PULSED LIGHT Sterilisation Entkeimung von Verpackungsmitteln

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1 PULSED LIGHT Sterilisation Entkeimung von Verpackungsmitteln Zur Vorbeugung einer erneuten Kontamination von Produkten sind in der Lebensmittelindustrie derzeit verschiedene Methoden zur Verpackungssterilisation im Einsatz. Gegenwärtige Konsumentenneigungen zeigen jedoch, dass einige Methoden besser geeignet sind, als andere. Immer mehr Verbraucher lehnen künstliche Inhaltsstoffe, Aromen und Konservierungsmittel ab und zwingen damit die Hersteller ihre Produktrezeptur und damit ihre Produktionsprozesse zu überarbeiten. Die Abteilungen F&E sowie Produktion müssen alternative Rezepte entwickeln, die weder den Geschmack, noch die Konsistenz beeinflussen und dennoch die Anforderungen hinsichtlich Lebensmittelsicherheit und Kostenkontrolle erfüllen. Inwiefern hat die Entscheidung der Konsumenten zugunsten gesunder Lebensmittel einen Einfluss auf die Verpackungssterilisation? Heutzutage leben Verbraucher immer gesundheitsbewusster: ein Zusammenhang zwischen ihren Ernährungsgewohnheiten und ihrem Wohlbefinden wurde eindeutig nachgewiesen. Ihre Ansprüche an Lebensmittel und Getränke steigen immer weiter. Clean Label sowie natürliche, unverarbeitete Produkte sind wesentliche Treiber in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie. Viele führende Unternehmen der Branche haben diese Anforderung als Chance wahrgenommen und entwickeln jetzt neue Marketingstrategien rund um den Frei von -Markt. Wie können Hersteller auf diese neuen Konsumentenanforderungen reagieren? Die Herstellung von Produkten ohne Konservierungs- und Zusatzstoffe unter Einsatz natürlicher Zutaten, erhöht das Risiko einer bakteriellen Kontamination. Diese Tatsache stellt eine echte Herausforderung für die Industrie dar: Getränke- und Lebensmittelhersteller müssen die Zutaten und Produktionsprozesse der Produkte abändern, während die sensorischen Eigenschaften und das hohe Maß an Lebensmittelsicherheit weiterhin gewährleistet bleiben müssen. AFT QUARTERLY 4/2016 Seite 1 von 5

2 Wie können Hersteller diese neue Herausforderung bewältigen? Verpackungssterilisation ist ein wichtiger Schritt im Produktionsprozess. Hierfür sind heutzutage verschiedene Technologien verfügbar, wie z.b. Sterilisation durch Einsatz von Chemikalien oder eine konstante UV-Bestrahlung. Vor allem die Pulsed Light Technologie hat sich innerhalb der letzten 10 Jahre als neue Methode auf dem Markt etabliert. Warum ist die Pulsed Light Methode aktueller als je zuvor? Die Pulsed Light Methode ist erstmals in den 1980er Jahren in Erscheinung getreten und hat sich jetzt zu einem mächtigen industriellen Werkzeug für die Dekontamination von Verpackungsmaterialien entwickelt. In einer Zeit, in der Industrieunternehmen eine Steigerung der Produktivität anstreben, während regulatorische Auflagen eingehalten werden müssen und man sich mit dem steigenden Druck der Einführung einer nachhaltigen Produktion konfrontiert sieht, stellt die Pulsed Light Methode eine optimale Lösung zum Ersatz von thermischen, chemischen oder radiometrischen Technologien dar. Wie funktioniert Pulsed Light? Pulsed Light Technologie basiert auf der keimtötenden Wirkung von intensiven weißen Lichtblitzen, welche durch Xenonlampen erzeugt werden. Es ist ein Cleantech Prozess, der kurzzeitige, intensive Impulse aus einem breiten Spektrum des Lichts zur Entkeimung von Verpackungsoberflächen nutzt. Alle Arten von Keimen und sogar Sporen werden sofort abgetötet. Einige offensichtliche Vorteile der Pulsed Light Sterilisation im Vergleich zu den konventionellen Methoden der gleichen Entkeimungsebene wurden durch die Industrie erkannt: Kompakt und einfach integrierbar Cleantech: chemiefrei, wasserfrei, geringe Energiekosten Kostengünstig Leistungsfähig Funktionsprinzip In einem Kondensator wird Energie gespeichert und ein Hochspannungssignal entfacht einen Lichtbogen in einer Xenonlampe. Dieser Lichtbogen macht die Lampe leitfähig und der Kondensator wird daraufhin in die Lampe entladen, was das Xenon-Gas zu Plasma ionisieren lässt. Dieses Plasma emittiert einen hochintensiven und ultraschnellen Lichtblitz, bestehend aus weißem Licht, der einen hohen UV-Licht-Anteil hat. Ungeachtet seines sehr geringen Energieverbrauchs (der Blitz dauert nur 300 Mikrosekunden an), hat dieses physikalische Phänomen eine extreme Leistungshöhe, um ca. 1 MW. Die Besonderheit des Xenon-Blitzes ist die Erzeugung von hochleistungs-uv-licht. Die Energie eines Blitzes äußert sich wie folgt: Energie = Lampenenergie / Blitzdauer = 300 J / 0,3 ms = 1MW AFT QUARTERLY 4/2016 Seite 2 von 5

