Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Verfahrenstechnik: Ausgabe 07/2011, 11.08.2011

"Blitzschnell" dekontaminiert

Durch Mikroorganismen verursachte Kontaminationen sind ein Albtraum für Lebensmittelproduzenten. Ein neues Verfahren mit gepulstem Licht dekontaminiert nicht nur Lebensmittel, sondern lässt sich auch für Verpackungsmaterialien einsetzen.

Eine Idee des amerikanischen Militärs in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts ist im Begriff, die Lebensmittelindustrie zu erobern. Damals ging es um die Entkeimung von Wasser, um Soldaten auch in Kriegsgebieten mit sauberem Trinkwasser versorgen zu können. Heute lässt sich mit dieser Methode nicht nur Wasser dekontaminieren, sondern auch Lebens- und Verpackungsmittel. Dies funktioniert durch den Einsatz von gepulstem Licht.
Energiereiche Lichtblitze. Xenon-Lampen erzeugen bei entsprechend starken Strömen hochintensive Lichtblitze. Die dazu benötigte Energie wird in Kondensatorenbänken gespeichert und dann der Lampe zugeführt. Der Maschinenbauer Montena hat ein System entwickelt, das in der Lage ist, einen Lichtfluss von 1,5 bis 2 Joules/cm2 zu erzeugen. Die Pulsdauer beträgt weniger als eine Millisekunde und liegt im breiten Spek-tralbereich von UV bis IR (Weisslichtemmission). «Als Systeminteg-ra-toren sind wir auf Puls- und Hochspannungstechnologie spezialisiert. Um das Verfahren auch in der Lebensmittel-industrie anbieten zu können, haben wir im Centre Technique de la Conservation des Produits Agricoles (CTCPA) einen Partner gefunden, der unsere Technik für die Lebensmittelbranche einsetzbar macht», sagt Werner Hirschi, CEO von Montena. Dank dieser Partnerschaft ist das Verfahren nun seit gut zwei Jahren erfolgreich bei der Dekontamination von Toastbrot im Einsatz.
So funktioniert es. Die mikrobiologische Dekontamination mit gepulstem Licht geschieht über zwei Mechanismen. Zum einen bricht der Lichtpuls über einen fotochemischen Prozess die DNA-Ketten der Mikroorganismen. Zum anderen gibt es auch einen thermischen Anteil für Bakterien, Viren oder Sporen, die der Lichtpuls blitzartig erhitzt. So wird ein Teil der unerwünschten Keime über den UV-Anteil abgetötet und ein anderer Teil über die schnelle Erhitzung durch den Anteil an sichtbarem Licht und den Infrarotanteil. «Die Temperatur des Produkts ändert sich jedoch nicht. Es handelt sich um ein nicht thermisches Verfahren, sodass das Produkt auch nicht Gefahr läuft, seinen Geschmack durch Wärmeeinwirkung zu verändern. Das Verfahren wirkt nur auf der Oberfläche des Produkts», erklärt Hirschi.
Um nun Lebensmittel wie beispielsweise Brot oder Gebäck zu 99 oder gar 100 Prozent zu dekontaminieren, ist es wichtig, dass die gesamte Produkt-oberfläche beleuchtet wird. Dazu liegen Brote, Gebäck oder Schinkenscheiben einzeln auf einem Förderband. Die standardisierte Lichtquelle beleuchtet eine Fläche von 50x14 cm2. «Wir haben die Quelle so ausgelegt, dass sie über diese Fläche homogen 2 Joule pro cm2 an das Produkt weitergibt. So ist die ganze Fläche mit der gleichen Lichtintensität beleuchtet», sagt der CEO. Die Dekontaminationsmaschine nimmt somit etwas Platz ein. Auch wenn der Platzbedarf nicht in allen Fällen gleich ist, beträgt die Länge dennoch zwischen 5 und 10 m, die in bestehende Anlagen eingefügt werden müssen. Zudem ist es wichtig, dass die Mitarbeiter nicht den Blitzen ausgesetzt sind. Daher haben die Maschinenbauer die Anlage verschalt. Hinsichtlich der Energie für die Xenon- oder Gasentladungslampe wird diese mit Hochspannung angesteuert. Die Kondensatoren werden mit 6 kV versorgt, aber es reicht die normale Niederspannung, um die hohe Spannung zu erzeugen.
