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Projekt
Titel
Modellbasierte digitale Plattform für Echtzeit-Ethylenvorhersage in der Obstlagerung
Kürzel
DigiEthylene
Beginn
01.01.2026
Ende
31.12.2026
Koordinierendes Institut
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)
Koordination
Partner
Universität Bremen
Projektteam ATB
Angesiedelt im Programmbereich
Zusammenfassung
Frisches Obst und Gemüse sind leicht verderbliche Waren, und Ethylen spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung von Reifung, Alterung und Qualitätsverlust nach der Ernte. Trotz bedeutender Fortschritte in der Ethylen-Sensorik bleibt die Echtzeitüberwachung in kommerziellen Lagern aufgrund hoher Kosten, Sensordrift, Umweltsensitivität und begrenzter Skalierbarkeit eine Herausforderung. Das Projekt DigiEthylene schlägt eine modellbasierte digitale Plattform zur Echtzeit-Ethylenvorhersage in der Obstlagerung vor, indem physiologische Modellierung mit IoT-Sensornetzwerken integriert wird. Die Plattform kombiniert kinetische und mechanistische Modelle der Ethylenproduktion, -diffusion und des Abbaus durch Scavenger mit Echtzeitmessungen von Temperatur, O2, CO2 und Luftströmung. Ein Zustandsbeobachter-Framework wird implementiert, um Sensorauschen zu reduzieren und die Vorhersagegenauigkeit zu verbessern, während eine vereinfachte räumliche Modellierung die Echtzeitschätzung der Ethylenverteilung in Lagerumgebungen ermöglicht. Monte-Carlo-Simulationen werden angewendet, um Unsicherheiten zu quantifizieren und die Zuverlässigkeit des Modells zu bewerten. Anschließend erfolgt die experimentelle Validierung anhand kontrollierter Lagerversuche mit Conference-Birnen als Fallbeispiel. Der vorgeschlagene Ansatz verlagert die Ethylenüberwachung von der direkten Messung hin zur prädiktiven Modellierung mithilfe kostengünstiger Sensoren. Dadurch entstehen skalierbare und energieeffiziente digitale Zwillinge für Nachernte-Lagersysteme. Ziel der Plattform ist es, die Entscheidungsfindung bei der Obstlagerung zu unterstützen, indem sie die frühzeitige Vorhersage der Ethylenanreicherung ermöglicht, Lebensmittelabfälle reduziert, die Haltbarkeit verlängert und Lagermanagementstrategien optimiert.
Förderung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektträger
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Förderprogramm
Basismodul, Eigene Stelle