3 Eine doppelte Wirkung auf Mikroorganismen Ungeachtet der Tatsache, dass beide Methoden die gleiche Basis haben, greift die Pulsed Light Behandlung auf zwei physikalische Parameter zurück, die sie vollständig von der kontinuierlichen UV-Methode unterscheiden und viel effizienter machen: Das Spektrum ist kontinuierlich, was bedeutet, dass alle Möglichkeiten der Anregung von kovalenten Bindungen in den Molekülen der Zelle betroffen sind. Bei kontinuierlichem UV-Licht ist nur die Wellenlänge 254 nm, spezifisch für die DNA, effektiv. Die Energie ist so hoch, dass eine sofortige Sättigung der Aufnahmekapazität von Molekülen ermöglicht wird und sie deshalb zerschlagen werden. Das Ergebnis ist eine starke Veränderung der Zelle, ohne Wiederherstellungsmöglichkeiten. Sogar bei resistenten Sporen wie denen von Aspergillus brasiliensis, Bacillus pumilus, Bacillus atrophaeus und anderen sowie bei Bakterien wurde eine Keimreduktion nachgewiesen. Investiert wurde ein großes Pensum an wissenschaftlicher Forschung am INRA, dem Nationalen Institut für Agrarforschung in Frankreich. Das Institut war die erste Forschungseinrichtung, die eine präzise Korrelation zwischen der Energiedichte und der Abtötung von Mikroben als Reaktion darauf, veröffentlicht hat. Kann Pulsed Light in jeder Branche implementiert werden? Die Verpackungssterilisation mit Pulsed Light eignet sich für eine Vielzahl von Lebensmitteln: von Wasser bis Trinkjoghurt, von Saft bis Bier, von schwach kohlensäurehaltigen Getränken bis zu alkoholfreiem Wein. Verpackungssterilisation mit Pulsed Light stellt sicher, dass die meisten Getränke sicher auf den Markt gebracht werden können, während der Zusatz von Konservierungsstoffen minimiert, eine längere Haltbarkeit sichergestellt, sensorische Eigenschaften des jeweiligen Produktes erhalten und chemische Rückstände vermieden werden. Einige konkrete Vorteile können hervorgehoben werden: wasserabfüllende Betriebe können den Einsatz von Ozon oder andere Dekontaminationsmaßnahmen reduzieren bzw. vermeiden der Prozess der heißen Abfüllung von Getränken wird vereinfacht und die Preforms werden entlastet, da die Entkeimung durch Erhitzung entfällt. Wenn es zur Sterilisation von Verpackungen für organische natürliche Getränke und reines Quellwasser kommt, wird die chemie- und rückstandsfreie Pulsed Light Technologie im Rahmen der Marketingstrategie sogar noch relevanter. Kann die Pulsed Light Sterilisation auf jede Verpackungsart angewendet werden? Die Verpackungssterilisation mit Pulsed Light hat ihre Effizienz für ein breites Spektrum von Verpackungsmaterialien bewiesen: von Standardverschlüssen bis Sportkappen, von Preforms bis Becher, von Behälter bis Deckel. Bezüglich der Integrität ist die Technologie an eine breite Materialpalette angepasst: PET, PS, PE, PP, PLA. Tatsächlich ist die Pulsed Light Technologie eine WYSIWYG (What you see is what you get) Technologie, was in diesem Fall bedeutet, dass nur sichtbare Bereiche entkeimt werden: Schatten und spezifische Geometrien stellen AFT QUARTERLY 4/2016 Seite 3 von 5

