Sensor für Fruchtmonitoring Apfelspion - medizin + technik

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Sensor für Fruchtmonitoring

Apfelspion

Der künstliche Fruchtsensor der Empa – hier die Variante Braeburn (Bild: Empa)
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Auf der langen Reise, die das Obst von der Plantage bis ins Ladenregal zurücklegt, ist die Kühlung in den Containern nicht immer gewährleistet. Ein neu entwickelter Sensor kann das nachweisen. Er sieht aus wie eine Frucht, verhält sich wie eine Frucht – ist in Wahrheit aber ein Spion.

Bis Mangos, Bananen oder Orangen bei uns in den Läden ausliegen, haben sie meist einen weiten Weg hinter sich. Sie werden gepflückt, eingepackt, gekühlt, in Kühl-Container gepackt, verschifft, gelagert und schließlich bei uns ausgelegt. Doch obwohl die Früchte regelmäßig überprüft werden, werden einige davon auf der Reise beschädigt oder verderben gar, was zeigt: Das Monitoring ist noch deutlich verbesserungsfähig. So messen Sensoren bisher zwar die Lufttemperatur im Frachtcontainer, ausschlaggebend für die Qualität des Obstes ist allerdings die Kerntemperatur der einzelnen Frucht. Die lässt sich bislang aber nur „invasiv“ messen, also indem man mit einem Messfühler durch die Schale in den Kern sticht. Und selbst dieses Verfahren birgt Tücken. Für die Messung nimmt der Fachmann meist eine Frucht aus einem Karton der vorderen Palettenreihe im Container– das wiederum verfälscht den Eindruck. Früchte, die näher an den Außenwänden des Transportcontainers lagern, sind nämlich besser gekühlt als Früchte im Innern.

Strenge Regelungen
Vor allem die USA und China sind äußerst strikt bei der Einfuhr von Obst und Gemüse. Wenn die Ladung nicht drei Wochen bei einer bestimmten Mindesttemperatur gelagert worden sind, werden sie für den Verkauf im Land nicht zugelassen. Die Kühlung dient dabei nicht nur der Erhaltung der Frische und der Qualität, sondern tötet auch Larven von beispielsweise Motten ab, die sich in den Früchten einnisten können. Es ist also dringend nötig nachzuweisen, dass die Kühlung über den erforderlichen Zeitraum auch tatsächlich bis zu allen Früchten in der gesamten Ladung durchgedrungen ist.
Der Sensor geht mit auf die Reise
Um genau das zu gewährleisten und zu überwachen, haben Forschende der schweizerischen Empa nun einen Fruchtsensor entwickelt. Er besitzt Form und Größe der jeweiligen Frucht, er hat deren simulierte Zusammensetzung und kann zusammen mit den echten Früchten verpackt und auf die Reise geschickt werden. Nach der Ankunft am Zielort können die Daten des Sensors dann relativ einfach und schnell analysiert werden.
So gibt es zurzeit separate Sensoren für die Apfelsorte Braeburn und Jonagold, die Kent-Mango, für Orangen sowie für die klassische Cavendish-Banane. Um die Eigenschaften der einzelnen Fruchtsorten nachbilden zu können, wird das Obst geröntgt, und ein Computeralgorithmus erstellt daraus die durchschnittliche Form und Beschaffenheit der Frucht. Aus der Literatur oder aus eigenen Messungen bestimmen die Forschenden dann die genaue Zusammensetzung des Fruchtfleisches, meist eine Kombination aus Wasser, Luft und Zucker, und bilden diese im Labor im exakten Verhältnis nach – allerdings nicht mit den Originalzutaten, sondern aus einem Mix aus Wasser, Kohlenhydraten und Polystyrol. Mit diesem Gemisch wird die fruchtförmige Schalung des Sensors befüllt. Die Schalungen entstehen dabei im 3D-Drucker. Im Inneren dieser künstlichen Frucht platzieren die Forschenden den eigentlichen Sensor.
Durch das Positionieren der nachgebauten Frucht erhoffen sich die Forschenden Aufschlüsse über den tatsächlichen Temperaturverlauf während des Transports. Eine wichtige Information, vor allem auch aus versicherungstechnischen Gründen: Sollte eine Lieferung nicht den Qualitätsansprüchen genügen, lässt sich mit Hilfe des Sensors beispielsweise eruieren, an welcher Stelle in der Lagerungs- und Transportkette etwas schief gelaufen ist.
Zurzeit laufen Feldtests bei Agroscope in Wädenswil, Schweiz. Die Forschenden sind nun auf der Suche nach möglichen Industriepartnern, um die Frucht-Spione herzustellen. Lohnen dürfte sich die Investition auf jeden Fall: Schätzungen zufolge belaufen sich die Kosten für einen solchen Sensor auf unter 50 Franken. Die Daten müssten nur dann ausgewertet werden, wenn mit der angelieferten Ware etwas nicht stimmt.
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