Per Fluoreszenz unerwünschte Ablagerungen in Lebensmittel-Behältern aufspüren

Bei der Produktion von Lebens­mitteln gelten hohe hygienische Standards. Die Reinigung von Produktions­anlagen muss absolut zuverlässig sein, um die Unbedenk­lich­keit der Nahrungs­mittel zu garantieren. Für geschlossene Behälter oder Rohre, in denen zum Beispiel Milch, Bier oder Säfte gelagert oder transportiert werden, gelten feste Reinigungs­routinen. „Viel hilft viel“ ist hier in der Regel das Motto: Reinigungs­mittel, Wasser, Energie und auch die Reinigungs­zeit sind sehr großzügig bemessen, um die strengen Qualitäts­vorschriften einzuhalten. Dieser Sicherheits­zuschlag ist nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch fragwürdig, denn er verursacht unnötige Verzögerungen im Produktions­prozess.

Der am Fraunhofer-Institut für physi­ka­lische Messtechnik entwickelte Sensor „F-Fiber“ ermöglicht es, die Reinigung geschlos­sener Behälter an den tatsäch­lichen Grad der Verschmutzung anzupassen. F-Fiber besteht aus einer optischen Faser mit einem Millimeter Durchmesser, die in eine Edelstahl-Hülse eingebettet ist. Das Faserende wird direkt in die Behälter­wand eines Lebens­mittel­tanks oder lebensmittel­führenden Rohrs integriert. Alternativ kann es mithilfe eines Flansches an einen vorhandenen Stutzen angebracht werden. Alle weiteren Hardware-Komponenten des Mess­systems befinden sich außerhalb der Anlage und sind über die Faser mit der Produktions­anlage verbunden.

An der Innenwand des Tanks oder Rohrs wird die Faserspitze vom Tank- oder Rohrinhalt umspült. Mit der Zeit lagern sich Moleküle auf Sensorspitze und Behälter­wand an. So bildet sich eine unerwünschte Ablagerung. Bei der Messung wird die Fluoreszenz des abgelagerten organischen Materials über die Sensor­faser mit UV-Licht angeregt. Die Fluoreszenz­emission wird über dieselbe Faser zu einem hochempfind­lichen Detektor rückgeführt und ausgewertet. Aus der Stärke des Fluoreszenz­signals lassen sich Rückschlüsse auf den Grad des Foulings, also der Ablagerungen ziehen. Auf Basis dieser Messwerte kann der Reinigungs­prozess ausgelöst und in Echtzeit angepasst werden – und das bei vielen verschiedenen Produktions­prozessen für ganz unter­schiedliche Lebensmittel.

FG / RK

Weitere Infos

• Diagnostische Systeme, Systementwicklung für Life Science, Fraunhofer-Institut für physikalische Messtechnik, Freiburg