Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
VOC-Analytik: Freisetzung von Emissionen & Kinetiken mit Echtzeit-Monitoring
Charakterisierung von Emissionsprofilen und dynamischer Prozesse
Forschung und Entwicklung flüchtiger organischer Verbindungen
Wie werden Aromastoffe aus Lebensmitteln freigesetzt? Welche (Geruchs-)Stoffe entstehen durch die Verarbeitung oder während der Lagerung von Produkten? Woher kommt der Geruch bei bestimmten Materialien?
Um das herauszufinden, analysieren wir leicht-flüchtige und schwerflüchtige organische Verbindungen (engl. volatile organic compounds, VOCs und semi-volatile organic compounds, SVOCs) u.a. zur sensorischen Produktoptimierung oder zur Minimierung gesundheitsschädlicher Emissionen. Wir beobachten und charakterisieren die Freisetzung von (S)VOCs aus diversen Produkten und Materialien. Dabei passen wir unsere analytischen Methoden genau an Ihre Produkte und individuellen Herausforderungen an. So erhalten Sie Einblicke in die typischen Zusammensetzungen und Muster für (S)VOCs aus diversen Quellen, wie bspw. aus biogenen Rohmaterialien, Lebensmitteln und Futtermitteln, sowie Kunststoffen und Bedarfsgegenständen, oder Abfällen. Im Bereich Gesundheitswesen und Personal & Home Care können freigesetzte Stoffe aufgeklärt und deren Exposition (oral, dermal, inhalativ) abgeschätzt werden. Dadurch erhalten Sie wichtige Informationen über das Vorhandensein oder die Entstehung chemischer Stoffe – erwünscht sowie unerwünscht – und können gemeinsam mit uns Maßnahmen zur Vermeidung oder Förderung bestimmter Substanzen entwickeln.
Anwendungsmöglichkeiten unserer Leistungen im Bereich Emissionsanalytik & Dynamik
Unsere Forschungsmethoden können auf alle Rohstoffe und Produkte angewendet werden und finden Einsatz in den unterschiedlichsten Produktkategorien. Erhalten Sie hier einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten, die wir Ihnen im Bereich Emissionsanalytik & Dynamik bieten können.
Food & Feed
Lebensmittel, Genussmittel, Getränke, Tiernahrung
Verzehr, Prozessierung und Lagerung von Lebensmittel sind komplexe, dynamische Prozesse, während denen verschiedenste Änderungen passieren und flüchtige und halbflüchtige organische Verbindungen ((S)VOCs), u. a. Geruchsstoffe freigesetzt werden. Die Freisetzung der (S)VOCs wird dabei durch die Eigenschaften des jeweiligen Produkts/Systems beeinflusst, z. B. Wechselwirkungen mit Fetten in der Lebensmittelmatrix beim Verzehr, Temperatur und Feuchtigkeit beim Backvorgang, Temperatur und Wahl der Mikroorganismen bei der Fermentation, sowie mikrobiologische oder oxidations-, temperatur- oder lichtinduzierte Prozesse bei der Lagerung.
Durch modernste analytische Methoden gewinnen wir Einblicke in die komplexen Wechselwirkungen unter verschiedensten Prozessbedingungen und können Sie somit bei der Optimierung Ihrer Produkte und Prozesssteuerung unterstützen.
Unsere Leistungen im Bereich Lebens- und Futtermittel:
- Untersuchung der in vivo-Freisetzungsmechanismen flüchtiger Substanzen während des Verzehrs in Echtzeit zur Optimierung von Lebensmittelmatrices
- Charakterisierung der Aromafreisetzung von Tiernahrung in Echtzeit zur Optimierung von Rezepturen und Zubereitungsempfehlungen
- Echtzeitmonitoring verschiedener Prozesse (z. B. Backvorgang, Fermentation, in vitro-Verdau, Lebensmittelverderb) mittels Headspace-Analysen unter kontrollierten Bedingungen und mögliche Detektion von Markersubstanzen zur Prozesssteuerung
- Charakterisierung von (S)VOC-Freisetzungsprofilen sowie Fingerprint-Analysen auch bei hohem Probenaufkommen für Produktoptimierung und Shelf-Life-Monitoring
- Verknüpfung mit traditionellen und temporalen humansensorischen Methoden sowie Identifizierung geruchsaktiver Verbindungen möglich
Non-Food und Luftqualität
Bedarfsgegenstände, Verpackungen, Rezyklate, Textilien, Verarbeitungsmaschinen und –geräte, Luftqualität in Innenräumen
Im non-food-Bereich spielen dynamische Prozesse und Fingerprint-Analysen eine zentrale Rolle. So können flüchtige Verbindungen im Laufe der Zeit durch Verpackungsmaterialen migrieren oder aus dem Material selbst emittieren. Auch in Innenräumen spielen Emissionen eine zentrale Rolle, da diese nicht nur Störgerüche verursachen, sondern auch gesundheitsschädlich sein können. Im Rahmen von Verarbeitungsprozessen können Emissionen nachteilige Einflüsse auf Ihre Produkte besitzen. Wir klären auf, um welche Stoffe es sich dabei handelt und wie schnell diese Prozesse ablaufen. Gemeinsam mit Ihnen erarbeiten wir Strategien zur Reduktion von Emissionen und Migration, um Sie bei der Optimierung und Qualitätssicherung Ihrer Produkte bestmöglich zu unterstützen.
