Licht unter der Lupe
Neues Photoniklabor untersucht Einfluss von Licht auf Lebensmittel und Verpackungsmaterialien.
Welchen Einfluss hat künstliches Licht auf den Geschmack von Salat und Gemüse? Wie lässt sich verhindern, dass UV-Licht an ein verpacktes Lebensmittel gelangt? Und wie entstehen feinste Strukturen in einem Mikrosiebfilter? Ein neue Photoniklabor am Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik liefert Antworten auf diese und viele weitere Fragen aus der Welt der optischen Systeme und Sensoren.
Abb.: Vermessung der Intensität von Wellenlängen mit einer Ulbrichtkugel. (Bild: Fh.-UMSICHT)
Das Ende 2014 fertiggestellte Labor verfügt über eine spektrale Analytik, die Messungen von Ultraviolett über den für das menschliche Auge sichtbaren Bereich bis zu Infrarot ermöglicht. Dazu stehen Photogoniometer, Ulbrichtkugeln, sowie unterschiedliche Messköpfe zur Verfügung. Das Photogoniometer misst die Abstrahlcharakteristik von Lichtquellen unter verschiedenen Winkeln von -160 bis +160 Grad. Da der Empfänger während der Messung in zehnfacher Entfernung des Leuchtkörper-Durchmessers stationiert sein muss, ist er auf einer mehrere Meter langen Schiene montiert. Messbar sind sowohl kleine LEDs, als auch Leuchtkörper bis siebzig Zentimetern Durchmesser oder Länge.
Mit Hilfe zweier Ulbrichtkugeln mit Durchmesser von einem Meter und 25 Zentimetern führen die Forscher Spektralanalysen durch. Die Geräte geben Aufschluss über die wellenlängenabhängige Intensität von Leuchtkörpern. Das Versuchsobjekt wird in eine von innen komplett weiße, mit Bariumsulfat beschichtete und dadurch jegliches Licht reflektierende Kugel eingebracht. So lässt sich das gesamte abgestrahlte Lichtspektrum messtechnisch erfassen. Ebenfalls zum Gerätepark gehören Messköpfe für Reflexions- und Transmissionsmessungen. „Aktuell vermessen wir das Transmissionsverhalten von Lebensmittelverpackungen“, erklärt Dennis Schlehuber von der Abteilung Prozessintensivierung. Erklärtes Ziel sei es, das Verpackungsmaterial zu finden, welches am wenigsten UV-Licht an ein Lebensmittel durchlässt.
Eines der Schwerpunktthemen ist inFarming, der Anbau in speziellen Gewächshäusern auf dem Dach oder an Fassaden, die in Ballungszentren integriert sind. In speziellen Grow Rooms und Pflanzenwachstumskammern – beide ähneln sich im Aufbau, jedoch sind letztere voll klimatisierbar – wird der Einfluss von Licht auf das Wachstum von Pflanzen untersucht. Durch verschiedene Lichtszenarien gilt es herauszufinden, unter welchen Bedingungen sie welche Inhaltsstoffe stärker oder weniger stark ausbilden. Aus den bisherigen Testsaaten Basilikum, Feldsalat, Mangold und Spinat kann Schlehuber bereits ein Fazit ziehen: „Veränderungen der Beleuchtung lassen sich im Geschmack des Produkts wiederfinden. Bei Mangold etwa reicht das Spektrum von sehr bitter bis hin zum Verlust der Bitterstoffe.“ Die Geschmackssinne sind ein eher subjektives Messinstrument, weshalb die genaue Zusammensetzung des jeweiligen Versuchsobjekts mit einem tragbaren Photometer ermittelt wird. Ein Versuch dauert drei bis vier Wochen, da zunächst nur Jungpflanzen betrachtet werden.
In der UV-Kammer untersuchen die Fraunhofer-Forscher Materialien hinsichtlich ihrer UV-Stabilität oder -Resistenz, auch kann Entkeimung von Wasser vorgenommen und Photokatalyse angeregt werden. Zurzeit ist die UV-Kammer im Rahmen des Projekts CleanWaterKit in Aktion: Hier werden Adsorbenzien mit UV-Licht bestrahlt. Etwa solche, denen Titandioxid zugesetzt ist. Nach der photokatalytischen Aktivierung ist von Interesse, ob Spurenstoffe durch das Titandioxid in Kombination mit dem Adsorbens abgebaut werden können. Auch zum Einfluss von UV-Licht auf Mikroplastik sind Versuche geplant, die Aufschluss über das Abbauverhalten von Kunststoffen in Salzwasser unter UV-Bestrahlung geben sollen.
Fh.-UMSICHT / RK
