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Selektives und rekalibrierbares Sensorsystem zur Messung charakteristischer Verbindungen in Röstprozessen

Bock, Jens


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Freie Schlagwörter (Deutsch): selektives , rekalibrierbares , Sensorsysem , Messung , Röstprozesse
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Angewandte Physik
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.08.2000
Erstellungsjahr: 2000
Publikationsdatum: 26.07.2000
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur methodischen Entwicklung eines selektiven, rekalibrierbaren Sensorsystems vorgestellt.
Am Beispiel der Kaffeeröstung wird ein komplexes Aroma auf sensorkongruente Leitverbindungen hin analysiert, die als gleichbleibende
Standards für eine Kalibrierung zur Verfügung stehen. Weiterhin wird ein Verfahren zur on-line Kontrolle von Röstprozessen auf der Basis
des Nachweises der gefundenen Leitverbindungen vorgestellt.


Die lösungsmittelfreie Headspace-Probennahme aus dem Gasraum von Lebensmitteln wird verwendet, um das komplexe Spektrum
flüchtiger Verbindungen eines Aromas in vollem Umfang erfassen zu können. Durch die Kombination von Gaschromatographie und
Gassensoren im Headspace-GC/SOMMSA-System wird das Aroma in die verschiedenen Verbindungen zerlegt und nacheinander
unterschiedlichen Halbleitergassensoren mit hoher Reproduzierbarkeit zugeführt. Das Verfahren erlaubt die Qualifizierung von
Gassensoren bezüglich aller in einem Aroma enthaltenen Verbindungen.


Mit ausgewählten Sensoren werden Untersuchungen zur Prozeßabhängigkeit der verschiedenen Verbindungen im Kaffeearoma
durchgeführt. Dabei werden selektiv detektierte Leitsubstanzen gefunden, die mit ihrem Konzentrationsverlauf den Röstprozeß
charakterisieren.


Die beobachteten Leitsubstanzen werden massenspektroskopisch identifiziert und für verschiedenen Röstgrade in einer Modellröstung
quantifiziert. Für die Röstung von Kaffeebohnen können dabei Hydroxyaceton und Furfurylalkohol als sensorkongruente Leitsubstanzen
gefunden werden, zu deren selektiver Detektion mit ausreichend hoher Empfindlichkeit SnO2 und WO3 Sensoren besonders geeignet sind.


Ein Modellversuch zur on-line Kontrolle der Kaffeeröstung zeigt die Eignung der Sensoren zur Detektion der gefundenen Leitverbindungen
in der Anwendung. Durch einen zyklischen Temperaturbetrieb der Sensoren wird die Desorbtion der flüchtigen Verbindungen deutlich
beschleunigt und die kontinuierliche Signalauswertung ermöglicht.


Zur Kalibrierung selektiver Sensorsysteme wird ein Verfahren unter Benutzung von definierten Standards vorgeschlagen. Am Beispiel von
einfach handzuhabenden Lösungsmitteln werden Rekalibrationsmessungen mit einem Olfaktometer durchgeführt.