Messung und Kontrolle der Reifezustände frischer Früchte in Lagerhallen. E! 9860 FRESHFRUITLAB. Schlussbericht

Die Aufgabe von Fraunhofer IPM bestand in FRESHFRUITLAB hauptsächlich darin, ein Gassensorarray auf Basis sogenannter ""Micro Hotplates"" zu entwickeln und anschließend zu charakterisieren. Zusätzlich beteiligte sich Fraunhofer IPM an der Definition der Marktanforderungen sowie der Spezifikation der Systemkomponenten und des Gesamtmesssystems. Es wurden Literaturrecherchen durchgeführt hinsichtlich reiferelevanter Gase, mikrostrukturierter Gaschromatographiesysteme und entsprechender gassensitiver Metalloxide. Nach dem Festlegen eines Layouts mit entsprechendem Technologieplan für ein Gassensorarray erfolgte dessen Herstellung. Die ""Micro Hotplate"" des Sensorarrays besteht aus einer dünnen SiO2:Si3N4-Schicht. Der Heizer und die elektrischen Kontakte wurden aus Platin erzeugt. Das Layout ermöglicht die Realisierung von Sensoren, welche einen sehr geringen Leistungsverbrauch von nur wenigen 10 mW aufweisen sowie vier verschiedene gassensitive Materialien vereinen. Dies dient der Selektivitätssteigerung des gesamten Messsystems. Im Projekt wurden verschiedene, gassensitive Tinten aus Zinnoxid (SnO2) mit und ohne Platin (Pt)- bzw. Palladium (Pd)-Katalysator, Indiumoxid (In2O3) mit und ohne Lanthan (La)-Beimischung, Chromtitanoxid (Cr2-xTixO3+z', CTO) sowie Wolframoxid (WO3) entwickelt und hinsichtlich ihrer gassensitiven Eigenschaften charakterisiert. Durch die Modifizierung dieser Tinten (Variation der Beimischungsanteile) und Optimierung der Temperparameter konnte die Sensitivität und Selektivität der Schichten optimiert werden. Fraunhofer IPM hat die entwickelten Gassensorarrays hinsichtlich ihrer Reaktion gegenüber lebensmittelrelevanten und charakteristischen, flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) getestet. Im Fokus standen u. a. verschiedene Alkohole, die bei der Lagerung von Äpfeln, Birnen und Kiwis auftreten. Die Messergebnisse zeigen, dass die gassensitiven Arrays hervorragend hinsichtlich der relevanten Reifegase reagieren und eine Unterscheidung der Reifegase durch die Kombination von Trennsäule und Halbleiter-Gassensorarray möglich ist.