Neuer Sensor erfasst Frische von Obst und Gemüse

Ein von Wissenschaftlern am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie entwickeltes neues Sensorsystem misst im Lager oder in der Verpackung automatisch und kontinuierlich den Sauerstoffverbrauch und die Kohlendioxidproduktion von Frischeprodukten.

Die Erfassung der Atmungsrate ist ein wichtiges Instrument zur Steuerung der Lageratmosphäre sowie zur Optimierung von Verpackungssystemen für Obst und Gemüse, erklärt das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB).

Der Abbau wertvoller Inhaltsstoffe, wie Zucker und organische Säuren, kann durch Steuerung der Temperatur, Sauerstoff- und Kohlendioxid-Konzentration während der Lagerung in gasdichten Lagerräumen gezielt verlangsamt werden. Ein Indikator für die metabolische Aktivität und somit für die Geschwindigkeit der Abbauprozesse ist die Atmungsrate, errechnet aus dem Sauerstoffverbrauch beziehungsweise der Kohlendioxidabgabe der Produkte pro Zeiteinheit. Das Monitoring der Atmungsrate gelagerter Produkte liefert wertvolle Informationen zur Steuerung der Lageratmosphäre und auch für die Entwicklung optimierter Verpackungsdesigns.

Als Alternative zu derzeit üblichen, aber aufwendigen Messverfahren, wie dem Einsatz von Headspace-Gasanalysatoren, haben Wissenschaftler am ATB ein neues Sensorsystem entwickelt: Die modulare Respirationsmesskugel hat mit einem Durchmesser von 88 Millimeter und einem Gewicht von fast 200 Gramm in etwa die Größe eines Apfels. Sie beinhaltet einen Sauerstoff-Sensor (Messbereich 0 bis 25 Prozent) sowie zwei Kohlendioxid-Sensoren für Messungen im niedrigen (bis 0,5 Prozent) und höheren (bis 5 Prozent) Kohlendioxid-Konzentrations-Bereich. Zudem misst das System Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit. Luft kann das transparente Kunststoffgehäuse durch zwei kleine gegenüberliegende Öffnungen durchströmen. Die Messungen können in Intervallen von 1 bis 60 Minuten erfolgen. Die Daten können drahtlos übertragen werden oder lassen sich dank niedrigem Stromverbrauch intern speichern, beispielsweise bis zu 100 Tage bei einem Messintervall von 5 Minuten. Das System wurde in umfänglichen Lagerversuchen mit Erdbeeren erfolgreich getestet. Es konnte dabei selbst relativ schnelle und geringfügige Änderungen der Gaszusammensetzung in der Lageratmosphäre zuverlässig messen.

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Dr. Pramod V. Mahajan, der mit seinem Team die Messkugel am ATB entwickelt hat, sieht in dem neuen Sensorsystem großes Potenzial: „Wir denken da nicht nur an die Nutzung für dynamisch kontrollierte Lageratmosphären oder den Einsatz in Lager- und Transportbehältern entlang der Lieferkette von Frischeprodukten. Dank seines kompakten, mobilen und modularen Designs kann die Sensorkugel insbesondere auch bei der Entwicklung optimierter Verpackungen sehr hilfreich sein.“  Man könne damit die Sauerstoff- und Kohlendioxid-Permeabilität fertiger Verpackungssysteme ermitteln, beispielsweise von Trays mit Deckelfolie. „Auch die Anzahl und Größe von Mikroperforationen in der Verpackung, die notwendig sind, um entsprechend der spezifischen Anforderungen der unterschiedlichen Obst- und Gemüsearten den Gasaustausch im Sinne einer längeren Haltbarkeit zu verbessern, lassen sich mit Hilfe des Sensorsystems einfacher bestimmen.“