Wissenschaftler entwickeln neuartigen Inline-Trübungssensor

Erfindung stellt eine kostengünstige Alternative zu bisherigen Messsystemen dar

04.05.2016 - Deutschland

Wissenschaftler um PD Dr. Marc Brecht und Professor Alfred J. Meixner vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Tübingen haben einen neuartigen, miniaturisierten Trübungssensor entwickelt. Solche Sensoren kommen unter anderem bei der Getränkeherstellung zum Einsatz. Ist etwa ein Apfelsaft naturtrüb, so liegt dies daran, dass kleinste Partikel in der Flüssigkeit – das Fruchtfleisch – das eingestrahlte Licht streuen oder absorbieren. Damit der Saft klar wird, muss das Fruchtfleisch entfernt werden, zum Beispiel durch einen Filter oder eine Zentrifuge. Für ein einheitliches Erscheinungsbild des Produktes ist daher die Messung des Trübungsgrads erforderlich. Auch bei der Produktion von Wein werden Trübungssensoren verwendet. Sie verraten, inwieweit die festen Bestandteile der Maische herausgefiltert wurden – sie werden zu weiteren Verarbeitung nicht benötigt.

Die meisten Trübungssensoren basieren auf dem sogenannten nephelometrischen Messprinzip. Dabei beleuchtet eine Strahlungsquelle die Probe und die Menge des gestreuten Lichts wird in einem Winkel von 90 Grad dazu gemessen. Die Wissenschaftler der Universität Tübingen haben diese Technik optimiert, indem sie Lichtsensoren und Gradienten-Index-Linsen miteinander kombiniert haben. Dadurch ist es möglich, die Lichtstreuung sehr sensitiv an den Partikeln in etwa Weinen und Säften zu bestimmen. Im Praxistest in der Remstalkellerei, einer der größten Weinbaubetriebe Deutschlands, zeigte sich, dass der neue Sensor ebenso gute Messergebnisse wie bisherige Systeme liefert und darüber hinaus Vorteile bietet: „Er zeichnet sich durch geringe Herstellungskosten von rund 50 Euro, einen kompakten Aufbau und eine sehr komfortable Bedienung aus“, erklärt Doktorand Michael Metzger, einer der Hauptentwickler.

Der neue Sensor eröffnet zudem die Möglichkeit, sogenannte Inline-Messungen durchzuführen. Sie erfolgen direkt und parallel zu einem Produktionsprozess. „Damit entfällt die oft kosten-, zeit- und personalintensive Probenentnahme und es ermöglicht somit eine permanente Überwachung von verschiedenen Herstellungsprozessen“, sagt Studentin Daniela Riedel, die an der Entwicklung maßgeblich beteiligt war.

Mit diesem Sensor können auch Bereiche mit sehr geringer Trübung untersucht werden – das ist etwa wichtig bei der Qualitätskontrolle von Wasser. So könnte dieser Sensor in Entwicklungsländern eine günstige Alternative für die Überwachung von Trinkwasser darstellen. Weitere mögliche Einsatzgebiete liegen in der Papierherstellung und in Kläranlagen.

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