Ein wesentlicher Prozessschritt bei der Herstellung von aseptisch verpackten Lebensmitteln ist die Sterilisation der Packstoffe. Diese ist notwendig, um eine Rekontamination der Lebensmittel mit Mikroorganismen zu verhindern und dem Verbraucher ein sicheres und lang haltbares Produkt zur Verfügung zu stellen. Für die Sterilisation der Packstoffe wurde in den letzten Jahren vermehrt gasförmiges Wasserstoffperoxid (H2O2) bei erhöhter Gastemperatur eingesetzt. Dieses erzielt eine hohe Sterilisationswirkung innerhalb einer kurzen Expositionszeit. Derzeit wird dieser kritische Prozess industriell lediglich über die Erfassung der Maschinenparameter sowie mittels zeit- und kostenintensiver mikrobiologischer Verfahren überwacht. Ziel dieser Arbeit war es daher, Sensor-basierte Methoden zu entwickeln und zu charakterisieren, um die Wirksamkeit des Sterilisationsprozesses zeitnah beurteilen zu können. Hierzu wurden im ersten Teil dieser Arbeit Sensoren nach dem kalorimetrischen Sensorprinzip untersucht und weiterentwickelt. Materialanalysen des eingesetzten Katalysators Manganoxid wurden durchgeführt, um den Reaktionsmechanismus mit dem Prozessgas H2O2 zu beschreiben. Hierzu erfolgten Oberflächenuntersuchungen mittels XPS. Hierbei konnten Veränderungen der Oxidationsstufe des Katalysators nachgewiesen werden. Weitere Materialanalysen wurden an Polymeren durchgeführt, diese werden zur Passivierung der entwickelten Sensorstrukturen eingesetzt. Diese Materialien wurden hinsichtlich ihrer Beständigkeit gegenüber den harschen Prozessbedingungen untersucht. Insgesamt wurden drei Polymere charakterisiert: ein Epoxy-basierter Photoresist (SU-8) sowie die beiden Teflon-Derivate PFA und FEP. In thermischen Analysen konnte der Einsatzbereich der Polymere hinsichtlich der maximalen Temperaturen abgegrenzt werden. Zusätzlich fanden Oberflächencharakterisierungen vor und nach der Exposition im Sterilisationsprozess statt; hier zeigten die untersuchten Materialien ihre Beständigkeit gegenüber H2O2-Gas. Im Weiteren wurden mittels analytischer Methoden theoretische Betrachtungen des kalorimetrischen Gassensors durchgeführt. Hierzu wurden thermodynamische Beziehungen des Wärme- und Massetransportes aufgestellt und mit experimentellen Messungen abgeglichen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein neuartiger Biosensor entwickelt und charakterisiert. Dieser basiert auf Interdigitalelektroden, welche auf einem isolierenden Substrat, z.B. aus Glas, mittels Dünnschichttechnologien hergestellt wurden. Diese IDE wurden mittels physikalischer Methoden wie REM, AFM sowie elektrisch mittels Impedanz-Spektroskopie charakterisiert. Auf diese IDE wurden widerstandsfähige Mikroorganismen (Sporen des Typs B. atrophaeus) immobilisiert; diese werden in der Industrie bei mikrobiologischen Challenge-Tests zur Evaluierung des Sterilisationsprozesses eingesetzt. Mittels Impedanz-Spektroskopie wurde die Impedanz der IDE vor und nach der Immobilisierung, sowie nach dem Sterilisationsprozess, erfasst. Nach jedem dieser Schritte konnten Änderungen in Impedanz und Phase detektiert werden. Insbesondere die Impedanzänderungen nach der Sterilisation wurden in Beziehung mit morphologischen Veränderungen der Sporen gebracht, welche wiederum in Relation zur H2O2-Konzentration des Sterilisationsprozesses standen. Die morphologischen Veränderungen wurden mittels physikalischer Methoden (REM und TEM) nachgewiesen. Numerische Simulationen der IDE-Strukturen wurden eingesetzt, um die Verteilung des elektrischen Feldes zu analysieren. Darüber hinaus konnten elektrische Eigenschaften, wie relative Permittivität und elektrische Leitfähigkeit, der Sensormaterialien sowie der biologischen Sporen analysiert werden. In dieser Arbeit wurde ein Sporen-basierter Biosensor erfolgreich entwickelt und charakterisiert. Dieser ermöglicht eine zeitnahe Evaluierung des Sterilisationsprozesses innerhalb von Minuten, verglichen mit konventionellen mikrobiologischen Methoden, bei denen eine Auswertung in der Regel erst nach 72 Stunden möglich ist. Der Biosensor erfasst dabei nicht nur Parameter wie H2O2-Konzentration und Temperatur, sondern direkte Auswirkungen an mikrobiologischen Testkeimen. Die Kombination von beiden Messverfahren, kalorimetrischer Gassensor und impedimetrischer Biosensor, ermöglicht eine detaillierte Abbildung des Sterilisationsprozesses., Package sterilization is an essential step during aseptic packaging of food, pharmaceuticals or medical instruments to prevent microbiological contamination of the product. In food industries, the main objective is to produce consumer-safe and long-term stable food products. In recent years, the favored method to sterilize package material is by use of gaseous hydrogen peroxide (H2O2) at concentrations up to 10% v/v and elevated temperatures up to 300 °C. These process parameters enable a fast and effective, in chain sterilization of packages prior to filling with sterile products. Monitoring of this sensitive process is performed by predefined machine settings and laborious microbiological challenge tests, with earliest results after 72 hours. In previous works different sensors to monitor the packaging sterilization process have been developed, but till now there is no commercial system available to continuously monitor the final gas concentration or the microbial sterilization efficacy online within the package. In the present work, as a first approach the sensing principle of a calorimetric H2O2 gas sensor has been studied in more detail. The sensor is based on a differential set-up of one catalytically activated and one passivated temperature-sensing element. Surface characterizations have been performed to reveal the chemical reaction of H2O2 at the applied catalyst manganese(IV) oxide (MnO2). The surface characterization depicted a transition of the manganese oxidation state. Moreover, the treatment with H2O2 eliminates the polymeric layer on top of the catalyst, which has been applied as polymer matrix to attach the catalyst onto the sensing element. The calorimetric gas sensor has been further described by analytical expressions in order to evaluate the theoretical temperature rise. Thereby, different sensor scenarios (steady-state process, gas diffusion process and convective gas flow) have been described by the sensor's thermochemistry and physical transport mechanisms. These theoretical assumptions have been accompanied by surface and thermal characterizations of polymers applied as passivation materials. The characterizations demonstrate the suitability of the three investigated polymers (SU-8 photoresist, Teflon derivatives PFA and FEP), to act as a passivation against gaseous H2O2. As second approach of this work, a novel biosensor has been developed. This biosensor is based on interdigitated electrodes (IDE) on which a standardized test organism is immobilized. This test microorganism, spores of Bacillus atrophaeus, is commonly applied in industrial microbiological challenge tests to evaluate the efficacy of sterilization processes. Impedance measurements are applied to characterize the microbiological samples at the sensor surface before and after the gaseous H2O2 sterilization process. Thereby, a remaining change in impedance and phase has been observed. Numerical simulation tools have been employed to analyze the sensor signal, and to gather material parameters of the spores. Finally, the impedimetric and calorimetric sensor have been combined to serve as a miniaturized sensor system to analyze the efficacy of the gaseous sterilization process.