Prof. Dr. Michael Beyrer vom «Institut Life Technologies» der Fachhochschule Westschweiz Hes-So Valais/Wallis in Sion erläutert das Prinzip hinter den Innovationen: «Die Gemeinsamkeit liegt darin, dass im elektrischen Feld Elektronen freigesetzt werden und auf andere Materialbestandteile einwirken, beziehungsweise mit diesen kollidieren.» Ihre Wirksamkeiten entwickeln die neuen Verfahren in Flüssigkeiten (PEF) oder Gasen (Kaltes Plasma oder E-Beam). Michael Beyrer zeigt das Anwendungsspektrum an einem Beispiel den Innovationscharakter der neuen Technologien auf: «Die neuen Verfahren erschliessen neue bisher nicht mögliche Anwendungen, wie etwa die nicht-thermische Dekontaminierung – die Entkeimung – von Pulvern.»

Kaltes Plasma mit Potential
Prof. Dr. Peggy Braun vom «Institut für Lebensmittelhygiene» (Veterinärmedizinischen Fakultät) der Universität Leipzig untersucht den Einsatz von Kalten Plasmen. Forschungsergebnisse zeigen, dass sich mit dem Verfahren eine keimtötende Wirkung bei Lebensmitteln erreichen lässt, etwa gegen Salmonellen auf Eierschalen. Konkrete Praxisanwendungen sind laut Peggy Braun bisher erst ausserhalb der eigentlichen Lebensmittelverarbeitung etabliert, etwa bei der Hygiene-Behandlung von Verpackungsoberflächen. Zugelassen ist die Methode bereits zur Wundbehandlung.

«Mögliche Lebensmittelanwendungen bestehen bei der Oberflächenbehandlung, etwa von Schalenobst oder der Keimreduktion bei weiteren hitzesensiblen Frischprodukten», so die Einschätzung von Peggy Braun aufgrund diverser Forschungsversuche. Die Intensität des Plasmas lässt sich je nach Anwendungsgebiet durch Steuerung verschiedener Parameter (Gas, Energie, Abstand usw.) anpassen. Es ist zum Beispiel möglich, so genanntes «Plasma-aktiviertes Wasser» mit antimikrobieller Wirksamkeit herzustellen und in Waschprozesse zu integrieren.

Auswirkungen des Verfahrens
Die Anwendung im medizinischen Bereich lässt eine schonende Wirkung vermuten, mit grossem Potenzial für die Lebensmittelbehandlung. Michael Beyrer schränkt in seiner Einschätzung ein, dass Erfahrungen im medizinischen Bereich nicht direkte Rückschlüsse bieten. Die Auswirkungen des Verfahrens auf das jeweilige Lebensmittel müsse im konkreten Anwendungsfall untersucht werden. Beyrer sieht jedoch grundsätzlich interessante Anwendungsbereiche für Lebensmittel: «Die Forschung fokussiert derzeit aufgrund der geringen Eindringtiefe des Plasmas auf Oberflächenbehandlungen zur Entkeimung etwa von Gewürzen.» Durch den Einsatz von «kaltem Plasma» auf der Oberfläche verschiedener Materialien konnten zudem Bacillus-Sporen inaktiviert werden. Schwieriger sei die Behandlung dünner Schichten von Flüssigkeiten, etwa wie Milch. Die Reaktionskette sei dabei wissenschaftlich noch weniger untersucht, als bei einer direkten Einwirkung von Plasmen auf Mikroorganismen. Zusammen mit der geringen Schichtdicke spreche dies eher gegen einen Einsatz im
industriellen Umfeld.

Pulsed Electric Fields (PEF) – E-Beam
Ein «Plasma» ist in der Physik ein «reaktiver Cocktail» aus Ionen, Radikalen, Elektronen und neutralen Atomen und Molekülen. Von einem «kalten Plasma» spricht man bei niedriger Energie. Michael Beyrer zum dahinterliegenden Wirkungsprinzip: «Wenn man es genau nimmt, folgt die Konzentration der umgekehrten Reihenfolge. Der Hauptteil und nicht reaktive Teil sind immer noch neutrale Atome und Moleküle. Der reaktive Anteil sind natürlich Ionen und Radikale. Die Elektronen „entzünden“ das Plasma, das heisst ionisieren Atome.»

«Pulsed Electric Fields» (PEF) sind elektrische Felder von hoher Spannung, die in Form von kurzen Impulsen zielgerichtet eingesetzt werden. Das PEF-Verfahren inaktiviert Mikroorganismen gezielt ohne Beeinträchtigung des Lebensmittels, wie z.B. Enzyminaktivierung. Dies im Gegensatz zur klassischen thermischen Sterilisation, bei der das ganze Produkt erhitzt wird. «E-beam» beruht auf der Behandlung durch Elektronen, im Vergleich zu Röntgenstrahlen jedoch in viel niedrigerem Energiebereich. Die Technologie wird bereits erfolgreich an Lebensmittel- und Pharmaverpackungen angewendet. Tetra-Packungen werden z.B. standardmässig mit E-beam behandelt. Mit Hilfe dieses Hygienisierungsprozesses können pathogene Keime wie Colibakterien oder Salmonellen erfolgreich inaktiviert werden.

https://www.hevs.ch/de/afeinstitute/institut-life technologies/collaborateurs/dozentin/beyrer-2748
http://lebensmittelhygiene.vetmed.unileipzig.de/de/Braun
http://lebensmittelhygiene.vetmed.unileipzig.de/de/institut