Forschungsprojekt »SENT-GC-MOS«

Die Qualität der eingesetzten Rohstoffe und Produkte ist entscheidend für das Vertrauen in einen Lebensmittelhersteller bzw. eine Lebensmittelmarke. So kann eine einzige schlechte Charge von Rohstoffen die gesamte Produktion eines Tages beeinträchtigen und im schlimmsten Fall zu einem Rückruf führen. Dies hat nicht nur finanzielle Folgen, sondern schädigt auch das Ansehen der Marke. Aus diesem Grund ist es ein wichtiges Ziel der Lebensmittelindustrie, die Qualität der gelieferten Waren und deren Lagerung zu überwachen.

Bisher wurden dafür teure instrumentelle Analysemethoden oder zeitaufwändige sensorische Prüfungen eingesetzt. Diese können zwar feststellen, ob bestimmte Spezifikationen eingehalten werden, geben jedoch keine genaue Auskunft über den tatsächlichen Zustand der Waren. Deshalb sind Analysemethoden erforderlich, die eine schnelle und kostengünstige Bewertung der Lebensmittelqualität vor Ort ermöglichen.

Schnelle und ortsunabhängige Kontrolle der Lebensmittelqualität

Das Forschungsprojekt SENT-GC-MOS setzt sich genau das zum Ziel: In Kooperation mit unserer Abteilung Qualitätserhalt Lebensmittel und dem Lehrstuhl für Messtechnik der Universität des Saarlandes erforschen wir ein Systementwicklungstool (SENT), das eine einfache und kosteneffiziente Entwicklung von Gaschromatographie-Systemen für verschiedene Anwendungsbereiche ermöglicht. Dabei werden neuartige Detektormodule auf Basis miniaturisierter Halbleitergassensoren sowie eine Analytenanreicherung mittels Präkonzentratoren erforscht.

Als Beispiel für die Anwendung von SENT wird ein GC-Analysesystem namens »OxiVOC-GC« entwickelt. Dabei werden zwei Musteranwendungen aus der Lebensmittelindustrie betrachtet: die Identifikation von Fettsäure-Oxidationsprodukt-Schwellen und die Erkennung von Schimmelpilzbefall. Die aus der Fettoxidation entstehenden flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) werden vom Menschen als ranzig-fettiger Geruch wahrgenommen. Sind in der Schokoladenherstellung z. B. Nüsse oder Samen betroffen, kann dies dazu führen, dass Kunden das Produkt ablehnen. Der zu entwickelnde Demonstrator soll diese Oxidationsprodukte erkennen, bevor sie vom Menschen wahrgenommen werden, und zwischen Schimmelpilzbefall und Fettoxidation unterscheiden können.

Dies wird durch ein tragbares und robustes Gaschromatographie-Detektorsystem ermöglicht, welches gereinigte Luft als Trägergas nutzt. Es nimmt Proben kontaktfrei auf, trennt die Analyten an einer miniaturisierten Gaschromatographiesäule auf und detektiert und quantifiziert sie mithilfe eines empfindlichen Halbleitergassensors.

Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit in der Lebensmittelindustrie

Die frühzeitige Erkennung von Qualitätsveränderungen bei ölhaltigen Rohstoffen und Produkten steigert die Wettbewerbsfähigkeit der Lebensmittelhersteller und -verarbeiter erheblich. Darüber hinaus können die im Rahmen des Projekts gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Anwendungen und Branchen übertragen werden, insbesondere auf miniaturisierte, modulare GC-Detektor-Handgeräte zur VOC-Analyse. Dies ermöglicht Komponenten- und Messsystemherstellern schneller auf den Markt zu kommen und langfristig ein nachhaltiges Angebot im Bereich der miniaturisierten, modularen GC-Detektor-Handgeräte bereitzustellen.