Frisches Fleisch – ganz sicher ! Mikrosysteme erkennen Frischegrad von Fleisch

In dem Projekt „FreshScan“ ist nun ein handliches Funktionsmuster entstanden, das sich aus zwei Komponenten zusammensetzt: einem intelligenten Etikett und einem Handscanner.

Das Etikett funktioniert wie eine Art Laufzettel und dokumentiert den Zustand des Fleisches von der Schlachtung bis zum Verkauf. Damit kann zudem die Temperatur kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet werden, sodass jede Unterbrechung der Kühlkette dokumentiert wird. Der Scanner erfasst den Zustand des Fleisches und schreibt ihn gleich in das intelligente Etikett.

Durch den Einsatz von Mikrosystemtechnik wird die Produktionskette vom Erzeuger, über die Fleischverarbeitung, den Transport, Groß- und Einzelhandel bis zum Endverbraucher gezielt erfasst. Die Produktzustände werden lückenlos dokumentiert und seine Frischeparameter sind aktuell mess- und abrufbar. Indem das Konzept an zwei Punkten ansetzt, am Lebensmittel selbst und an der Logistik- bzw. Verarbeitungskette, ist die Historie des Lebensmittels in allen Schritten transparent und rückverfolgbar. Über einen Touchscreen können verschiedene Funktionen angewählt und die ausgewerteten Messergebnisse angezeigt werden: einwandfrei oder ungenießbar! Dieses System wird derzeit als Pilotlösung am Beispiel Schweinefleisch getestet und optimiert. Später könnte es nach entsprechenden Modifizierungen auch in anderen Lebensmittelsegmenten kommerziell genutzt werden.

Das vom BMBF geförderte Projekt vereint unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) Forscher aus dem Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH), dem

Max Rubner-Institut (MRI), dem Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB) und der Technischen Universität Berlin.

Mobile „Frischescanner“
Zum Prüfen des Produktzustands ermitteln mobile „Frischescanner“ mittels optischer Sensorik Daten, mit denen der Frischezustand des Lebensmittels direkt erfasst und ausgewertet werden kann. Die Scanner arbeiten mit Laserlicht, das je nach Zustand des Fleisches unterschiedlich gestreut und reflektiert wird. Die Handscanner nutzen dabei zwei unterschiedliche Messprinzipien: die Raman- und die Fluoreszenz- Spektroskopie. Beide Verfahren erlauben zuverlässige Aussagen über die Fleischbeschaffenheit, reagieren jedoch auf Parameter wie Verpackung bzw. Produktzustände wie tiefgefrorenes oder frisches Fleisch unterschiedlich. Sowohl die Raman- als auch die Fluoreszenz-Methode analysieren die typisch gemessenen spektralen Signaturen und werten diese auf die Beschaffenheit des Fleisches hin aus. Die Raman-Spektroskopie nutzt dazu ein speziell entwickeltes optisches System, in das ein rot emittierender Diodenlaser integriert ist. Bei der Fluoreszenz-Spektroskopie wird Fleisch mit einem Laser im blauen Spektralbereich bestrahlt. Ziel ist es künftig, die Vorteile beider Verfahren in einem Aufbau zu kombinieren und diesen weiter zu miniaturisieren. Derzeit hat das gesamte Gerät das Format eines umfangreicheren Taschenbuches.
Das intelligente Etikett
Leider verrät ein positiver Fleischbefund noch nichts über die Zeit, die seit der Schlachtung vergangen ist – lange und gut gelagerte Ware liefert mitunter die gleichen Messergebnisse wie frisches, ungekühltes Fleisch. Möchte man wissen, wie alt das Fleisch tatsächlich ist, liest der Scanner diese Informationen aus einem RFID-Etikett, das das Fleisch stets begleitet. Mithilfe Radio Frequency IDentification, also der Funk-Frequenz-Identifizierung, werden die auf dem Funkchip gespeicherten Informationen von dem Handscanner ausgelesen. Aus den dort gespeicherten Sensorinformationen lässt sich ein Temperatur-Protokoll des transportierten Fleischs erstellen. Auch andere Verarbeitungs- und Transportdaten wie Zeit, Feuchte oder Lichteinfall lassen sich so rekonstruieren. Da sich die intelligenten Etiketten im Gegensatz zu bestehenden Systemen wieder aufladen lassen, kommen sie für eine Mehrfachverwendung infrage. Denkbar wäre schon aus Kostengründen eine Anbringung in den branchenüblichen Fleisch-Transportkisten. Die Daten könnten dann drahtlos innerhalb der Prozesskette übertragen werden.
Wissenschaftliche Nachfragen:
Dr. Volker Großer
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM
Tel: 030 / 4 64 03-250
Mail: volker.grosser@izm.fraunhofer.de