Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
In der Getränkeindustrie besteht ein starkes wirtschaftliches Interesse an der Online-Überwachung verschiedener Prozessparameter, wie zum Beispiel an der Konzentration des gelösten Kohlendioxids, des Alkohol- und des Zuckergehalts. Auch heute noch ist es gängige Praxis, die Parameter im betriebseigenen Labor zeitnah zu bestimmen. Um die steigenden Anforderungen an Prozesssicherheit, Qualitätskontrolle und Wirtschaftlichkeit zu erfüllen, sind jedoch zunehmend Online-Überwachungen gefragt.
ATR-Infrarot-Spektrometer misst CO2 in Flüssigkeiten
Fraunhofer IPM hat in Zusammenarbeit mit der Fa. Centec GmbH einen optischen Sensor zur Bestimmung von Kohlendioxid in Getränkeprozessen entwickelt. Der Sensor basiert auf dem Infrarot-optischen Messverfahren der abgeschwächten Totalreflexion (ATR, attenuated total reflection). Die Fa. Centec bietet den Sensor inzwischen nach weiteren prozessspezifischen Anpassungen als Produkt an.
Nanokristalline Diamantschichten für die ATR-Messtechnik im MIR
Sensorik im mittleren Infrarot ist im Vergleich zu etablierter Messtechnik im nahen Infrarot deutlich sensitiver und selektiver, z. B. wenn es um die Konzentrationsbestimmung von Alkohol und Zuckern geht. MIR-Messverfahren scheitern aber in der Regel an der mangelnden Prozesstauglichkeit der meisten Infrarot-Materialien. Letztere erweisen sich als chemisch nicht ausreichend resistent gegenüber den Prozessmedien (Säure- bzw. Laugenstabilität). Das Verbundprojekt MiDioS (Mikrostrukturierter Diamant für optische Systeme – skalierbare Basistechnologie und Einsatz in der ATR-Infrarotspektroskopie) hat zum Ziel, die MIR-Sensorik für den Prozesseinsatz tauglich zu machen. Fraunhofer IPM schafft dafür in Zusammenarbeit mit industriellen Partnern die wissenschaftlich-technischen Grundlagen: Dabei setzen wir auf neuartige nanokristalline Diamantschichten für die ATR-Messtechnik. Die optischen und chemischen Eigenschaften von Diamant übertreffen vor allem im mittleren Infrarot die Eigenschaften aller bekannten Materialien deutlich.
Teile dieser Arbeiten wurden im Rahmen des deutschen Förderprogramms »Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand - ZIM« (KF3254505AB4) und im Rahmen der BMBF-Ausschreibung »Photonik nach Maß – Funktionalisierte Materialien und Komponenten für optische Systeme der nächsten Generation« (13N14577) gefördert.