Sensor überwacht Reifeprozess von Obst

Obstesser kennen den Effekt: Legt man einen Apfel neben eine Banane, reift er schneller als gewöhnlich. Des Rätsels Lösung liegt im Gas Ethylen, das jedes Obst in gewisser Menge abgibt – Bananen in besonderem Maße.

Diesen Einfluss nutzen auch Obstgroßhändler: Sie begasen grüne Bananen oder auch Tomaten mit Ethylen, um diese schneller reifen zu lassen – so entwickeln die Früchte ihre typische gelbe oder rote Farbe, die die Kunden erwarten. Umgekehrt halten die Großhändler die Ethylenkonzentration in den Lagerhallen niedrig, wenn sich das Obst noch lange halten soll. Bei beiden Prozessen ist Fingerspitzengefühl gefragt: Pumpt man zu viel Ethylen in die Obsthallen, werden die Bananen braun und überreif. Wird aus den gekühlten Hallen zu viel Gas abgesaugt, entweicht auch recht viel kühle Luft, was unnötig Energie kostet.

Ein neuer Sensor misst die Ethylenkonzentration nun genau und kostengünstig. „Dieser Sensor ist deutlich kompakter und mit etwa 1000 Euro auch wesentlich günstiger als herkömmliche komplexe Messsysteme, die ein Zehnfaches kosten“, sagt Dr. Jürgen Wöllenstein, Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg. Er und sein Team haben den Sensor gemeinsam mit den Kollegen der Universität Barcelona entwickelt. Seine Kernstücke sind ein Infrarot-Strahler, ähnlich einem Wärmestrahler, der Strahlung verschiedener Wellenlänge abgibt, und ein Filter, der nur die Strahlung mit einer Wellenlänge von 10,6 Mikrometern hindurch lässt. Der Filter ist notwendig, da Ethylen Strahlung dieser Wellenlänge absorbiert.

Je mehr Ethylen in der Luft ist, desto weniger Strahlung kommt beim Detektor an, der ebenfalls im Sensor integriert ist. Die Methode zur Konzentrationsmessung wird bereits für CO2 verwendet. „Bei Ethylen liegt die Herausforderung darin, dass die Wellenlänge mit 10,6 Mikrometern sehr groß ist. Wir mussten sicherstellen, dass die Strahlung einen sehr langen Weg durch die Luft zurücklegen kann – nur so können wir den Effekt und damit die Ethylenkonzentration gut messen“, sagt Wöllenstein. Mit vergoldeten Spiegeln lenken die Forscher die Strahlung so ab, dass sie im Sensor von der Größe einer Zigarettenschachtel einen Weg von über drei Metern zurücklegt. Auch den Infrarotstrahler haben die Wissenschaftler optimiert: Er strahlt möglichst viel Wärme in der passenden Wellenlänge ab.

Einen Prototypen des Sensors gibt es bereits. In etwa zwei Jahren könnte der Sensor Obstgroßhändlern Aufschluss darüber geben, wie weit sie den Ethylenhahn aufdrehen oder die Zufuhr drosseln müssen.