4 eine echte Herausforderung dar. Ein Teil des Know-hows und der Expertise besteht im Designen von Reflektoren, die zur Reduzierung der Schattenbereiche auf ein Minimum angepasst sind. Als Beispiel wurde die Pulsed Light Technologie vom VILSA-BRUNNEN ausgewählt, da der Prozess perfekt zu ihren Anforderungen an Reinheit und Natürlichkeit passt. VILSA bietet die größte Produktpalette im Bereich alkoholfreier Erfrischungsgetränke an. Aus dem Norden Deutschlands kommend, liefert die VILSA Quelle reines, quellfrisches, ausgewogen mineralisiertes und mildes Mineralwasser. Für die Entkeimung von Flachkappen (Kappe aus Polyethylen, 28 mm aus dem Hause Alcoa) wurde ein Entkeimungssystem gesucht, das die erforderliche Reduktion der Mikroorganismen um 3 log-stufen gewährleistet und die Produktqualität sicherstellt. Im Jahr 2011 entschied man sich daher für eine erste Pulsed Light Anlage zur Entkeimung von Verpackungsmaterialien. Das Einsatzgebiet umfasst die Abfüllung von stillem, angesäuertem und aromatisiertem Mineralwasser und kohlensäurehaltigen Erfrischungsgetränken (Spritzer). Aufgrund der äußerst erfreulichen Ergebnisse der ersten Anlage, wurden im Jahr 2012 zwei weitere Linien mit Pulsed Light Anlagen ausgestattet. VILSA BRUNNEN: Die Pulsed Light Anlage ist kompakt und leicht in bestehende Linien zu integrieren Dr. Reinhardt, Geschäftsführer Technik und Finanzen der VILSA-BRUNNEN Otto Rodekohr GmbH & Co. KG, erklärt: Jede Jahreszeit hat ihre eigenen Anforderungen an die Verschlüsse. Pulsed Light öffnet die Tür zur Verwendung von ein- oder zweiteiligen Verschlüssen bei Ein- AFT QUARTERLY 4/2016 Seite 4 von 5

5 haltung des hohen Entkeimungsgrades und ohne Beeinflussung der sensorischen Eigenschaften des Produkts. Zusätzlich sind die jährlichen Kosten einer Pulsed Light Anlage viel niedriger, als die Kosten für Peressigsäurebäder. Aus diesem Grunde und aufgrund der guten Erfahrungen, die wir mit dem ersten System aus 2011 gemacht hatten, stellte der Austausch von zwei weiteren Linien mit Peressigsäurebädern durch Pulsed Light im Jahr 2012 eine logische Konsequenz dar. Pulsed Light Anlagen dienen der Entkeimung von Verpackungen für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie Die Firma LOEHRKE ist seit 2010 exklusiver Vertriebspartner für die PULSED LIGHT Technologie in Deutschland und Österreich. Es wurden bereits weltweit über 200 PULSED LIGHT Anlagen erfolgreich in Getränke- und Molkereibetrieben installiert. LOEHRKE als branchenerfahrener Vertriebspartner der Firma Claranor bietet neben Reinigungs- und Desinfektionssystemen die PULSED LIGHT Technologie und dazugehöriges Engineering an. Kontakt und weitere Informationen Jürgen Löhrke GmbH, Lübeck AFT QUARTERLY 4/2016 Seite 5 von 5