Suchen

Mikrofluidik Lebensmittelqualität nahtlos kontrollieren

Autor / Redakteur: Martin Hoffmann*, Mike Schneider*, Georg Menges** und Martin Werner*** / Marc Platthaus

Bevor Lebensmittel beim Endverbraucher ankommen, durchlaufen sie einen teils aufwändigen Produktions- und Lagerungsprozess. Lesen Sie, wie eine neue Sensorgeneration, basierend auf dem Mirkofluidikprinzip, dabei hilft, eine gute Produktqualität sicherzustellen.

Firmen zum Thema

Neue Sensorkonzepte ermöglichen es, die gute Qualität von Lebensmitteln während der Produktion und Lagerung sicherzustellen.
Neue Sensorkonzepte ermöglichen es, die gute Qualität von Lebensmitteln während der Produktion und Lagerung sicherzustellen.
( Bild: www.sxc.hu-sanja_gjenero )

Die Überwachung von Lebensmitteln hat sich in den vergangenen Jahren deutlich weiterentwickelt. Größere Produkteinheiten wie Paletten oder Container werden heute in der Logistik-Kette bereits häufig durch so genannte Smart Tags begleitet. Sie zeichnen produktrelevante Parameter wie Lagertemperatur oder mechanische Belastung auf und erlauben damit die Rückverfolgung der Lieferkette. Beim einzelnen Produkt sind diese Informationen jedoch nicht mehr nachweisbar. Für den Endkunden, der durch Lebensmittelskandale immer wieder verunsichert wird, könnten neuartige Überwachungs- und Identifikationstechnologien in Einzelverpackungen, die Transparenz und Sicherheit deutlich erhöhen. Um Manipulationen zu verhindern, sollte die gesamte Technologie in das Verpackungsmaterial integriert und auf kontaktlose Datenübertragung mittels RFID (s. Hintergrund-Kasten) zurückgegriffen werden.

Die Integration von RFID-Funktionalität in Verpackungsmaterial bietet neben dem Ansatz zum so genannten Item Tagging (als Echtheitszertifikat) gänzlich neue Anwendungsmöglichkeiten im Vergleich zu beispielsweise Barcodes oder klassischen, auf der Verpackung aufgebrachten RFID-Labeln. Ziel der drei Partner im Verbundprojekt Smartpack (RFID-Chiphersteller NXP, Verpackungsmaterialhersteller Alcan Packaging und Maschinenbauunternehmen ASEM/Mühlbauer) ist deshalb die Integration von RFID-Funktionalität schon bei der Herstellung des Packstoffes. Um eine kostengünstige Produktion zu gewährleisten, muss die Integration der RFID-Komponenten nahtlos in den Herstellungsprozess des Packstoffes eingebunden werden, ohne diesen wesentlich zu verlangsamen. Dies ist für eine spätere Anwendung in der Produktverpackung notwendig. Die Integration der RFID-Funktionalität ermöglicht die Kostenreduktion durch Verkürzung der Wertschöpfungskette im Vergleich zum Aufkleben von RFID-Etiketten. Zusätzlich ist es das Projektziel, die RFID-Tags durch erweiterte Funktionen zu ergänzen, um einen Mehrwert gegenüber Systemen wie Barcodes zu erzielen, indem eine Überwachung des Füllgutes ermöglicht wird.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 7 Bildern

Semipassive Systeme nicht geeignet

Bislang werden praktisch ausschließlich semipassive RFID-Sensorsysteme angewandt, die eine externe Energiequelle wie z.B. Batterien benötigen, um die Messwerte zu erfassen und zu speichern. Das Auslesen erfolgt dann passiv über ein Lesegerät. Dieser Ansatz ist sinnvoll für die Überwachung von Logistik-Ketten auf Paletten-Ebene, u.a. mit Blick auf Haftungsfragen: Wer hat die Verantwortung für eine falsche Lagerung? Für Endkundenverpackungen ist diese Lösung zu aufwändig. Darüber hinaus sprechen auch Umwelt- und Sicherheitsaspekte gegen eine solche Lösung. Energiespeicher wie Batterien enthalten Schadstoffe, die so nah am Produkt nicht erwünscht sind und bei Beschädigung den Inhalt kontaminieren könnten.

RFID im Packstoff eröffnet die Möglichkeit, Sensoren zu implementieren, welche die Zustandsgrößen oder deren Integralwerte innerhalb der Verpackung überwachen. Smart Active Label aus der Logistik können aufgrund ihrer Komplexität und Kosten in der Endkundenverpackung nicht eingesetzt werden. Es sind Konzepte für vollständig passive Sensoren notwendig, die ohne externe Energieversorgung den Status von Waren während Transport und Lagerung überwachen und durch eine „Gut“-„Schlecht“-Entscheidung Aussagen über die Produktqualität ermöglichen (s. Abb. 1). Besonders im Falle der Kühlkettenüberwachung oder der Kontrolle von Sterilisationsprozessen in Pharmazie und Nahrungsmittelbereichen ist zumeist nicht die (absolute) Temperatur oder das einmalige, kurzzeitige Überschreiten eines Temperatur-Grenzwertes relevant, sondern das Temperatur-Zeit-Integral bildet den Prozess ab. Bei Kühlketten kann die lange Lagerung bei nur geringfügig erhöhter Temperatur weit schädlicher sein als eine kurze, stärkere Temperaturabweichung.

(ID:315983)