Produktion

Hohe Frequenzen für die Lebensmittelproduktion und Verarbeitung

Bei der Produktion und Verarbeitung frischer Lebensmittel und Convenience Food (hier: Pasta) müssen schonende Verfahren angewandt werden.
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Bei der Produktion und Verarbeitung frischer Lebensmittel und Convenience Food (hier: Pasta) müssen schonende Verfahren angewandt werden.

Versuchsanlage am Fraunhofer IVV zur Erhitzung von Lebensmitteln mittels elektromagnetischer Hochfrequenzfelder.
© Foto Fraunhofer IVV, 2013

Versuchsanlage am Fraunhofer IVV zur Erhitzung von Lebensmitteln mittels elektromagnetischer Hochfrequenzfelder.

Darstellung der simulierten elektrischen Feldverteilung in einer Anlage mit optimierter Geometrie zur effizienten Lebensmittelerhitzung auf Basis elektromagnetischer Hochfrequenzfelder
© Foto Fraunhofer FHR

Darstellung der simulierten elektrischen Feldverteilung in einer Anlage mit optimierter Geometrie zur effizienten Lebensmittelerhitzung auf Basis elektromagnetischer Hochfrequenzfelder

Wie kann eine wachsende Weltbevölkerung mit steigenden Ansprüchen ausreichend und nachhaltig versorgt werden? Das Thema Ernährung und die Lebensmittelproduktion sind globale Schlüsselfragen, auf die wir Antworten geben müssen – auch durch Einsatz von Radar und Hochfrequenztechnik.

Die Sicherung einer zuverlässigen, gesunden und bezahlbaren Versorgung mit Lebensmitteln ist einer der wichtigsten Schlüsselaufgaben für die Zukunft der Gesellschaft. Dabei erfordern der weltweite Klimawandel und die fortschreitende Industrialisierung neue Lösungswege bei der Produktion von Lebensmitteln, die durch den Einsatz von Sensoren und Systemen der Hochfrequenztechnik unterstützt werden.

Lebensmittelproduktion heute

In der modernen Lebensmittelproduktion gibt es die kleinbäuerliche Nebenerwerbslandwirtschaft ebenso wie moderne Großbetriebe. Bei der Produktion von Lebensmitteln steht die Steigerung der Effizienz weiterhin im Fokus. Ziel ist es dabei, mehr Nahrungsmittel auf immer kleiner werdenden Agrarflächen zu erzeugen. Ein wichtiger Schlüssel zur Sicherstellung der Versorgung ist dabei der effiziente Einsatz von Ressourcen wie Wasser, Düngemittel oder Pestizide. Neben der Steigerung der Lebensmittelproduktion stehen hier Fragestellung wie der Schutz der Umwelt und die Gesundheit der Verbraucher im Vordergrund. Die Bedürfnisse großer landwirtschaftlicher Unternehmen müssen dabei genauso berücksichtigt werden, wie die von Kleinbauern in Entwicklungsländern.

Bei der Produktion von Lebensmitteln stützt sich die Kontrolle heute häufig auf Planzahlen sowie die Überwachung großer Anbaugebiete von Satelliten aus. Kleine Flächen, wie sie in der ökologischen Landwirtschaft oder in Schwellenländer üblich sind, können damit nur sehr schwer oder gar nicht erfasst werden. Moderne radargestützte Sensoren bieten dabei die Möglichkeit, große Gebiete mit hoher Ortsauflösung zu überwachen und auch kleinere Areale zu berücksichtigen. Dies erlaubt einen deutlich effizienteren Einsatz von Bewässerung und Düngemitteln. Prognosen über die Ertragslage können verbessert und Gefahren durch Schädlingsbefall besser vorhergesagt werden. Dabei beschränkt sich der Einsatz moderner Radarsysteme nicht nur auf Satelliten – durch kompakte und leistungsstarke Millimeterwellensensoren finden die Systeme auf kleinen ferngelenkten Flugzeugen Platz. Dadurch können die Kosten für eine Überwachung aus der Luft nachhaltig gesenkt werden und dies ermöglicht den Einsatz in Ländern mit schlecht ausgebauter Infrastruktur.

Lebensmittelverarbeitung und -kontrolle

Neben der ressourcenschonenden Produktion ist die Verarbeitung der Lebensmittel von großer Bedeutung für die Nahrungsmittelindustrie. Durch die Entwicklung neuartiger Erhitzer und den Einsatz von Hochfrequenztechnik können Produkte schneller und schonender erwärmt werden als bisher, auch im industriellen Maßstab. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising arbeitet das FHR zurzeit an einer Produktionsanlage für Convenience-Food. Fleisch, Getreide, Frucht- und Gemüseprodukte können damit schonend konserviert werden und bewahren ihren Geschmack und ihre Textur. Mit Hilfe elektromagnetischer Simulationsverfahren wird die Geometrie wichtiger Komponenten der Anlage in Bezug auf die Feldverteilung optimiert, um einen hohen elektrischen Wirkungsgrad zu erzielen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Sicherung der Qualität der produzierten Nahrungsmittel. Hier stehen Fragestellungen wie die Stabilität der Kühlkette, der Reifegrad von Früchten oder die Detektion von Verunreinigungen im Vordergrund. Ein besonderer Aspekt ist dabei die Überwachung der Qualität verpackter Produkte. Bisher erlaubt lediglich die Röntgentechnologie, Produkte zu durchleuchten und auf Verunreinigungen zu prüfen. Durch den Einsatz von Hochfrequenzsystemen wie SAMMI® steht erstmalig eine Alternative zur Verfügung, die ohne ionisierende Strahlung auch verpackte Produkte überwachen kann. Abbildende Hochfrequenzsysteme erschließen somit Bereiche, die bisher aufgrund der notwendigen Sicherheitsmaßnahmen beim Einsatz von Röntgensystemen oder den damit verbunden Kosten nicht überwacht werden konnten.