Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung eines Plasma-basierten Verfahrens zur automatischen "Off-line"-Dekontamination von Slicermessern in der Lebensmittelindustrie

Geslicte Wurstwaren, d. h. vorverpackte, aufgeschnittene Fleischerzeugnisse, gehören zu den Convenienceprodukten und nehmen einen immer größer werdenden Marktanteil ein. Für ihre Herstellung ist eine hohe Prozesshygiene erforderlich, da industrielles Hochdurchsatzschneiden ein erhebliches Kontaminationspotential für Mikroorganismen birgt. Mikrobielle Kreuzkontaminationen infolge nicht ausreichend dekontaminierter Slicermesser können zum vorzeitigen Verderb der Ware führen.

Die Reinigung und Desinfektion der Slicermesser mit herkömmlichen Methoden ist aufwendig und nicht immer zuverlässig. Insbesondere KMU arbeiten häufig mit nur einem oder nur wenigen Slicermessern und haben wenig Möglichkeit zum Wechseln der Messer. Daher sind automatische Verfahren zur effektiven Schneidmesserdekontaminierung gefragt, die sich unter geringem Arbeitsaufwand implementieren lassen.

Ziel des Vorhabens ist es, erstmals ein plasmatechnisches, trockenes Verfahren zu entwickeln, das den Anforderungen hinsichtlich einer effizienten automatischen Slicermesserdekontamination unter Erhalt der Material- und Prozesseigenschaften entspricht. Es sollen grundlegende Daten zur Inaktivierung und Resistenzverteilung von für das Projekt relevanten Mikroorganismen unter dem Einfluss der Plasmabehandlung erarbeitet werden. Das Verfahren soll, bei signifikanter Desinfektionsmittel- und Zeitersparnis, in seiner bakteriziden Wirkung mindestens gleichwertig der herkömmlichen nasschemischen Desinfektion sein.

Ein hoher Prozentsatz der rd. 390 fleischverarbeitenden Betriebe in Deutschland zählt zu den KMU; die KMU-Relevanz und das Innovationspotential des Vorhabens sind daher hoch.

Ergebniszusammenfassung:

Es konnte gezeigt werden, dass kaltes atmosphärisches Plasma (KAP) unter Verwendung eines sich bewegenden Plasmajets zur flächenhaften Inaktivierung bakterieller Kontaminationen auf Slicermesseroberflächen aus korrosionsbeständigem Stahl führt, ohne dabei nennenswerte negative Effekte auf die Materialeigenschaften zu zeigen. Die Wirkung der Plasmabehandlung war sowohl von mikrobiellen Faktoren (Bakterienspezies, -isolat und -keimdichte) als auch von plasmatechnischen Parametern (Prozessgas, Behandlungszeit, Leistung, Arbeitsabstand, Relativbewegung Plasmaquelle zur Messeroberfläche) abhängig. Vergleichsweise höhere Reduktionsfaktoren mit Maximalwerten von 4,1 log (Serratia liquefaciens), 3,1 log (Listeria monocytogenes) und 1,9 log (Lactobacillus sakei) konnten bei niedriger Keimdichte unter Verwendung von Helium als Prozessgas erzielt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen wurde ein Funktionsdemonstrator zur „Off-line“-basierten Dekontamination praxisüblicher kreisförmiger Slicermesser konstruiert und mit diesem, nach Adaptierung der Plasmaparameter, Untersuchungen zur antimikrobiellen Wirkung von KAP auf Modell-Messeroberflächen durchgeführt. Die Entwicklung und Verwendung des Funktionsdemonstrators hat gezeigt, dass ein Transfer (Prototyp) des Verfahrens vor dem wirtschaftlichen und anwenderfreundlichen Hintergrund, insbesondere in KMU's, als realistisch angesehen wird. Voraussetzung hierfür ist jedoch eine weitere Steigerung der effektiven Flächenbehandlungsrate, um wirtschaftlichen Aspekten gerecht werden zu können. Neben der geplanten Umsetzung im Bereich der Slicermesserdekontamination, können die weiteren industriellen Anwendungsmöglichkeiten sehr vielfältig sein. Hierbei sind beispielsweise Dekontaminationsverfahren für weitere Materialien (u.a. Plastik/Elastomere, Keramik) bzw. Oberflächen (Transportbänder, Robotergreifarme/-werkzeuge, Produktauflageflächen) und für andere Branchen (Käsereien/Molkereien, Fisch-, Obst- und Gemüseverarbeitung) denkbar.