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ZIM Projekt "DTMultimodal" - Zwischenbericht

21 Apr 2020

Im Zwischenbericht zum ZIM Projekt "DTMultimodal" - Entwicklung einer online Qualitätskontrolle von opaken Erfrischungsgetränken durch multimodale Spektroskopie wurde der Zwischenbericht eingereicht und die bisher erreichten Meilensteine dargestellt. 

Highlights sind

Als Modell-Erfrischungsgetränk mit komplexer Matrix wird eine Orangenlimonade ausgewählt: Das Getränk ist orangefarben. In der wässrigen Phase sind fein verteilt Orangenöltröpfchen und Fruchtfleisch enthalten. Als Zielanalyt wird Coffein in Absprache mit den Projektpartnern aufgrund der hohen Absorption im UV ausgewählt. Coffein ist UV spektroskopisch gut sichtbar. Verschiedene Grade der optischen Streuung des Modellgetränks Orangenlimonade 

werden durch Membranfiltration mit definierten Porengrößen eingestellt. 

Die Messanordnung kollimierte Transmission wird als einfachste Variante einer Sonde modellhaft an einem Forschungsspektrometer und an einem faseroptischen Spektrometer untersucht mit Experimenten und Berechnungen in Form von Monte-Carlo-Simulationen. 

Simulation der winkelaufgelösten Transmission. 

Als weitere vielversprechende Messanordnung wird die diffuse Transmission betrachtet. Daneben werden die diffuse Transflexion und die diffuse Reflexion untersucht, welche für den anvisierten Messzweck allerdings deutliche höhere Anforderungen an die Präzision der Messanordnung stellen. 

Um Absorption von Analyten trotz Streuung in der Probenmatrix messen zu können, muss die Messapertur definierte Anforderungen an einen kritischen Grenzwinkel erfüllen. Sobald die angulare Öffnung oberhalb dieses Grenzwinkels liegt, wird die Signalabschwächung des eingestrahlten Lichts zusätzlich von der Streuung der Untersuchungslösung verursacht. 

Nachweisgrenze von Coffein in Wasser und im Referenzgetränk Orangenlimonade wird multivariat bestimmt als RMSECV (Root Mean Square Error of Calibration Validation) zu 0.4 ppm bzw. 2.0 ppm. 

Änderungen in der Citronensäurekonzentration und im pH-Wert einer Orangenlimonade können spektroskopisch und mittels multivariater Auswertung erkannt werden. 

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