Inaktivierung von Mikroorganismen

Rainer Bone

Die keimtötende Wirkung von UV-Strahlen, insbesondere von UV-C-Strahlen, ist ein bekanntes Phänomen. Schon 1877 entdeckten zwei englische Forscher, dass die Vermehrung von Mikroorganismen aufhört, wenn man sie dem Sonnenlicht aussetzt. Damals war dieser Effekt noch nicht zu erklären, heute weiß man, dass der unsichtbare UV-C- Anteil des Sonnenlichtes dafür verantwortlich ist.

Bei der UV-C-Strahlung handelt es sich um Licht mit Wellenlängen zwischen 280 und 100 nm. Für die Abtötung von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen ist aber in erster Linie die Wellenlänge 253,7 nm verantwortlich. Diese Strahlung hat die stärkste Wirkung auf Keime, bzw. auf deren im Zellkern befindlichen Erbanlagen. Das Thymin, ein chemischer Baustein der DNS, absorbiert Strahlen dieser Wellenlänge besonders gut. Dabei bilden sich Thymin-Dimere. Diese photochemische Reaktion ist die Ursache dafür, dass die Zellen nicht mehr vermehrungs- und lebensfähig sind.

Auf diesen wissenschaftlichen Zusammenhängen basieren die Luftentkeimungssysteme von Bäro Technology. Die UV-C Strahler sind so konzipiert, dass sie fast exakt Licht der Spektrallinie 253,7 nm emittieren, gleichzeitig aber die von anderen Geräten bekannte und unerwünschte Bildung von Ozon ausschließen. Der Effekt wird durch die Verwendung von Quecksilber-Niederdrucklampen erreicht, deren Primärstrahlung fast ausschließlich in der Spektrallinie 254 nm besteht. Durch die Verwendung von Spezial-Glas wird die Emission von Licht mit Wellenlängen unter 200 nm verhindert. Genau diese Strahlung ist für die Bildung des Reizgases Ozon verantwortlich.

Bäro bietet Luftentkeimungsanlagen für Räume unterschiedlichster Größe an. Das Funktionsprinzip ist bei allen Systemen identisch: Über einen Ventilator wird Raumluft angesaugt, vorgefiltert und in einem Strömungskanal verwirbelt. In diesem Strömungskanal befinden sich UV-C-Strahler, die die Luft bestrahlen und die vorhandenen Keime inaktivieren. Die so behandelte Luft gelangt dann wieder in den Raum. Dreidimensional angeordnete UV-C-Strahler, spezielle Reflektoren und die Verwirbelung der Luft gewährleisten, dass kein „Schatten“ im Kanal entstehen kann. Dieser Umstand ist besonders wichtig bei Keimen, die an Staubpartikeln haften. Denn nur die direkte Bestrahlung führt zur Inaktivierung der Mikroorganismen. Die gesamte Gerätekonzeption und die integrierten Strahlungsfallen stellen sicher, dass keine Strahlung – sie ist auch für den Menschen gefährlich – nach außen treten kann.

Alle Entkeimungssysteme werden maßgeschneidert auf die jeweiligen räumlichen und anwenderspezifischen Anforderungen abgestimmt. Im Vorfeld müssen dazu die relevanten Prozessdaten aufgenommen werden, um die Anlagen bedarfsgerecht zu dimensionieren. Entscheidende Prozessdaten sind in diesem Zusammenhang: Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, Staubbelastung, Belastung mit Mikroorganismen (qualitative und quantitative Analyse), Raumvolumen und -geometrie (u.a. auch Fenster, Türen etc.), Frequentierung mit Personal, Art der verarbeiteten Produkte sowie Betriebsparameter eventuell vorhandener Klima- und Belüftungsanlagen.

Häufig sind große Räume bereits mit Belüftungs- oder Klimaanlagen ausgerüstet. In diese können UV-C-Klimaschachtmodule problemlos integriert werden und so effektiv und wirtschaftlich große Luftmengen dekontaminieren. Die Keimbelastung in kleineren Produktions- oder Lagerräumen, die oftmals auch noch verwinkelt angeordnet sind, kann durch intelligente Positionierung und die richtige Auswahl der Entkeimungsanlagen ebenfalls wirksam reduziert werden. Je nach Anforderung und Dimensionierung sind dabei Abtötungsraten von bis zu 99,9 % zu erzielen.

Die UV-C Dosis, die zur Abtötung aufzubringen ist, variiert bei den unterschiedlichen Gattungen von Mikroorganismen (Tab.). Während der überwiegende Teil der Bakterien mit relativ geringen Dosen zwischen 1 und 30 mWs-/cm² zu 99,9% inaktiviert werden kann, sind deren Sporen überaus UVC-resistent. Hefen, Schimmelpilze und deren Sporen benötigen je nach Gattung bis zu 400 mWs/cm² (Aspergillus niger).

