Foodnose. Micro-sistema olfattivo-digitale per la sicurezza e la conservazione alimentare

"That stink!" Is the most recurring exclamation when a particularly unpleasant smell fills our nostrils. The mechanism adopted by our nose to smell is very complex and involves a number of chemical reactions transforming the interaction between odorous molecules and olfactory receptors into an electrical impulse directly sent to the brain. Our brain processes this signal and gives the sensation of smell. Our olfactory capacity, if compared to that of cats or dogs, is nothing. All in fact, we use dogs to detects drugs, explosives or to recovery people involved in dramatic events such as earthquakes or avalanches. However, have you ever thought that man, as well as produced tools to see and feel better, could have digital tools that enhance his ability to perceive smells? This thesis explores the potential of design and digital technologies in developing "FOODNOSE", an interactive and portable device that can "smell" foods by measuring their deterioration and maturation. A tool that works like a "digital nose" helping common people (especially those with visual and olfactory deficits), and in the next future, also the operators of agro-food industry (production, distribution, catering) in order to reduce waste, locate the better moment for the food consumption and improving the food safety level. The first chapter explores the “world” of smell. It includes the definition and classification of odors, the establishment of olfactory physiological systems and how smell works.
 The second chapter examines the "olfactory technologies" adopted to measure odors, identifying and analyzing applications in various fields of activity. The third chapter is focused on food safety and analyzes this topic providing scientific explanations and case studies. The fourth chapter focuses on experimenting with sensors and foods in order to understand how you can "sniff" food digitally. 
The experimentation has developed in three phases: the first step is to understand how all sensors work and how measure different types of foods; the second phase has been developed to more accurately measure a smaller number of foods analyzing in detail the potency and odor measurement limits; the third stage is used to scientifically measure odor (combining physical measurement and organoleptic analysis) in order to obtain a model that could to be replicated measuring other odors. This model of measurement will be the basis enabling the functioning of the FOODNOSE device. The fifth chapter develops FOODNOSE 1.0 - a digital microsystem, whose design has been developed in its basic (consumer) version that takes into account current features and limitations of available sensors on the market. The chapter illustrates the different design phases: concept design and development, object design, executive design and prototype design within Polifactory and storyboards and scenarios for use of the object. The conclusions, starting from the current characteristics and limitations of olfactory technologies identifying possible implementations of FOODNOSE and suggesting new professional uses of this digital device in the agro-food industry.

“Che puzza!” è l’esclamazione più ricorrente quando un odore particolarmente sgradevole riempie le nostre narici. Il meccanismo mediante il quale il nostro naso percepisce un odore è complesso e coinvolge una serie di reazioni chimiche che trasformano l’interazione della molecola odorosa con i recettori olfattivi, in un impulso elettrico che viene inviato al cervello, il quale elabora il segnale e restituisce la sensazione di odore. La nostra capacità olfattiva è nulla rispetto a quella di altre specie come gatti o cani. Tutti, infatti, siamo a conoscenza dell’impiego di cani per l’individuazione di droghe, esplosivi o per il recupero di esseri umani coinvolti in eventi drammatici come i terremoti o valanghe. Tuttavia, avete mai pensato che l'uomo, così come si è dotato di strumenti per vedere e sentire meglio, potrebbe dotarsi di strumenti digitali che potenziano la sua capacità di percepire gli odori? Questa tesi esplora le potenzialità del design e delle tecnologie digitali nello sviluppo di "FOODNOSE", un dispositivo interattivo e portatile in grado di "annusare" gli alimenti misurandone il livello di deterioramento e maturazione. Uno strumento che funziona come un "naso digitale" che può aiutare le persone comuni (soprattutto quelle affette da deficit visivi e olfattivi) ma in futuro anche gli operatori del settore agroalimentare (produzione, distribuzione, ristorazione) a ridurre gli sprechi, individuare il momento migliore per il consumo degli alimenti e migliorare il livello della sicurezza alimentare. Il primo capitolo esplora il mondo dell'olfatto. Include la definizione e la classificazione degli odori, l'istituzione dei sistemi fisiologici olfattivi e come funziona l'olfatto. Il secondo capitolo studia in dettaglio le "tecnologie olfattive" per la misurazione degli odori individuando e analizzando in dettaglio le applicazioni in vari campi di attività. Il terzo capitolo ricerca sulla sicurezza alimentari e analizza con il supporto di spiegazioni scientifiche e casi studio. Il quarto capitolo si concentra sulle sperimentazione con i sensori e gli alimenti per comprendere come si possa "annusare" digitalmente il cibo. La sperimentazione si è sviluppata in tre fasi: - la prima fase è servita per capire come funzionano tutti i sensori e come si misurano i diversi tipi di alimenti; - la seconda fase è servita per misurare con maggiore precisione un numero più limitato di alimenti per analizzare in dettaglio potenzialità e limiti nella misurazione degli odori. - la terza fase è servita per misurare scientificamente un odore (unendo la misurazione fisica e l'analisi organolettica) in modo tale da ricavare il modello da replicare per misurare altri odori che sarà alla base del funzionamento del dispositivo FOODNOSE. Il quinto capitolo sviluppa FOODNOSE 1.0 - un micro sistema olfattivo digitale, il cui progetto è stato sviluppato nella sua versione base (consumer) che tiene conto delle attuali caratteristiche e limiti dei sensori disponibili sul mercato. Il capitolo illustra le diverse fasi di progettazione: l'ideazione e lo sviluppo del concept, il design dell'oggetto, la fase di progettazione esecutiva e prototipazione realizzata all'interno di Polifactory infine gli storyboard e gli scenari d'uso dell'oggetto. Le conclusioni, partendo dagli attuali caratteristiche e limiti delle tecnologie olfattive individuano possibili implementazioni e nuovi utilizzi di FOODNOSE nella filiera agroalimentare.