Dekontamination von Primärverpackungen mittels Atmosphärendruckplasmen

Abstract Zunehmende Transportwege aufgrund sich ausdehnender urbaner Zonen und wachsender Märkte im Zuge der Globalisierung führen zu steigenden Ansprüchen an Verpackungen für verderbliche Produkte. Die Haltbarkeit vieler Produkte wird bestimmt einerseits durch die mikrobiologische Belastung, andererseits durch Diffusion initiierte Abbauprozesse. Auf die Verwendung von Konservierungsstoffen möchte man möglichst verzichten, da diese im Verdacht stehen, allergene Reaktionen auszulösen. Für die antimikrobielle Behandlung der Verpackungen stehen zwei chemische Verfahren zur Verfügung. Das Nassverfahren beruht auf Peressigsäure, wohingegen das Trockenverfahren auf Wasserstoffperoxid beruht. Sowohl in der Lebensmittelindustrie als auch in der Pharmaindustrie möchte man auf die Anwendung von Gefahrstoffen verzichten. Plasma stellt mit seinen vielen antimikrobiell wirkenden Komponenten wie z.B. UV‐Licht und Radikalen eine interessante neue Alternative dar. Bei den Plasmen wird zwischen Niederdruckund Atmosphärendruckplasmen unterschieden. Beide Plasmaarten haben ihre spezifischen Vor‐ und Nachteile. Die Randbedingungen, die an eine antimikrobielle Plasmabehandlung in der Pharmaindustrie gestellt werden, sind eine Kompatibilität mit den vorhandenen Medien wie Strom, Sterilwasser und Sterilluft sowie kompakte Abmessungen. Für die Untersuchungen wurde eine mikrowellenangeregte Laufentladung verwendet. Eine sorgfältige Berechnung der elektrischen Feldverteilung durch numerische Simulation ist erforderlich, um die thermische Belastung der Flaschen zu minimieren. Für eine praktische Umsetzung müssen auch die Prozessnebenzeiten minimiert werden. Hierzu wurde ein barrierefreies Transportsystem entwickelt. Der Einsatz moderner Schaltnetzteiltechnik zur Ansteuerung des Magnetron erlaubt eine schnelle Steuerung des Behandlungsprozesses. Um bei den Behandlungen nicht in den kritischen Temperaturbereich zu gelangen, ist man auf 3 Plasmazyklen von jeweils 300 ms bei einer Leistung von 1000 W limitiert. Unter diesen Bedingungen werden durch die direkte Einwirkung des Plasmas ca. 1–2 lg Mikroorganismen inaktiviert. Bei einer Nachwirkzeit von 5 min können auch bis zu 5 lg Inaktivierung erreicht werden. Daher sind weitere Optimierungen hinsichtlich der Effizienz des Plasmaverfahrens erforderlich.