Über das Transportmedium Luft können sich Mikroorganismen sehr schnell verbreiten und beispielweise Kreuzkontaminationen zwischen verschiedenen Produktionsräumen verursachen. Diese Gefahr lässt sich mit Luftentkeimungsanlagen auf UVC-Basis wirkungsvoll beseitigen. Vielfältige Vorteile bieten diese Anlagen auch bei der Herstellung von Lebensmitteln, die nicht thermisch behandelt werden können (Rohwurst, Käse, Jogurtprodukte etc.) oder bei denen der Einsatz von Konservierungsstoffen unerwünscht ist. Auch in Räumlichkeiten mit speziellen Hygieneanforderungen, beispielsweise im Verpackungsbereich, kann die Entkeimung mit UV-C-Anlagen die Lösung sein. Die Haltbarkeit schnell verderblicher Produkte verlängert sich, sie behalten ihre frische Farbe und bleiben im Gewicht konstant. Deutliche Kosteneinsparungen sind die Folge, wenn man in Klima- und Lüftungsanlagen die aufwendigen Hochleistungs-Schwebstofffilter (Hepa-Filter) durch die UV-C-Luftentkeimungsanlagen ersetzt. Die Hepa-Filter verursachen einen hohen Druckverlust, der den Einsatz starker und kostenintensiver Ventilatoren erforderlich macht. Im Gegensatz dazu entsteht bei gleicher Funktionalität durch die UV-C-Module maximal ein Druckverlust von 20 Pa. Außerdem sind im Unterschied zu den Hepa-Filtern die Entkeimungsanlagen wesentlich einfacher zu warten.

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dei Redaktion: Bäro aus Leichlingen ist seit vielen Jahren Marktführer für Beleuchtungssysteme. Daneben entwickelt und baut der Unternehmensbereich Bäro Technology Luftentkeimungssysteme auf der Basis von UV-C-Strahlen. Wie entstand dieses zweite Standbein des Unternehmens?

Ritzdorf: Als Spezialist für Beleuchtungssys-teme hat man zwangsläufig mit UV-C-Strahlung und dem sachgemäßen Umgang mit ihr zu tun. Unsere Ingenieure haben sich schon vor längerer Zeit mit der Frage beschäftigt, wie man die für die Beleuchtungstechnik unerwünschte UV-C-Strahlung sinnvoll nutzen kann. Immerhin hat sie eine perfekte keimtötende Wirkung. Aus diesen Überlegungen entstanden die Bäro-Luftentkeimungssysteme.

dei Redaktion: Welche Vorteile bieten Ihre Systeme den Lebensmittelproduzenten?

Ritzdorf: Unsere Luftentkeimungsanlagen helfen Lebensmittelproduzenten die hohen, von den Kunden gewünschten Qualitätsstandards zu erfüllen. Über die Luft können sich Mikroorganismen in Windeseile über die gesamte Produktionsstätte verbreiten und beispielsweise zu gefährlichen Kreuzkontaminationen führen. Genau das verhindern unsere Luftentkeimungssysteme. Sie leisten also einen wesentlichen Beitrag im Total Quality Management. Zudem helfen sie bei der Umsetzung von HACCP-Konzepten.

dei Redaktion: In welchen Bereichen der Lebensmittelproduktion können die Bäro-Luftentkeimungssysteme eingesetzt werden?

Ritzdorf: Im Prinzip überall. Unsere Systeme haben sich in Molkereien und Bäckereien ebenso bewährt wie in der Fleisch- und Wurstverarbeitung. Beispielsweise hat die Westfälische Privat-Fleischerei H. & E. Reinert eine Luftentkeimungsanlage von uns im Einsatz. Sie versorgt das Slice-Zentrum des Anbieters von Premiumprodukten mit keimfreier Luft. In dieser Abteilung werden Frischwurst und Pasteten geschnitten und für die anschließende Verpackung vorbereitet. Aufgrund ihrer großen Oberfläche ist geschnittene Wurst äußerst anfällig für den Befall mit Mikroorganismen aus der Raumluft. Die Folge einer solchen sekundären Kontamination ist eine deutlich reduzierte Haltbarkeit der SB-Waren. Unsere Systeme bannen diese Kontaminationsgefahr indem sie eine keimfreie Atmosphäre erzeugen. Sie verlängern die Haltbarkeit der Wurstwaren, vermindern die Gefahr von Reklamationen und erhöhen so die Kundenzufriedenheit