Alternativen zu gepulstem Licht. Wie jedes Verfahren zur Dekontamination gibt es auch zum gepulsten Licht Alternativen. «Unser Verfahren steht in Konkurrenz zu allen thermischen Prozessen wie zum Beispiel Pasteurisation oder Mikrowellenbehandlung. Bei den nicht thermischen Verfahren sind chemische Konservierungsmethoden, wie Alkohol, Salz, Zucker, oder Säure wie auch die Konservierung unter Vakuum oder kontrollierter Atmosphäre (MAP) Alternativen. Erwähnen sollte ich noch die radioaktive Bestrahlung. Aber dieses Verfahren ist bei vielen Konsumenten überhaupt nicht beliebt», so Hirschi. Ein letztes Dekontaminationsverfahren ist auch die Hochdrucktechnik, die in den letzten Jahren entwickelt wurde. Hierbei steht das Produkt für eine definierte Zeit unter sehr hohem Druck. Dieses Verfahren lässt sich aber nur im Badge-Betrieb einsetzten, da die Produkte in einer Druck-kammer dekontaminiert werden.
Vorteile der Lichtblitze. Bei so vielen Alternativen stellt sich schnell die Frage, weshalb Unternehmen den Mikroorganismen mit Lichtblitzen zu Leibe rücken sollen. «Unser Verfahren ist sehr schnell und lässt sich hervorragend im kontinuierlichen Prozess und bei sehr hohen Produktionsraten einsetzen. Unsere Anlage kann 40 Millionen Produkte pro Jahr auf einer Fläche von 50x14 cm2 im Dreischichtbetrieb behandeln», erklärt Hirschi. Dabei muss das Produkt nicht unbedingt die Grösse von 50x14 cm2 aufweisen. Das ist nur die Behandlungsfläche, wie der CEO sagt.
Zu der Geschwindigkeit ist aber noch zu erwähnen, dass es sich bei den Lichtblitzen um eine saubere Technologie handelt. Diese hinterlässt keinerlei Rückstände, und es müssen auch keine chemischen Produkte eingesetzt werden. «Unser Verfahren arbeitet ohne Produktkontakt. So laufen Produzenten nicht Gefahr, das Produkt durch Kontakt wieder zu kontaminieren. Da es auch keinen thermischen Effekt für das Produkt gibt, sind auch Geschmacksveränderungen durch Wärmeeinwirkung ausgeschlossen», so Hirschi. Zudem sind die Kosten für das Verfahren moderat. Laut dem CEO liegt der Payback für die Anlage zwischen ein und zwei Jahren.
Auch für Verpackung geeignet. Der Einsatz der Lichtblitze ist aber nicht nur auf Lebensmittel beschränkt. Mit dem gepulsten Licht lassen sich auch Verpackungsmaterialien wie Deckel oder Fo-lien einfach und schnell dekontaminieren. «Wenn wir die Joghurtverpackung ansehen, dann müssen sowohl der Becher als auch der Deckel entkeimt werden. Das wird meist mit Wasserstoffperoxid gemacht, das sowohl flüssig als auch gasförmig Verwendung findet. Aber die Gasanwendung ist ein teures Verfahren. Mit Lichtpuls beleuchten wir sowohl die Grundlage des Bechers als auch den Deckel problemlos, bevor die Materialien zur Abfüllung transportiert werden. Damit bekommen wir die gleiche Reduktion wie an der Oberfläche der Lebensmittel», so der CEO. Damit lassen sich nicht nur Folien, Deckel oder Becher beleuchten, sondern das gesamte Sortiment der Verpackungsmaterialien. «Wir sind eine kleine Firma und haben die erste Anwendung vor zwei Jahren bei einem Brothersteller installiert. Die Haltbarkeit des Toastbrots hat sich durch unser gepulstes Licht um den Faktor drei erhöht. Jetzt haben wir einen Vertrag mit der Firma Werner und Pfleiderer für grosse Fertigungslinien abgeschlossen, da unser System sich in Praxis bestens bewährt hat.»

Weitere Informationen:
montena technology sa
www.montena.com


WERKSBESICHTIGUNG FÜR LT-LESER
Exklusiv für unsere Leser gewährt Montena am 7. Oktober Einblicke in die Lichtpulstechnologie. Sie erleben eine Livedemonstration und lernen bei verschiedenen Vorträgen (teils in Englisch) die Technik und ihre Wirkungsweise kennen. Nutzen Sie die Chance, sich bei einem Werksbesuch in Rossens (Fribourg) persönlich einen Eindruck von der Dekontaminationstechnik zu verschaffen.
Sie können sich bis zum 15. September online hier anmelden. Das detaillierte Programm schicken wir Ihnen noch rechtzeitig zu. Bitte beachten Sie, dass die Besichtung erst bei einer Mindestteilnehmerzahl von 10 Personen stattfindet.