Filterrotationsspektrometer für die Detektion von Ethen

Durch die Überwachung des Zustands von frischem Obst und Gemüse in der Lieferkette oder in Fruchtlagern können Lebensmittelverluste deutlich reduziert werden. Für klimakterische Früchte wie Äpfel oder Bananen sind Ethenemissionen ein wichtiger Indikator für den Reifezustand. Durch dessen Erfassung können neuartige Lagerhaltungs- oder Transportverfahren umgesetzt werden. Die Nachweisgrenze des Stands der Technik für kostengünstige optische Sensoren reicht für Ethen bis in den niedrigen zweistelligen ppm-Bereich, zu wenig für die meisten Fruchtsorten. Die vorliegende Arbeit beschreibt eine Methode für die Verbesserung der Nachweisgrenze und Stabilität von optischen Ethensensoren ohne den einfachen und kostengünstigen Aufbau der NDIR-Sensoren grundsätzlich zu ändern. Dafür wurde eine hocheffiziente optische Langwegzelle entwickelt um die Empfindlichkeit zu verbessern. In Verbindung mit der spektralen Untersuchung der ν7-Bande des Ethens mit einem rotierenden Interferenzfilter konnte die Stabilität und Nachweisgrenze mit modellbasierten Auswerteverfahren bis in den ppb-Bereich verbessert werden. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Nachweisgrenze von 308 ppb Ethen und eine Systemdrift von 4,8 ppb/d erreicht. Durch diese Verbesserungen wird der flächendeckende Einsatz von optischen Sensoren bei der Überwachung der klimakterischen Fruchtreifung ermöglich.