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Schnüffelnde Maschinen

Künstliche Nasen machen menschlichen Duft-Testern Konkurrenz. Sehen und hören können Kameras und Mikrofone ähnlich gut wie Auge und Ohr. Nun ist auch die technische Nachahmung des Geruchssinns fast perfekt. Industriefirmen der verschiedensten Branchen warten gespannt auf verläßliche elektronische Nasen.

Die Kulmbacher Firma Raps stellt Gewürzmischungen her und verkauft sie unter anderem an Metzgereien und Nahrungsmittelhersteller. Nun hat sie sich ein Schnüffel-Gerät zugelegt und prüft seine Einsatzmöglichkeiten. Der Lebensmittel-Weltkonzern Nestlé kann gar eine Eigenentwicklung vorweisen. Im Routinebetrieb wird die elektronische Nase noch nicht verwendet, aber in ein bis zwei Jahren will das Unternehmen so weit sein, außer Menschen auch Automaten schnuppern zu lassen.

„Bisher muß eine Lebensmittelprobe noch von fünf bis zehn geschulten Personen untersucht werden, um für eine Beurteilung ein reproduzierbares Ergebnis zu erhalten“, erklärt Dr. Klaus Rieblinger vom Fraunhofer-Institut für Lebensmitteltechnologie und Verpackung in Freising. „Hinzu kommt, daß die menschliche Nase nur begrenzte Aufnahmefähigkeit hat. Wenn viele unterschiedliche Gerüche auf sie einwirken, wird sie nach kurzer Zeit unsensibel.“

Das macht die „humansensorische Qualitätsprüfung“, wie das urteilende Schnüffeln im Fachjargon heißt, aufwendig und teuer. Mehr als Stichproben sind nicht möglich. Auch mit gängigen apparativ-chemischen Analyseverfahren – etwa der Gas-Chromatographie und der Massenspektrometrie – lassen sich Lebensmittel kaum kontinuierlich kontrollieren.

Äußerlich haben solche Geräte mit einer Nase noch weniger gemein als eine Kamera mit einem menschlichen Auge. Von der Größe einer Kommode, sehen sie aus wie x-beliebige Geräte, die in der Analytik chemischer Stoffe eingesetzt werden. Was sie auszeichnet, ist eine meist unscheinbare Anordnung von Meßfühlern, an deren sensitiver Oberfläche gasförmige Duftmoleküle andokken können. Jeder dieser Sensoren spricht in unterschiedlichem Maße auf einen Duftstoff an: Während etwa die Nummern 3 und 4 einer Reihe von acht Sensoren auf den Stoff Menthol – Hauptbestandteil des Pfefferminzöls – sehr stark reagieren, „riecht“ Sensor Nummer 2 ihn nur schwach, und die anderen Meßfühler ignorieren ihn völlig. Dementsprechend werden vom Sensor 3 und 4 starke Signale gemeldet und von Sensor 2 ein schwächeres.

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So entsteht ein Signalmuster, das für Menthol typisch ist. Wie das Muster aussieht, hängt nicht zuletzt davon ab, wie schnell die Sensoren auf den Kontakt mit den Duftmolekülen reagieren und wie lange die „Andockphase“ dauert.

Aber nicht nur irdische Innenräume werden beschnüffelt. Die europäische Raumfahrtagentur ESA nahm die elektronische Nase „QMB 6“, entwickelt von HKR Sensorsysteme, mit auf die Euromir-95-Mission – hierzulande vor allem durch die Teilnahme des Deutschen Thomas Reiter bekanntgeworden. Die Astronauten unternahmen während des Fluges auch Experimente, bei denen gasförmige Stoffe freigesetzt wurden. QMB 6 protokollierte stets die Zusammensetzung der Kabinenatmosphäre.

„Die ESA hat unser Sensorsystem vor allem wegen der geplanten Columbus-Mission getestet. Teil dieser Mission ist ein Weltraumlabor, das manchmal bis zu einem halben Jahr unbemannt gelassen werden soll“, erklärt der HKR-Geschäftsführer Horner. „Damit die Astronauten das Labor nach längerer Abwesenheit ungefährdet betreten können, muß die Luft zuvor auf Verunreinigungen geprüft worden sein.“ Eine künstliche Nase im Weltraum: Utopisch anmutende Ideen können Wirklichkeit werden. Doch manch andere Vorstellung siedelt wohl auch weiterhin im Reich der Phantasie: etwa die, einen Markierungsduft als Diebstahlsicherung für Waren zu benutzen – in Kombination mit elektronischen Nasen an den Türen. Auch die angebliche Eignung solcher Geräte als Drogen- oder Sprengstoff-Schnüffler gilt unter den meisten Wissenschaftlern eher als Duftspur, die von Marketing-Leuten der Anbieter gelegt wurde.

Frank Frick
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