Unsere Leistungen im Bereich Non-Food:
- Untersuchung von Emissions- und Migrationsprozessen u. a. mithilfe unseres kontrollierten Mikrokammersystems (z. B. für Rezyklate und Verpackungen; auch in Kombination mit Prüfungen auf Lebensmittelkonformität und Kosmetikeignung, aber auch in größerem Maßstab (z.B. Innenräume) auch im Spurenbereich möglich
- Echtzeitmonitoring der (S)VOC-Freisetzung zur Aufklärung von Fehlgerüchen oder zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Materialzusammensetzungen (z.B. Oberflächenbehandlungen oder Einarbeitung von Additiven) auf das Emissionsprofil
- Monitoring dynamischer Emissionen (z. B. von Verarbeitungsmaschinen, Katalysatoren oder Küchengeräten) zur Qualitätssicherung und Identifizierung von Markersubstanzen inkl. der Entwicklung geeigneter Sensoren
- Charakterisierung der Reinigungseffizienz von Filtersystemen
- Eine begleitende humansensorische Evaluierung und/oder Identifizierung aroma-aktiver Substanzen ist jederzeit möglich
Gesundheit und Personal & Home Care
Gesundheitswesen, Medizinprodukte, Nahrungsergänzungsmittel, kosmetische Mittel
Die Freisetzung (Emission) und die Exposition des Menschen mit flüchtigen Verbindungen ist im Bereich Gesundheit und Personal & Home Care von großer Bedeutung. Nach ihrer Aufnahme können sie entweder direkt oder ihre Metabolite oder ihre Derivate einen Einfluss auf die Gesundheit von Mensch und Tier haben. Dies spiegelt sich im sogenannten Volatilom wider, die individuelle Signatur flüchtiger Verbindungen des Menschen, welches durch Atemgas- und Körperemissionsanalysen messbar ist. Gleichzeitig können Emissionen für Produkthersteller auch erwünscht sein. Bei kosmetischen Mitteln zum Beispiel können freiwerdende Gerüche eine positive Wirkung auf den Konsumenten haben.
Wir klären für Sie auf welche Stoffe aus Produkten und Materialien emittieren und verfolgen in Echtzeit deren dynamische Entwicklungen. Somit bestimmen wir das unterschiedliche Verhalten von flüchtigen Verbindungen hinsichtlich deren Emissionsraten. Gemeinsam erarbeiten wir Strategien zur Optimierung des Emissionsprofils Ihres Produktes und sind der richtige Partner für die Durchführung von Expositionsstudien.
Unsere Leistungen im Bereich Gesundheit und Personal & Home Care:
- Dynamische Atemgas- und Körperemissionsanalysen zur Bestimmung von Pharmakokinetiken, wodurch die Stoffwechselprozesse von Nahrungsergänzungsmittel aufgeklärt werden können
- Erforschung von körpereigenen oder aufgenommenen flüchtigen Verbindungen zur Entdeckung neuer Marker und Markersignaturen als Basis zur Entwicklung neuartiger diagnostischer, nicht-invasiver Lösungen
- Expositionsstudien durch verschiedene Aufnahmewege (Dermal, Inhalativ, Oral) z.B. zur Ermittlung der Aufnahmerate von potentiell gesundheitsrelevanten Stoffen aus Medizinprodukten und kosmetischen Mitteln
- Bestimmung der Biokompatibilität von Materialien im Gesundheitswesen mit Fokus Inhalationstoxizität
- Risikobewertung auf Basis von Expositionen mit flüchtigen Verbindungen z.B. in Bezug auf Arbeitsplatzgrenzwerte
- Verknüpfung mit multisensorischen Aspekten der Produktwirkung