Lebensmittelsicherheit: Plasma statt Chemikalien
Ein neues Verfahren zur Reinigung von Transportbändern in der
Lebensmittelproduktion kann die bisher üblichen Desinfektionschemikalien
ersetzen: Plasmabehandeltes Wasser ist rückstandsfrei einsetzbar und wirkt
bei kürzerer Einwirkzeit effizient gegen mikrobielle Kontamination. Die
Ergebnisse wurden vor Kurzem im Fachblatt Innovative Food Science and
Emerging Technologies veröffentlicht.
Mikrobielle Verunreinigungen können entlang der gesamten
Wertschöpfungskette von Lebensmitteln auftreten. Um Gesundheitsrisiken für
Verbraucher zu minimieren, müssen die Produktionsprozesse entlang der
gesamten Verarbeitungskette sicher durchgeführt werden. Üblich ist es
daher, Förderbänder beispielsweise in der Gemüse- oder Fleischverarbeitung
mit Desinfektionsmitteln zu reinigen. Allerdings sollen die Verfahren
nicht nur Lebensmittelsicherheit gewährleisten, sondern auch
umweltschonend und nachhaltig sein.
Ein Forscherteam aus Wissenschaft und Industrie hat daher ein neues
Verfahren entwickelt, das beim Waschen von Lebensmittelförderbändern
plasmabehandeltes Wasser anstelle der in der Industrie üblichen
aminbasierten Desinfektionsmittel einsetzt.
Zur Herstellung von plasmabehandeltem Wasser wird plasmabehandelte Luft in
destilliertes oder Leitungswasser injiziert. Plasmabehandeltes Wasser
beinhaltet damit viele reaktive Stickstoff- und Sauerstoffspezies wie
Salpetrige Säure (HNO2), Stickstoffmonoxid (NO*) und Ozon (O3), die auch
in der Natur vorkommen und sich ohne umweltgefährdende Spuren abbauen, in
ihrer Gesamtheit aber eine hohe antimikrobielle Wirksamkeit aufweisen.
Die Wissenschaftler*innen haben den Einsatz von plasmabehandeltem Wasser
im Vergleich zu gängigen Waschverfahren am Beispiel von Rückständen von
Hackfleisch und Braeburn-Äpfeln auf Silikon- und PVC-Förderbändern
untersucht. Der Reinigungsprozess beinhaltete i.d.R. eine Vorreinigung mit
Wasser (20 bar, Raumtemperatur) und mit mildem, fettlösendem Schaum, das
Besprühen mit der Wirksubstanz und eine nachfolgende Reinigung der Bänder
mit Leitungswasser. Im Ergebnis reduzierte die Anwendung von
plasmabehandeltem Wasser die Keimzahl ebenso effizient wie ein
aminbasiertes Desinfektionsmittel (um >3 log10 KBE/cm²), obendrein bei
deutlich kürzerer Inaktivierungszeit von nur einer Minute gegenüber 15
Minuten bei konventioneller Reinigung.
Um den Reinigungserfolg zu überwachen wurde zudem ein RGB-Farbsensorsystem
zur automatisierten Erkennung von Lebensmittelrückständen auf den Bändern
entwickelt. „Eigentlich geht es ja um die mikrobielle Besiedlung auf den
Förderbändern, die zur Gefahr für die Gesundheit werden kann. Für die
Praxis wäre das Monitoring von Mikroorganismen allerdings zu zeit- und
kostenaufwändig, zumal diese sich erst auf Grundlage der organischen
Rückstände entwickeln“, erläutert Dr. Julia Durek, Projektmitarbeiterin am
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie. „Wir haben daher das
Sensorsystem auf das Erkennen von Lebensmittelrückständen getestet. Das
optische System arbeitet sehr schnell und erkennt auch geringste
Rückstände präzise, ist einfach zu handhaben und kann daher gut zur
automatisierten Hygieneüberwachung in der Lebensmittelproduktion
eingesetzt werden.“
Dr. Julia Durek hat noch weitere Optimierungsmöglichkeiten im Blick: „Die
etwas höheren Keimzahlen auf Bändern aus Silikon, die gegenüber PVC-
Bändern eine etwas rauere Oberfläche aufweisen, zeigen, dass wir künftig
stärkeres Augenmerk auf beschädigte beziehungsweise gealterte Förderbänder
legen sollten. In den Vertiefungen rauer Stellen können Mikroorganismen
möglicherweise eine Anwendung von plasmaprozessiertem Wasser überdauern.
Darüber hinaus könnte, insbesondere bei tierischen Produkten, auch die
Verwendung von warmem oder heißem Wasser eine bessere fettlösende Wirkung
und damit auch zusätzlichen Dekontaminationsvorteil bringen.“
Das bereits abgeschlossene Verbundprojekt „Vernetzung bioeffizienter
physikalischer Detektions- und Prozessierungsmodule zur nachhaltigen
Reinigung und Desinfektion in der Lebensmittelproduktionskette (PROMONA)"
erhielt finanzielle Förderung vom Bundesministerium für Ernährung und
Landwirtschaft (BMEL) im Rahmen der Förderung von Innovationen zur
sicheren, ressourcenschonenden und nachhaltigen Lebensmittelherstellung.
Partner im Verbund waren das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und
Technologie e.V., Greifswald und die Firmen Silicann Systems GmbH,
Rostock, und Walter Gerätebau GmbH, Sachsenheim. Die Koordination hatte
das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB).
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Julia Durek - Wissenschaftlerin im Projekt ‚Promona‘ jdurek@atb-
potsdam.de
Dr. Oliver Schlüter - Leiter des Projekts ‚Promona‘ oschlueter@atb-
potsdam.de
Originalpublikation:
Durek, J.; Fröhling, A.; Stüpmann, F.; Neumann, S.; Ehlbeck, J.; Schlüter,
O. (2023): Optimized cleaning of conveyor belts using plasma-processed
water assisted by optical detection of food residues. Innovative Food
Science and Emerging Technologies.
https://doi.org/10.1016/j.ifse
