Zeitlich und örtlich hochauflösendes mikro-Computertomographie System (µ-CT)

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538007702

Die Professuren für Root-Soil Interaction und Food Process Engineering an der Technischen Universität (TU) München betreiben international renommierte Forschung auf den Gebieten der Boden-Pflanzen-Interaktion, sowie der Lebensmittelverfahrenstechnik und Lebensmittelstrukturanalyse. Ihre jeweiligen Forschungsansätze erfordern detaillierte Kenntnis der die dreidimensionalen (3D) Mikrostruktur von Pflanzenwurzeln in situ und von Lebensmittelproben unter Verarbeitungsbedingungen. Zur Visualisierung und Untersuchung der relevanten Prozesse werden in den jeweiligen Forschungsbereichen zunehmend bildgebende Verfahren eingesetzt. Die Mikro-Computertomographie (gamma-CT) Systeme an der TU München sind nur sehr eingeschränkt zugänglich. Für Untersuchungen an lebenden Pflanzenproben sowie Lebensmittelproben sind die Anlagen auf dem Campus Garching zu weit entfernt. Das einzige verfügbare gamma-CT-Gerät am Campus Freising-Weihenstephan ist technologisch veraltet und verfügt nicht über die hohe zeitliche Auflösung, die für die Untersuchung dynamischer Prozesse (z.B. Gefriertrocknung von Lebensmittelproben) notwendig ist. Um international führende Forschung betreiben zu können, benötigen wir ein hochauflösendes gamma-CT-System mit räumlicher Auflösung im Submikrometerbereich, hoher zeitlicher Auflösung, einem In-situ-Kit mit Kabel- und Röhrenkanälen und einer Mindestarbeitshöhe von 60 cm zur Untersuchung dynamischer, kleinräumiger Prozesse in Pflanzen-/Boden- und Lebensmittelproben. Ein solches Gerät ermöglicht die zerstörungsfreie, zeitlich aufgelöste Untersuchung der physikalischen Struktur von Proben und erlaubt die direkte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Wurzeln, Bodenbestandteilen und Mikroorganismen sowie die dynamische Entwicklung der Porenstruktur von Lebensmittelproben während der Verarbeitung. Die Ausstattung mit einem Low-Attenuation-Detektor ist für die Untersuchung von organischen Materialien mit geringer Abschwächung, wie z. B. pflanzliche Fleischanaloga oder oberirdische Pflanzengewebe, unerlässlich. Für die Arbeit mit lebenden Pflanzen, deren oberirdische Teile bei den Messungen nicht beschädigt werden sollen, ist eine Mindestarbeitshöhe von etwa 60 cm erforderlich. Die Arbeitshöhe ist auch eine Voraussetzung für die In-situ-Untersuchung in der Lebensmittelverarbeitung, da Testaufbauten in das Gerät integriert werden müssen. Für die Integration der Versuchsaufbauten ist ein in-situ-Kit zwingend erforderlich. Ein so ausgestattetes Instrument ermöglicht uns die Einwerbung hochdotierter Drittmittel und bietet hervorragende Qualifizierungsmöglichkeiten für die damit betrauten Nachwuchswissenschaftler. Wir planen, das Gerät auch in der Ausbildung von Studierenden in bildgebenden Verfahren einzusetzen, was die Qualität des Lehrangebots insbesondere in den Bereichen Biologie, Agrar- und Lebensmittelwissenschaften deutlich erhöhen wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochauflösendes Röntgen-Mikro-Computertomographie System
• Gerätegruppe: 3230 Tomographie- und Schichtgeräte (Röntgen-)
• Antragstellende Institution: Technische Universität München (TUM)
• Leiterin: Professorin Dr.-Ing. Petra Först