Bis Mangos, Bananen oder Orangen 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 im Handel ausgelegt. Nicht jede Warenladung schafft es allerdings heil bis an den Zielort. Obwohl die Früchte regelmäßig überprüft werden, werden einige davon auf der Reise beschädigt oder verderben gar.
Die Lage im Container entscheidet über die Frische
Bei Monitoring der Frische besteht noch Verbesserungsbedarf. So messen Sensoren 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, indem man mit einem Messfühler durch die Schale in den Kern sticht.
Und selbst dieses Verfahren birgt Tücken. Für die Messung nimmt man 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 Inneren. So kann es vorkommen, dass ganze Containerladungen vernichtet werden müssen, weil die Temperaturen im Inneren des Containers nicht den vorgeschriebenen Richtlinien entsprachen.
Mit Kühlung gegen blinde Passagiere
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 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.
Ein Sensor geht auf Reisen
Um das zu überwachen, haben Forschende der Empa nun einen Fruchtsensor entwickelt. Er besitzt Form und Größe der jeweiligen Frucht und simuliert ihre Zusammensetzung. So kann der Sensor zusammen mit den echten Früchten verpackt und auf die Reise geschickt werden.
Am Zielort lassen sich die Daten des Sensors dann einfach und schnell analysieren. Daraus erhoffen sich die Forscher Aufschluss über den 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.
Äpfel sind anfälliger für Spionage
Derselbe Sensor funktioniert allerdings nicht für alle Früchte. Deshalb entwickeln die Forscher am Empa für jede Frucht ihren eigenen Sensor. 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. Zusätzlich berechnen die Wissenschaftler 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.
Auf die Füllung kommt es an
Mit diesem Gemisch wird die fruchtförmige Umhüllung des Sensors befüllt. Die Schalungen entstehen dabei im 3D-Drucker. Im Inneren dieser künstlichen Frucht platzieren die Forschenden den eigentlichen Sensor, der die Daten – unter anderem die Kerntemperatur der Frucht - aufzeichnet.
Zum Vergleich: Bisherige Messgeräte an den Containerwänden liefern nur die Lufttemperatur, was allerdings nicht ausreicht, denn die Frucht kann im Innern trotzdem zu warm sein. Zwar gibt es solche Fruchtkernsimulatoren bereits im Forschungsumfeld, doch sie seien noch nicht akkurat genug. Beispielsweise kämen bereits mit Wasser gefüllte Kugeln mit Sensor im Inneren zum Einsatz.
Erste Feldversuche mit den Sensoren sind am Laufen, und die Forschenden sind nun auf der Suche nach möglichen Industriepartnern, um die Frucht-Spione herzustellen. 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. Damit ließe sich dann effizient bestimmen, wo im Prozess der Fehler unterlaufen ist.
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