Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Qualität von Lebensmitteln schnell überprüft

02.05.2012
Ob bei Obst, Fleisch oder Käse – die Qualität ist nicht immer so wie der Verbraucher es wünscht. Ein Spektrometer soll Kunden künftig verraten, wie es um die Güte von Lebensmitteln bestellt ist. Das Gerät ist nicht größer als ein Stück Würfelzucker, lässt sich günstig produzieren und könnte in Zukunft gar in Smartphones Platz finden.

Ist die Ananas reif? Oder stellt man zuhause genervt fest, dass das gekaufte Exemplar weder süß noch saftig ist? Und wie steht es um die Qualität des Fleisches? Enthält es zu viel Wasser und wird beim Braten zäh?


Das Spektrometer mit integriertem Beugungsgitter, Gitterantrieb, Positionsdetektion und optischen Spalten ist kompakter als seine handelsüblichen Pendants. © Fraunhofer IPMS

Beim Einkauf von Lebensmitteln muss der Kunde sich oft auf sein Glück verlassen. Das soll künftig ein Ende haben: Dann reicht es, ein Smartphone an das Produkt zu halten, die entsprechende App und die entsprechende Menüauswahl, zum Beispiel »Birne«, zu starten – und schon gibt das Gerät eine Empfehlung: Der Fruchtzuckergehalt dieser Birne ist hoch, grünes Licht für den Kauf. Grundlage dieser Anwendung ist ein Nahinfrarot-Spektrometer, das den Anteil von Wasser, Zucker, Stärke, Fett und Proteinen in den Produkten misst.

Dabei »schaut« das System einige Zentimeter tief in das Lebensmittel hinein – so kann es etwa bei einem Apfel erkennen, ob das Kerngehäuse fault. Auch dünne Verpackungsfolien sind kein Hindernis.

Doch wie funktioniert das Gerät? Es strahlt breitbandiges Licht auf die Probe, etwa ein Stück Fleisch. Je nach seiner Zusammensetzung reflektiert dieses das Licht verschiedener Wellenlängen im Nahinfrarot-Bereich unterschiedlich stark. Das Spektrum verrät den Forschern, wie viel von welchem Stoff in dem Lebensmittel enthalten ist.

Kleiner als ein Stück Würfelzucker
Das Besondere an dem Spektrometer: Mit einem Volumen von nur 2,1 Kubikzentimeter ist es etwa 30 Prozent kleiner als ein Stück Würfelzucker – und somit deutlich kompakter als seine handelsüblichen Gegenstücke, die etwa die Abmessungen von zwei Päckchen Butter haben. Ein weiterer Vorteil: Die Geräte eignen sich für die Massenfertigung und lassen sich kostengünstig produzieren. »Wir erwarten, dass Spektrometer sich auf ähnliche Weise entwickeln wie Digitalkameras«, sagt Dr. Heinrich Grüger, verantwortlicher Geschäftsfeldleiter am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden, wo das System entwickelt wird. »Die Kameras, die man vor zehn Jahren für 500 Euro kaufen konnte, können weniger als die, die man heute im Handy quasi umsonst dazu bekommt.«

Üblicherweise werden Spektrometer aus einzelnen Bauelementen gefertigt: Spiegel, Spalte, Gitter und Detektor müssen Stück für Stück an die richtige Stelle gesetzt und zueinander justiert werden. Die Forscher am IPMS fertigen die einzelnen Gitter und optischen Spalte direkt auf Siliziumwafern. Doch damit nicht genug: Die dünnen Siliziumplatten sind so groß, dass Bauteile für mehrere hundert Spektrometer darauf passen – es können also hunderte Nahinfrarot-Systeme auf einen Schlag gefertigt werden. Die Wissenschaftler stapeln die Wafer mit den integrierten Bauteilen auf diejenigen, auf denen sich die optischen Komponenten befinden. Sie justieren und fixieren die Wafer und isolieren sie dann zu einzelnen Spektrometern. Die Forscher müssen also nicht jedes Bauteil ausrichten, sondern lediglich die jeweiligen Substratverbünde. Ein weiterer Vorteil dieser MEMS-Technologie, kurz für Micro Electro Mechanical Systems: Die so produzierten Geräte sind wesentlich robuster als ihre handgefertigten Gegenstücke.

Auf der Messe Sensor+Test vom 22. bis 24. Mai in Nürnberg stellen die Wissenschaftler einen Prototyp des Spektrometers vor (Halle 12, Stand 202). In etwa drei bis fünf Jahren könnte das Gerät auf den Markt kommen. In einem weiteren Schritt arbeiten die Forscher an der passenden Infrastruktur. »Wir entwickeln intelligente Algorithmen, die die aufgenommenen Spektren sofort analysieren, mit Vorgaben vergleichen und dem Kunden dann eine Kaufempfehlung oder -ablehnung geben. Diese Aussage bezieht sich jedoch lediglich auf die Qualität des Produktes wie Reife oder Wassergehalt.

Einen mikrobiologischen und toxikologischen Befund dagegen kann das System nicht liefern.« Die Anwendungen des Spektrometers beschränken sich nicht auf den Lebensmittelbereich: So erkennt es beispielsweise Plagiate, kann also nachweisen, ob es sich um ebenso hochwertige Materialien handelt wie beim Original oder um minderwertigere Ware. Auch kann es beim Auto nachlackierte Stellen enttarnen oder die Inhalte von Medikamenten und Pflegecremes überprüfen.

Dr. Heinrich Grüger | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/mai/qualitaet-von-lebensmitteln-schnell-ueberprueft.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Effizienz steigern, Kosten senken!
17.08.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Maßgeschneiderte Lösungen für APos-Maschinen: Kamerasystem Keyence CV-X100
11.08.2017 | Heun Funkenerosion GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie