Neuentwicklung eines Kompaktspektrometers

Die spektrale Sensorik bietet in der Nahrungsmittelindustrie ein enormes Anwendungspotential: Beispielsweise die Backwarenindustrie. Hier werden Spektralsensoren für moderne Backstationen benötigt, um eine optimale Steuerung des Backprozesses zu ermöglichen.

Die spektrale Messung würde Chargenschwankungen in der Zusammensetzung der Backzutaten durch die Backprozesse ausgleichen sowie Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit der Backstationen steigern. Nicht zuletzt könnte selbst der Bräunungsgrad der Backwaren kontinuierlich ermittelt werden.

Das Forschungsprojekt KOPAS, mit vollem Namen "Kompaktspektrometer für die Backbranche mit Fertigung auf Basis neuartiger Abformwerkzeuge und hochpräziser Montagekonzepte", ist im April dieses Jahres gestartet. Dahinter verbirgt sich ein gemeinsames Vorhaben der Firma AIM Micro Systems GmbH aus Triptis und der Ernst-Abbe-Hochschule (EAH) Jena.

KOPAS, das vom Freistaat Thüringen und mit EFRE-Mitteln mit insgesamt 595.000 € gefördert wird, umfasst die Bereiche Sensorik, Optik- und Fertigungstechnologien, so Projektleiter Robert Brunner. Brunner lehrt im Fachbereich SciTec der EAH Jena als Professor für Angewandte Optik.

Gegenwärtig existieren noch keine derartigen spektralen Sensoren für Backstationen. Hürden sind hier die hohen Arbeitstemperaturen und die fehlende "optische Performance", die verschiedene Faktoren hinsichtlich der nötigen optischen Qualität umfasst, wie unter anderem die Höhe der spektralen Auflösung. Weitere Probleme sind derzeit noch die Zuverlässigkeit von kommerziellen Spektralsensoren bei hohen Stückzahlen und die anfallenden Gesamtkosten.

Bis Ende März 2023 forscht KOPAS an einer Neuentwicklung für ein Kompaktspektrometer, welche die Anforderungen für Backstationen ohne die bisherigen Einschränkungen erfüllen kann. Dies ist eng mit der gleichzeitigen Entwicklung neuer Fertigungs- und Montagetechnologien verbunden. Hier werden zum einen neue Verfahren erarbeitet, mit denen die essenziellen optischen Elemente des Spektrometers in hoher Stückzahl und hoher Qualität gefertigt werden können.

Dies betrifft besonders einen vollkommen neuen Ansatz zur Herstellung von mikrostrukturierten Werkzeugeinsätzen für den Spritzgussprozess. "Zum anderen entwickeln wir in KOPAS neue Methoden, die eine hochgenaue Positionierung und Assemblierung mehrerer optischer und opto-elektronischer Komponenten zueinander ermöglichen", erläutert Prof. Dr. Brunner das umfassende Projekt.

Quelle: Fachhochschule Jena