Entwicklung aus Dresden Einkaufen mit Smartphone-App: Mini-Scanner prüft Frische von Lebensmitteln

Wer schon im Supermarkt rausfinden will, wie reif und frisch Obst und Gemüse wirklich sind, muss sich bisher auf sein Auge und die Erfahrung verlassen. Dabei könnte ein technischer Helfer das viel besser, meint ein Forschungsteam des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden. Deshalb entwickelten sie kleinste energieeffiziente Scannersysteme, mit denen eine mobile Frischeprüfung vor Ort ganz ohne Berührungen möglich werden soll.

Eine Person hält eine Avocado in einer Hand und fotografiert diese mit dem Smartphone in der anderen Hand.
Das Ziel der Forschenden: Lebensmittel mit dem Smartphone scannen und den Reifegrad sehen. Bildrechte: Fraunhofer IPMS

Im Supermarkt sah die Avocado noch super aus, doch am Frühstückstisch am nächsten Morgen folgt die große Enttäuschung: Sie ist längst überreif und muss weg. Dieses und ähnliche Probleme mit frischen Lebensmitteln kennt wohl jeder. Da wäre es doch super, wenn man im Supermarkt kurz das Lebensmittel mit dem Smartphone scannt und sieht, wie es wirklich hinter der Schale aussieht. Vor allem in Zeiten steigender Lebensmittelpreise ist es ja umso wichtiger, dass das, was man kauft, auch die versprochene Qualität liefert und gegessen statt weggeworfen wird. Doch nicht nur für den Endverbraucher ist die Technologie des Fraunhofer-Forschungsteams sinnvoll, sondern auch für den Lebensmittelhandel selbst: schnelle und zuverlässige Analysen in der Lieferkette sichern die Qualität und minimieren Verluste. Und das ist ja wiederum auch gut für die Umwelt.

Mini-Spektrometer für die Sofort-Analyse

Aber wie soll das technisch möglich sein? Die Forschenden setzen hierbei auf die Nahinfrarot-Spektralanalyse. Die kennt man eigentlich aus dem Labor. Dort analysieren hochpräzise Geräte den genauen Zustand eines Produktes zu einem bestimmten Mess-Zeitpunkt. Diese Technologie wollte das Forschungsteam für neue, mobile Anwendungen nutzbar machen. Doch dafür mussten die großen Geräte schrumpfen – und zwar so, dass sie am Ende nicht nur klein, sondern auch preiswert sind. Das Fraunhofer-Team hat also kleinste Analysegeräte entwickelt, die momentan in Handhelds und Tablets passen, perspektivisch aber auch in Smartphones verbaut werden können. Das Gerät soll auf der Fachmesse Analytica in München vorgestellt werden.

Im Kontext der Bewertung von Qualitätsparametern von Lebensmitteln wurde gezeigt, dass Druck- und Schadstellen am Beispiel von Äpfeln sehr frühzeitig erkannt werden können.

Dr. Heinrich Grüger, Fraunhofer IPMS

Möglich macht das dem Fraunhofer-Institut zufolge der Einsatz von mikro-elektromechanischen Systemen (MEMS), winzige, hochkompakte Bauelemente, die sich in hohen Stückzahlen kosteneffizient herstellen ließen. Doch trotz der geringen Größe, sei die Qualität der Messungen immer noch sehr gut und für wichtige Anwendungen konkurrenzfähig. Die erfassten Daten würden vor Ort oder online chemometrisch ausgewertet. Und das ermögliche dann unmittelbare Aussagen über die Reife und Frische von Lebensmitteln. Außerdem könne die Technologie zum Beispiel auch für die Prüfung korrekter Mischverhältnisse in der Lebensmittelverarbeitung, schnelle Warenein- und -ausgangkontrollen oder die Selektion in Recycling- oder Weiterverwertungsprozessen genutzt werden. Für jede dieser Anwendungen werde die Technologie spezifisch angepasst, so das Forschungsteam.

Gemüsestand im Supermarkt
Der schöne Schein im Supermarkt kann täuschen. Bildrechte: IMAGO / Wolfgang Maria Weber

Anspruchsvolle Messungen auch für Laien

Das System kann für die Qualitätskontrolle im ganzen Herstellungsprozess genutzt werden: So sei etwa für die Bewertung der Qualität von Olivenöl die Zusammensetzungsanalyse implementiert worden. Bei der landwirtschaftlichen Erzeugung reichten die Zielanwendungen von der Bewertung des Ackerbodens über Saat, Wachstum und Reife bis hin zur Reststoffverwertung, beispielsweise in Biogasanlagen, so das Fraunhofer-Institut.

Die Miniaturisierung des Systems und der geringe Energiebedarf ermöglichten künftig auch den Einsatz in mobile Anwendungen, so Fraunhofer-Forscher Heinrich Grüger. "Die Integration in ein Hostsystem, beispielsweise ein Handheld, Tablet oder perspektivisch sogar ein Smartphone, profitiert zusätzlich von zahlreichen Synergieeffekten." Der Nutzer könne bei komplexen Messaufgaben durch Kamera und Anzeige geführt werden, sodass die Messung immer an den richtigen Stellen mit korrektem Abstand gemacht würden. So könnten auch wissenschaftliche Laien solche Messungen schnell und zuverlässig durchführen. Die möglichen Einsatzbereiche seien deshalb sehr vielfältig – von der kommerziellen Nutzung im Lebensmittelhandel bis hin zum privaten Verbraucher, der sein Obst und Gemüse tatsächlich selbst kurz auf Frische testen kann. Und bei nachreifenden Früchten wie der Avocado, kann man sogar zuhause noch einmal prüfen, wann der richtige Zeitpunkt ist, sie zu essen. Der Scanner könnte also auch im Kampf gegen die Lebensmittelverschwendung helfen.

Ein kleiner technischer Sensor liegt neben einem Smartphone.
Aktuell erreicht das System ein Bauvolumen von ca. 2 cm³. Bildrechte: Fraunhofer IPMS

Smartphone-Technologie aus Magdeburg

Dass man das Smartphone in ein Mini-Spektrometer verwandeln kann, haben sich auch schon Forschende des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg vor einigen Jahren gedacht. Sie haben deshalb die Technologie "HawkSpex Mobile" entwickelt. Damit können Unternehmen Handy-Apps für die Analyse von unterschiedlichsten Materialien und Inhaltsstoffen anbieten. Denkbar sei etwa das Scannen von Lebensmitteln auf Frische und Behandlung, von Karosserieteilen zur Aufdeckung vertuschter Reparaturen oder das Testen der Echtheit von Medikamenten und Luxusgütern. Nachdem das Fraunhofer IFF einen Prototypen entwickelt hatte, hat mit der specTelligence GmbH eine Ausgründung die kommerzielle Verwertung der Technologie übernommen und bieten sie Unternehmen für deren Apps an. Dem Start-Up zufolge nutzt unter anderem eine App die Technologie, mit der sich Nutzerinnen und Nutzer individuelle Kosmetikempfehlungen geben lassen können.

(kie)

0 Kommentare