Den Verderb von frischen Lebensmitteln wie Äpfeln während der Lagerung zu verringern, ist Ziel eines neuen Projekts der Universität Bremen und des Potsdamer Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB). Dazu wollen die Forscher einen sogenannten digitalen Zwilling – ein möglichst genaues Abbild der Frucht – entwickeln, der die Luftfeuchtigkeit überwacht. Das Projekt wird bis 2026 mit 600.000 Euro gefördert.


Der Sensor misst Sauerstoff und Kohlendioxid um die Atmungsaktivität der Früchte zu bestimmen. (Foto: Foltan/ATB)

Um die Nachfrage der Konsumentinnen und Konsumenten nach frischem Obst das ganze Jahr über bedienen zu können, werden Äpfel bei geregelter Atmosphäre über mehrere Monate maschinell gekühlt. Dabei verderben jedoch bis zu zehn Prozent aller Früchte. Alleine für Deutschland macht das 100.000 Tonnen weggeworfene Äpfel im Jahr aus. Jede Möglichkeit, solche Verluste zu reduzieren, ist von großer ökologischer und wirtschaftlicher Bedeutung.

Digitaler Zwilling: Bislang kaum in Lebensmittellogistik eingesetzt

„Das richtige Management der Luftfeuchte ist wichtig“, erläutert Dr. Pramod Mahajan, Projektleiter am Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in Potsdam. „Die Kühlung wird zyklisch ein- und ausgeschaltet, um Energie zu sparen. Sind die Schwankungen der Temperatur und Luftfeuchte zu groß, wirkt sich dies nachteilig auf die Qualität der Früchte aus: Ist die Luftfeuchte zu hoch, kondensiert Wasser auf den Früchten und Mikroorganismen finden ideale Wachstumsbedingungen.“ Ist sie dagegen zu niedrig, verlieren die Früchte Gewicht durch Verdunstung.

Ziel des Projektes Fruity Twin ist es, optimale Lagerbedingungen mit einem günstigen Grad an Kondensation zu erreichen. Dazu wollen Dr. Reiner Jedermann, Post Doc in der Elektrotechnik an der Uni Bremen, und Dr. Pramod Mahajan das Konzept des Digitalen Zwillings, das bisher in industriellen Prozessen eingesetzt wurde, auf die Lagerung von Lebensmitteln übertragen. „Bisher mussten die Daten ‚von Hand‘ zwischen den eingehenden Messdaten und den verschiedenen Modellen übertragen werden“, sagt Reiner Jedermann vom Institut für Mikrosensoren, -aktoren und -systeme (IMSAS) an der Universität Bremen. „Digitale Zwillinge bieten jetzt die Möglichkeit, alle Modelle und Softwarekomponenten in einer gemeinsamen Plattform zu implementieren.“

Ein Digitaler Zwilling ist ein möglichst genaues Abbild der echten Frucht, allerdings auf einer Computerplattform. Man kann sozusagen in die Frucht hineingucken und diverse Eigenschaften abfragen, die sich nicht oder nur schwer direkt messen lassen. „Mit der Entwicklung eines digitalen Zwillings sieht das Projekt eine Zukunft vor, in der virtuelle Experimente und vorausschauende Fähigkeiten die Qualität von Früchten schützen“, so Pramod Mahajan. „Die virtuellen Experimente erlauben es, Auswirkungen von Änderungen an den Kühlparametern zuerst im Computer zu testen, bevor Einstellungen am ‚echten‘ Kühlaggregat vorgenommen werden. Die Kühlzyklen können dynamisch an den aktuellen Zustand der Früchte angepasst und die Wasserkondensation auf den Früchten kann gesteuert werden. So lassen sich die Lagerbedingungen genauer kontrollieren und Warenverluste können deutlich verringert werden.

Seit zehn Jahren Kampf gegen Lebensmittelverschwendung

Das Projekt „Fruity Twin - Digitaler Zwilling zum Management von Kondensation auf Früchten in Kühllagern“ ist auf drei Jahre angelegt und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. Bereits seit zehn Jahren forschen die Universität Bremen und das ATB in Potsdam dazu, wie sich Lebensmittelabfälle verringern oder verhindern lassen. Angefangen hatte es mit dem Intelligenten Container. Sie leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Ziel 12 der Globalen Nachhaltigkeitsstrategie, „Nachhaltig produzieren und konsumieren“.

Weitere Informationen:
https://www.atb-potsdam.de/de/
http://www.uni-bremen.de/imsas/
http://www.intelligentcontainer.com/
https://www.uni-bremen.de

Quelle: Universität Bremen/ATB

Veröffentlichungsdatum: 16. Juni 2023