Für sehr viele Applikationen ist die Desinfektion mittels UV-Licht eine gute Alternative zur chemischen oder thermischen Desinfektion. Neben der Behandlung von Wasser und anderen Flüssigkeiten findet diese Methode heute immer mehr in Verpackungsmaschinen zur Desinfektion von Packmitteln Verwendung.
Ben F. Kalisvaart
Oberflächen einer Vielfalt von Packmitteln, wie Becher, Folien, Platinen, Deckel, Eimer, Verschlüsse, Kronenkorken und Kartons, lassen sich kurz vor der Abfüllung effektiv mit UV-Licht behandeln. Damit verlängert sich die Haltbarkeit der abgefüllten Nahrungsmittel, da sie frei von unerwünschten Mikroorganismen sind. Die UV-Brenner MultiWave können ohne, aber auch in der Kombination beispielsweise mit H2O2 angewendet werden.
UV-Licht
Das UV-Spektrum umfaßt Licht mit Wellenlängen zwischen 100 und 400 nm. Die Wellenlängen zwischen 200 und 280 nm (UV-C) besitzen infolge der Absorption durch die DNA einen bakterientötenden Effekt. Die höchste Absorption findet bei Wellenlängen von 260 bis 265 nm statt. Im Zellkern treten als Folge der Absorption photochemische Reaktionen ein, wodurch die DNA beschädigt wird. Andere spezifischen Wellenlängen im UV-Bereich verursachen Schäden an anderen Biomolekülen. Die Folge ist, daß keine Zellteilung stattfinden kann.
UV-Brenner
Das UV-Licht wird künstlich durch Quecksilber-Brenner erzeugt. Die UV-Brenner, die heute für die Desinfektion Verwendung finden, werden in
l Niederdruck-UV-Brenner,
l Mitteldruck- oder Hochdruck-UV-Brenner und
l MultiWave-UV-Brenner
eingeteilt.
Ein Niederdruck-UV-Brenner sendet monochromatisches UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm aus. Die Mitteldruck- oder Hochdruck-UV-Brenner produzieren polychromatisches UV-Licht im ganzen UV-C-Gebiet mit niedrigen UV-Intensitäten. Die MultiWave-UV-Brenner kombinieren polychromatisches UV-Licht mit einer hohen UV-Intensität.
Vorteile der MultiWave-UV-Brenner
Die MultiWave-UV-Brenner zeichnen sich durch die kompakte Bauart der UV-Anlage, eine hohe UV-Intensität, polychromatisches UV-Licht, die Aktivierung von Oxidationsmitteln und mehrfache, keimreduzierende Effekte auf Mikroorganismen aus. Gerade die sehr UV-resistenten Mikroorganismen (Hefen, Schimmel und Sporenbildner) lassen sich mit ihnen sehr effektiv inaktivieren.
Durch die Behandlung von Nahrungsmitteln mit MultiWave-UV-Brennern läßt sich deren Haltbarkeit teilweise um 50 bis 60% verlängern.
Unterschiedliche Abtötungsdosis
Zur Berechnung der benötigten UV-Dosis benutzt man die tödliche UV-Dosis (D10-Wert). Dieser gibt die UV-Dosis an, die zur Elimination von 90% der anwesenden Mikroorganismen notwendig ist. In der Praxis sind meist höhere Eliminationsraten erwünscht. Hierfür ist die doppelte bis vierfache Dosis erforderlich. Dieses ergibt Reduktionen von 99% bis 99,99%. Bei der Desinfektion von Packmitteln bestimmen der erwünschte Desinfektionsgrad, die Art des Packmittels und Anzahl und Typ der Mikroorganismen die notwendige UV-Licht-Dosis.
Der erwünschte Desinfektionsgrad hängt vom Lebensmittel ab, das zum Schluß mit dem Packmittel in Berührung kommt. Sterile Lebensmittel werden in keimfreien (aseptischen) Verpackungsmaschinen abgefüllt. Dieses erfordert aseptische Verpackungen. Keimarme Lebensmittel lassen sich in keimarmen Verpackungen abfüllen. Hierbei sind mit UV-Anlagen gute Ergebnisse erreichbar. Die erwünschte Keimreduktion wird mit MultiWave-UV-Anlagen meist ohne Probleme erzielt.
Durch die Kombination von MultiWave-UV-Brennern beispielsweise mit Wasserstoffperoxid läßt sich die Konzentration von Wasserstoffperoxid stark reduzieren. Diese Kombinationsverfahren erlauben auch eine Anwendung im aseptischen Bereich.
Kühlung der MultiWave-UV-Brenner
Die Kühlung der MultiWave-UV-Brenner erfolgt mit Kühlwasser, das fast keine Absorption des UV-Lichts hat. Ein eigenes Kühlsystem rezirkuliert das Kühlwasser im Kreislauf und kühlt den UV-Brenner. Dadurch wird dessen Stabilität gesichert.
Die Kühlung mit Luft hat in der Praxis Nachteile. Große Luftmengen müßten die UV-Brenner passieren, um eine ausreichende Kühlung zu erreichen. Hierfür sind große Gebläse notwendig und es entstehen Luftverwirbelungen im Produktionsraum. Daneben wird das von den UV-Brennern gebildete und giftige Ozon in die Luft geblasen. Dazu kommt, daß die Kühlung mit Luft eine instabile UV-Ausbeute ergibt und die Lebensdauer der UV-Brenner verringert.
Optionen
Die MultiWave-UV-Anlagen lassen sich optional mit einem UV-Meßgerät ausrüsten. Dieses mißt kontinuierlich die UV-Ausbeute der UV-Brenner und sichert damit eine ausreichende UV-Dosierung auf den Packmitteln. Eine manuelle oder automatische UV-Energieregelung verlängert die Lebensdauer der UV-Brenner und sichert eine Mindestdosierung.
Die UV-Anlagen zur Entkeimung von Packmitteln werden mit einem Verschließmechanismus ausgerüstet. Dieser schließt, wenn die Verpackungsmaschine stoppt, wobei der UV-Brenner in Betrieb bleibt. Ist die Verpackungsmaschine wieder produktionsfertig, öffnet sich der Verschließmechanismus und die erforderliche Entkeimung läßt sich weiter durchführen.
UV-Anlagen in Verpackungsmaschinen
Bei der Dimensionierung einer UV-Anlage, die auf eine Verpackungsmaschine montiert werden soll, sind folgende Punkte zu berücksichtigen: Verpackungsgeschwindigkeit, Abmessung und Form der Verpackung, Entfernung zwischen UV-Brenner und Verpackung, Breite der Verpackungsmaschine, Umgebungsumstände und Art und Anzahl der anwesenden Mikroorganismen.
Bei Benutzung von MultiWave-UV-Brennern genügt ein Raum von 15 cm über die ganze Breite der Verpackungsmaschine. Durch die sehr hohe UV-Intensität der Brenner reicht eine Bestrahlungszeit unter einer Sekunde.
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