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PROMONA

PROMONA

Vernetzung bioeffizienter physikalischer Detektions- und Prozessierungsmodule zur nachhaltigen Reinigung und Desinfektion in der Lebensmittelproduktionskette

Projektkoordinator

Dr.-Ing. habil. Oliver Schlüter
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB), Potsdam
oschlueter@atb-potsdam.de

Verbundpartner

Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V.
Silicann Systems GmbH
Walter Gerätebau GmbH

Projekthomepage

https://www.atb-potsdam.de/de/forschung/forschungsprojekte/promona

Projektbeschreibung in FISA

Zum Forschungsinformationssystem Agrar und Ernährung (FISA)

Ziel

Die Lebensmittelindustrie als eine der umsatzstärksten Branchen in Deutschland und Treiber von Innovationen verzeichnet einen anhaltenden Bedarf an Lösungen zur bestmöglichen Gewährleitung der mikrobiologischen Produktsicherheit für die Verbrauchenden sowie zur Vermeidung von image- und umsatzmindernden Hygienedefiziten. Im Rahmen der vorgesehenen Projektarbeit soll die potenzielle Anwendung von spektraloptischen Kontaminationserfassungsmethoden mit einer maßgeschneiderten Einflussnahme durch Nutzung der Plasmatechnologie exemplarisch für verschiedene Produktionswege im Lebensmittelbereich (frische pflanzliche und tierische Produkte) gekoppelt werden, so dass im Sinne einer nachhaltigen Produktion die Prozesstechnologien optimal für die Realisierung von effizienten Energie- und Stoffkreisläufen ausgelegt werden können. Falls auf ausgewählten Lebensmittelkontaktflächen (z. B. Transportbänder) ein vorher festgelegter kritischer Verschmutzungsgrad mittels optischer Detektion (Farbsensorik und/oder Fluoreszenzspektroskopie) erfasst wird, soll unmittelbar die Reinigung mittels plasma-prozessiertem Wasser ausgelöst werden, so dass eine maßgeschneiderte Hygienisierung "on demand“ realisiert werden kann.

Ergebnisse

Es wurde ein geeignetes Silikonbandmaterial für die Versuche gewählt, da es sowohl eine geringe Eigenfluoreszenz und damit keine störenden Hintergrundsignale, als auch eine gute Resistenz (keine Verfärbung oder Materialveränderung) gegen Veränderungen durch den Einsatz der Plasmatechnologie aufweist. Als Alternativbandmaterial und zur Überprüfung der Übertragbarkeit der Ergebnisse wurde ein PVC-Band verwendet. 

Die Lebensmittelprodukte (Apfel und Hackfleisch) wurden im Fluoreszenzspektrometer vermessen, um geeignete spektrale Anregungs- und Emissionsbereiche zu ermitteln. Hierbei wurden beim Apfel u.a. neben der aromatischen Aminosäure Tryptophan (λex=290 nm, λem=370 nm) auch Vitamin B2 (λex=440 nm, λem=520 nm) und Chlorophyll (λex=420 nm, λem=680 nm) als fluoreszierende Inhaltstoffe identifiziert. Beim Hackfleisch zeigten sich ebenfalls Tryptophan (λex=290 nm, λem=350 nm) sowie Flavine (λex=440 nm, λem=480 nm) und NADH (λex=340 nm, λem=460 nm) als deutlich detektierbar, wobei Flavine und NADH auch von Bakterien gebildet werden können und somit als Indikatoren für eine mikrobielle Kontamination dienen können. Verschiedene Verschmutzungsszenarien auf den unterschiedlichen Förderbändern wurden mit Farbsensorik in unterschiedlichen Farbräumen angelernt. Hiermit sollen bekannte und unbekannte Kontaminationen kategorisiert werden, um sie später schnell und zielgenau unterscheiden zu können.

Eine Förderbandreinigung mit plasma-prozessiertem Leitungswasser (PPW) zählt zu den indirekten plasma-basierten Dekontaminationen. Die Herstellung des PPW erfolgt in zwei räumlich getrennten Schritten. Der erste Schritt dient der Erzeugung von plasma-prozessierter Umgebungsluft (PPA), wobei Druckluft über eine Plasmafackel geführt wird. Durch diesen Schritt entstehen bei mikrowellen-angeregtem Plasma vor allem Stickoxide, die in einem zweiten Schritt, der PPW-Erzeugung, in Leitungswasser zu Salpetersäure und salpetriger Säure reagieren. Die Lösung wird mittels Düsen auf dem Förderband versprüht und führt somit zu der gewünschten Ablösung der Kontaminaten bei gleichzeitiger Inaktivierung von Mikroorganismen.

Verwertung

Die Reinigungsanlage sowie die grundlegenden Prinzipien sollen als finalisiertes Produkt Eingang in das Portfolio der Walter Gerätebau GmbH finden. Für Silicann Systems GmbH entsteht ein optisches Detektionssystem zur Bestimmung von Verschmutzungsgraden, welches Walter Gerätebau zur Verfügung gestellt werden kann. Hinsichtlich des erforderlichen know hows werden die Firmen durch das ATB und das INP unterstützt, z. B. wird der Einsatz der Plasmatechnologie über das INP und seine Zulieferer gewährleistet.