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Hochfrequenz zur Fleischcharakterisierung

Da die dielektrischen Eigenschaften eines jeden Materials, also auch von Fleisch, charakteristisch sind und von Faktoren wie dem Feuchtigkeitsgehalt, der chemischen Zusammensetzung, der physikalischen Struktur und auch der Temperatur abhängig sind, gibt es bereits seit einigen Jahren verschiedene Forschungsbestrebungen im Bereich der dielektrizitätsbasierten Messmethoden. Ein von der Firma Sequid entwickeltes Messverfahren für die Bestimmung der Qualitätsparameter Lagerdauer und eventuell erfolgter Gefrierprozesse bei Fisch basiert auf der dielektrischen Zeitbereichsreflektometrie (im Folgenden kurz TDR, time domain reflectometry, genannt). Die Klärung der Frage, in wie weit dieses Verfahren auch bei Frischfleisch angewendet werden kann, ist das Ziel des Projektes.

Die TDR ist ein Verfahren zur Ermittlung und Analyse von Lauflängen und Reflektionscharakteristika elektromagnetisch erzeugter Wellen und Signale. Ein Impulsgenerator erzeugt eine Abfolge von sehr kurzen, elektromagnetischen Einzel-Impulsen im hochfrequenten Bereich. Die Frequenz beträgt beispielsweise bei dem im Projekt verwendeten Messgerät bis zu 5 GHz.

Über eine als Handgerät konstruierte Messsonde (Abb.), die über eine erweiterte Bodenplatte in direkten Kontakt mit der zu messenden Probe gebracht wird, werden die Impulse über ein offen endendes Koaxialkabel in den Oberflächenbereich des Materials geleitet. Hier erfolgt durch die entsprechenden dielektrischen Eigenschaften der Probe über magnetische Feldänderungen eine charakteristische Reflektion der elektromagnetischen Signale. Diese wird nun wieder mittels eines Sampling Gates von der Sonde erfasst und an einen dem Messsystem angeschlossenen Computer weitergeleitet. Hier erfolgt auf dem Monitor die Darstellung der reflektierten Hochfrequenzsignale als Kurve.

Die Länge des angezeigten Fensters umfasst einen Zeitbereich von 2,5 Nanosekunden. Zur weiteren Auswertung gelangt dann ein Abschnitt der angezeigten Kurve von etwa einer Nanosekunde.  In diesem Abschnitt werden nun zwischen 30 und 50 Kurvenpunkte ausgewählt und mittels Hauptkomponentenanalyse weiter aufgearbeitet. Anhand der ermittelten Hauptkomponenten lassen sich dann auch grafische Darstellungen sowie statistische Genauigkeitsbestimmungen der erhobenen Daten durchführen. Auch kann eine gegenüberstellende Darstellung von Ergebnissen aus konventionellen Qualitätsuntersuchungen (Farbe, pH-Wert, Zartheit, Fettkennzahlen, mikrobiologische Untersuchungen) in Bezug zu den Ergebnissen der Hochfrequenzmessung erfolgen, um mögliche signifikante Beziehungen aufzuzeigen.

Seit seit Anfang 2009 laufen die ersten Hauptversuchsreihen bezüglich Gefrierprozesserkennung (auch im Rahmen eines 18-monatigen Langzeitgefrierversuchs), Lagerdauer- sowie Fremdwassererkennung. Auch wurden bereits erste Vorversuche hinsichtlich Reifegraderkennung von Rindfleisch sowie Erkennung von PSE-Material durchgeführt.

Parallel dazu erfolgt von Seiten der herstellenden Firma eine fortlaufende technische Weiterentwicklung der Sonden, die jedoch in absehbarer Zeit ihren Abschluss finden sollte.

Erste Ergebnisse zeigen, dass auch bei Fleisch eine Erkennung von Gefrierprozessen und Wasserzusätzen sowie eine Bestimmung der Lagerdauer des Materials möglich sein sollten..