Projekte Photoakustik

Geregelte Atmosphäre mit photoakustischen Sensoren beim Früchtetransport

© Fraunhofer IBP

Der Transport von Früchten von fernen Obstplantagen bis in die hiesigen Supermärkte dauert meist sehr lange, besonders wenn es sich um tropische Früchte handelt. Während der Lagerung und des Transports schreitet der Reifungsprozess fort. Sind die Früchte jedoch überreif, verlieren sie an Qualität. Dies kann zu hohen Verlusten zwischen 50 und 70 Prozent nach der Ernte führen, je nach Dauer von Lagerung und Transport sowie je nach herrschenden Bedingungen während dieser Zeit. Daher wird der Reifungsprozess durch Kühlung verlangsamt, in dem die Früchte in Kühlcontainern gelagert und transportiert werden. Diese Kühlung verbraucht aber wiederum viel Energie und die Kosten schlagen als spürbare Preiserhöhung der Früchte zu Buche.

Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universität Campos in Brasilien (UENF) wurde daher erforscht, wie sich durch genaue Überwachung der Reifungsprozess gezielt steuern lässt, um dadurch den Energieverbrauch zu reduzieren, die Transportfähigkeit der Früchte zu verlängern und Kosten zu minimieren. Als Ansatzpunkt für diese Überwachung dient das spezifische Emissionsverhalten der Früchte. Während des Reifungsprozesses scheiden sie bestimmte Gase aus. Insbesondere Ethylen ist ein gasförmiges Hormon der Pflanzen, das einen autokatalytischen Prozess während der Reifung verursacht. Um diesen Indikator für die Reife der Früchte beim Transport im ersten Schritt detektieren zu können, wurden geeignete photoakustische Sensoren entwickelt. Sie nutzen den Effekt, dass Gasmoleküle bei Anregung mit moduliertem Laserlicht zu einer messbaren Schallemission führen, deren Amplitude ein Maß für die Konzentration ist. Angewandt auf Ethylen und Kohlendioxid lässt sich anhand dieser Information der Reifegrad der Früchte bewerten und die optimale Lagerungsatmosphäre im Container regeln.

Die nächsten Schritte der gemeinsamen Forschung sind auch schon festgelegt. Da sich die optimale Atmosphäre für verschiedene Sorten von Früchten unterscheidet und zudem von der Temperatur abhängt, gilt es nun, die Parameter für die verschiedenen Früchte zu bestimmen und passende photoakustische Gassensoren zu entwickeln. Ihre Vorteile, selbst minimale Gaskonzentrationen mit hoher Selektivität und preiswerter Technik detektieren zu können, liefern gute Gründe, diese Methode in die Praxis umzusetzen.