Geruchsstoffemissionen aus Materialien, geruchliche Beurteilung der Innenraumluft

Umwelt, Hygiene und Sensorik

Sniffingport am Gaschromatografen
© Fraunhofer IBP, Christoph Schwitalla
Sniffingport am Gaschromatografen für die Identifizierung geruchsaktiver Stoffe mittels GC-MS/OLF.

Bewertung von Materialgerüchen und Identifizierung geruchsaktiver Stoffe

Materialgerüche und unerwartete Geruchseindrücke in Innenräumen können bei Nutzern Irritationen auslösen und zu Befürchtungen hinsichtlich gesundheitlicher Auswirkungen führen. Hersteller von Bauprodukten und Materialien für Kfz-Innenräume sind deshalb bestrebt, ihre Produkte soweit geruchlich zu optimieren, dass sie bei den Nutzern keine Irritationen mehr auslösen. Bewertungsschemata für Bauprodukte wie z. B. das AgBB-Schema oder die Vergabegrundlagen für den Blauen Engel sehen eine optionale Geruchsprüfung vor. Das Ergebnis der Geruchsbewertung kann zusätzlich zu den Pflichtangaben deklariert werden.

Im Automobilbereich stellen die Fahrzeughersteller ebenfalls Anforderungen an das Geruchsverhalten von Materialien und Bauteilen.

Weder Sensoren noch die Analysentechnik können das menschliche Geruchsempfinden nachbilden. Deshalb werden Materialgerüche von Probandenpanels aus mehreren Personen bewertet. Die Personen können – je nach Anforderung – in der Geruchsbewertung trainiert oder untrainiert sein. Trainierte Personen werden regelmäßig in ihrer Geruchswahrnehmung geschult und können Geruchseindrücke qualitativ beschreiben.

Für eine zuverlässige Bewertung der Geruchsintensität wird ein Vergleichsmaßstab herangezogen. Den Probanden werden vor der Geruchsbewertung definierte Aceton-Konzentrationen in Luft dargeboten, mit deren Hilfe sie sich kalibrieren können. Die Konzentrationen entsprechenden diskreten PI-Werten (PI = perceived intensity, Zahlenwert für die empfundene Intensität). Nur Personen, die die Kalibration erfolgreich durchlaufen haben, nehmen an einer Geruchsbewertung teil.

Die Bewertung von Innenraumluft erfolgt anhand einer Kategorienskala (»nicht wahrnehmbar« bis »extrem stark«), da der Transport eines Vergleichsmaßstabs zur Kalibration vor Ort nicht möglich ist.

Neben der Geruchsintensität werden noch die Akzeptanz und die hedonische Geruchswirkung zur Beurteilung von Material- und Innenraumgerüchen herangezogen. Sie können im Rahmen einer Intensitätsbeurteilung mit abgefragt und bewertet werden.

Die geruchliche Beurteilung durch Probanden lässt keinen Rückschluss auf die Stoffe zu, die für einen Gerucheindruck ursächlich sind. Zur Geruchstoffbestimmung werden Materialien in einem geruchsfreien Glasgefäß unter vorgegebenen Bedingungen gelagert. Aus dem Gasraum über der Materialprobe wird ein definiertes Volumen entnommen und mittels Gaschromatografie-Massenspektrometrie und Humanolfaktometrie analysiert. Die in der Luftprobe enthaltenen Stoffe werden chromatografisch aufgetrennt. Sie erreichen das Ende der Trennsäule zu unterschiedlichen Zeiten. Parallel zum massenspektrometrischen Detektor identifiziert eine geschulte Person die Stoffe, die die Trennsäule verlassen. Stimmen die chromatografischen Eigenschaften und die Geruchsqualität mit den Einträgen in der IBP-eigenen Geruchstoffdatenbank überein, gilt der Geruchstoff als identifiziert. Eine semiquantitative Bestimmung der Geruchsstoffe ist mit dieser Methode ebenfalls möglich.

Technische Spezifikation

Materialgerüche
  • DIN ISO 16000-28
    • Prüfkammeruntersuchung (0,1 m³, 0,2 m³, 0,23 m³; 1 m³)
    • Probenahme der Prüfkammerabluft in geruchsneutralen Probenahmebeuteln
    • Probendarbietung mittels Olfaktometer in einem geruchsneutralen Labor
  • VDA 270
    • Lagerung der Probe im geruchsneutralen Glasgefäß (1 L oder 3 L)
    • Lagerungsbedingungen: 24 h bei 23 °C, 24 h bei 40 °C oder 2 h bei 80 °C
    • Direkte Geruchsbeurteilung am Probengefäß
Innenraumluft
  • DIN ISO 16000-30
    • Begehung und direkte Beprobung vor Ort oder
    • Probenahme in Probenahmebeuteln
    • Probendarbietung mittels Olfaktometer
Identifizierung von geruchsaktiven Stoffen
  • Lagerung der Probe im geschlossenen, geruchsneutralen Glasgefäß
  • Entnahme einer Luftprobe aus dem Gasraum über der Probe auf einem Festphasenadsorbens
  • Analyse der Probe mittels GC-MS/OLF


Simulationsdaten/ Messtechnik des Prüfstandes

Geruchliche Beurteilung
  • DIN ISO 16000-28 und -30
  • VDI 4302 Blatt 1
    • Mit oder ohne Vergleichsmaßstab
    • Geruchsintensität (PI oder nach Kategorien)
    • Hedonische Geruchswirkung (»äußerst unangenehm« bis »äußerst angenehm«)
    • Akzeptanz (»klar unakzeptabel« bis »klar akzeptabel«)
    • Statistische Auswertung
    • Bildung des arithmetischen Mittelwerts
  • VDA 279
    • Geruchseindruck (Note 1 – 6)
    • Bildung des arithmetischen Mittelwerts
Verbale Beschreibung der Geruchsnote
Anforderungen an Probanden
  • Trainiertes oder naives Panel
    • Gesund
    • Keine Störung des Geruchsinns (fehlender oder eingeschränkter Geruchssinn)
  • Erfolgreiche Kalibration am Vergleichsmaßstab
  • Training erfolgreich durchlaufen
Identifizierung geruchsaktiver Stoffe
  • Markierung der Stellen im Chromatogramm, an denen ein Geruch identifizierbar war
  • Beschreibung der Geruchsnote
  • Abgleich der Geruchsnoten und des chromatografischen Verhaltens mit der IBP-eigenen Geruchstoffdatenbank
  • Semi-quantitative Auswertung der Geruchstoffkonzentration möglich

 

Geruchsneutraler Trichter am Olfaktomete
© Fraunhofer IBP, Christoph Schwitalla
Geruchsneutraler Trichter am Olfaktometer zur Darbietung der Geruchsproben aus Probenahmebeuteln.
Materialprobe für die Geruchsbewertung
© Fraunhofer IBP, Christoph Schwitalla
Materialprobe für die Geruchsbewertung nach der Automobilnorm VDA 270.