Plasmasterilisation: Neubrandenburger Firma schickt bei Normaldruck Kugelblitze durch Plastikflasche

Plasmagestützte Sterilisation von Getränkeflaschen kann auch bei Atmosphärendruck realisiert werden. Das hat bisher niemand für möglich gehalten. Die Fachwelt staunt über das verbesserte Plasmaverfahren, das die Neubrandenburger Firma KNN Systemtechnik mit Unterstützung des Greifswalder Instituts für Niedertemperatur-Plasmaphysik (INP) zur Marktreife brachte. Interessant für die Industrie: Das Verfahren ist zehn mal so schnell, dafür deutlich billiger als herkömmliche Vakuum-Technik.

Drei Jahre beschäftigte den Neubrandenburger Maschinenbauingenieur Udo Krohmann und seine Kollegen die Idee, die Sterilisationsverfahren für Getränkeflaschen zu verbessern. Weil der 50-jährige lange in der Getränkebranche tätig war, kannte er die Wünsche der Industrie. Attraktiv, weiß er, ist ein Plasmaverfahren, denn es ist umweltfreundlich und vermeidet die Nasschemie. Es müsste allerdings Durchsatzzahlen von bis zu 40 000 Flaschen pro Stunde erreichen, also schneller und weniger aufwändig werden. Das geht nur, wenn die Plasmatechnik bei Normaldruck funktioniert.

„Von Plasmatechnik hatten wir keine Ahnung,“ erzählt Krohmann, „deshalb wandten wir uns an das INP.“ Die Greifswalder Physiker waren zunächst skeptisch. „Eigentlich lassen sich Mikrowellenplasmen bei Normaldruck nur schwer steuern,“ erklärt Dr. Andreas Ohl, Abteilungsleiter für Oberflächentechnik „Aber wir wissen natürlich, dass es typisch für Plasmen ist, seine Anwender zu überraschen.“ Niedertemperatur-Plasmen seien hochgradig nichtlineare Systeme. Wie sie auf veränderte Rahmenbedingungen reagierten, lasse sich oft schwer vorhersagen. Das INP verfügt über viel Erfahrung in Sachen Mikrowellenplasmen und konnte so die Begeisterung der Ingenieure schnell in Richtung einer machbaren Lösung lenken. Auf der diesjährigen Hannovermesse verblüffte KNN Systemtechnik die Fachöffentlichkeit mit einem bei Normaldruck funktionierenden Mikrowellenplasma. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die apparatetechnische Ausrüstung spart im Vergleich zum Vakuumverfahren Platz, Geld und Zeit. Bei Atmosphärendruck werden die Flaschen je nach Größe in einer halben bis einer Sekunde entkeimt.

PET-Flaschen, ob Einweg- oder Mehrweg, erfreuen sich wachsender Beliebtheit. Probleme gab es bisher allerdings mit ihrer Reinigung bzw. Sterilisation. Hitze kommt nicht in Frage, die Verwendung chemischer Mittel stößt an Grenzen, denn viele Keime sind längst resistent gegen Wasserstoffperoxid oder schweflige Säure. Ein Plasma, das seine reinigende Kraft in alle Winkel der Kunststoffform verbreitet, ließ sich bisher nur im Vakuum oder unter Niederdruck zünden. Das machte die Technik aufwändig, teuer und langsam: ein Reinigungsvorgang dauerte bis zu zehn Sekunden. Jetzt huscht bei Normaldruck wie ein Kugelblitz das Plasma durch die Flasche, zu schnell, um das empfindliche Material zu schmelzen, schnell genug aber, um schädliche Keime abzutöten.

Dieses Oberflächenbehandlungsverfahren, das KNN Systemtechnik bereits zum Patent angemeldet hat, dürfte nicht nur für Getränkeabfüller interessant sein. Es kann auch andere Veredlungsverfahren erleichtern, die bisher unter Vakuum abliefen, so die Beschichtung, die Modifikation oder die Aktivierung von Oberflächen.

Ansprechpartner für Rückfragen: Dipl.-Ing. Udo Krohmann, Tel.: 0395 – 368 68 89
oder Dr. Andreas Ohl, Tel 03834 – 554 300