människan kan registrera.
Kommer de elektroniska apparaterna att ta ifrån bagarna ders arbete?
- Nej, tanken är att mätapparaten i första hand ska komplettera det mänskliga arbetet, att fungera som ett elektroniskt hjälpmedel, säger Peter Wide.
- Mätutrustningen ska larma om något går fel i processen. Förutom att man får en bättre kvalitet i bakningen finns det massor av pengar att tjäna för processindustrin; att behöva slänga en hel sats är dyrt.
Linköpingsforskarna ligger internationellt sett mycket långt fram vad gäller utvecklimg av sensorsystem, baserade på mänsklig kunskap. Tekniken som på engelska kallas "human knowledge based sensor systems", en sorts artificiell intelligens, går ut på att översätta mänskliga egenskaper till mätteknik.
1994 tog en forskargrupp på institutionen för fysik och mätteknik fram en av världens första elektroniska näsor. Den näsan är nu ute och luktar i industrin.
Med hjälp av elektroniska näsor vill spannmålsproducenterna sortera spannmål, näsan kan lukta sig till bomber, fungera som ersättare för lavinhundar, analysera avgaser och göra alkoholtest.

Uteckling av näsan

Peter Wides elektroniska brödknackare är en vidareutveckling av den elektroniska näsan. Mätapparaten som nu testas på Skogaholm i Örebro används dels för att se om brödet jäst färdigt, dels för att kontrollera att bakningen är klar.
I ett experiment har Peter Wide och hans grupp lyckats krossa ett knäckebröd, samtidigt som de luktade, tittade och mätte tuggmotståndet på brödet elektroniskt.
Japanska forskare har rapporterat om liknande försök på pumpor. Livsmedelsprocesser är i regel mycket svåra att styra och på SIK, institutet för Livsmedel och Bioteknik i Göteborg (livsmedelsindustrins forskningsinstitut) har man långtgående planer på att driva liknande sensorprojekt. Institutet hade för några veckor sedan en speciell konferens där industrin informerades om den elektroniska näsan och möjligheterna med de nya elektroniska sensorsystemen.

Intressant för många

Livsmedelssektorn visade tidigt sitt intresse för den nya tekniken, men sensorerna fungerar lika bra i andra processindustrier, exempelvis i pappers- och massaindustrin eller i den kemiska industrin.
När ett komplett övervakningssystem ska kunna tas i bruk industriellt vill Peter Wide inte lova.
Än återstår att få in systemet i produktionen och att ytterligare finslipa tekniken.

I bageriet placeras mätapparater dels i början av bakningen - i jäsningsprocessen, dels i slutfasen av bakningen.
Gräddningen av brödet mäts genom att luftstötar träffar brödytan. Luftstötarna åstadkommer en vibration, som motsvarar den fingerknackning som bagaren gör på brödet.
Mätningen sker med hjälp av en optisk sensor. Den skickar ut ljusstrålar som reflekteras.
Tiden det tar tills brödet slutat vibrera är ett mått på om brödet är färdigt.
Sensorsignalerna bearbetas i en dator. I ytterligare en dator sker sedan en klassificering av informationen.
En kurva på den sista datorns skärm ger svar på om brödet är färdiggräddat.
Informationen om hur en ²färdiggräddad² kurva ska se ut har matats in i datorn av en operatör. Datorn har fått lära sig den rätta kurvan av en erfaren bagare.
Knackningen på brödet har ersatts med ett synintryck.
Jäsningskontrollen av brödet - det moment där bagaren sticker ned sitt finger och synar av om brödet jäst färdigt - görs artificiellt på samma sätt som i bakningsmätningen.
Luftstötar eller någon annan form av elektronisk hammare gör en ²krater² i degen.
Den tid det tar för degytan att återfå normalläge är ett mått på om brödet jäst färdigt.

Linköpings universitet startade nyligen ett kompetenscentrum för biologiska och kemiska sensorer, S-Sence. Avdelningen för tillämpad fysik har arbetat med sensorforskning i över 20 år och det nya centrumet ska tillvarata den kunskap som byggts upp. Cirka tjugo forskare är knutna till S-Sence och fyra av de fem pågående projekten rör utveckling av den elektroniska näsan. Industrin finansierar stora delar av sensorforskningen. Peter Wides projekt, där professor Alexander Lauber och ingenjör Ingemar Grahn också ingår, betalas exempelvis av Cerealias forskningsstiftelse. (Skogaholm ägs av Cerealia). Andra företag som nu deltar i olika sensorprojekt är exempelvis Stora Billerud, Eka Nobel, Pharmacia Biopharmaceuticals, Volvo och Svenska Lantmännen. Representanter från industrin ska också ges möjlighet att kunna disputera på institutionen. Linköpingsforskarna ska inte enbart arbeta med de egna forskningsresultaten utan också med andra applikationer som rör sensorer. Resultaten från sensorprojekten kommer att tillfalla alla industrideltagare och kommande patent ska ägas gemensamt av forskare och företag.