Natürlich vorkommende Keime stellen ein wichtiges Problem vor allem im Gesundheitswesen und der Lebensmittelverarbeitung dar. Um gesundheitliche Risiken zu vermeiden, müssen daher medizinische Geräte, Verpackungen aber auch Lebensmittel entkeimt werden. Dies geschieht heutzutage vor allem durch die Verwendung von hoher Hitze oder Chemikalien wie z.B. Wasserstoffperoxid, Ethylenoxid und Peressigsäure. Dies ist jedoch für temperaturempfindliche oder nicht chemikalienbeständige Materialien, wie zum Beispiel Kunststoffe und Lebensmittel, nicht immer anwendbar.
Durch die Verwendung von nichtthermischen „kalten“ Plasmen ist eine schonende Entkeimung auch von temperaturempfindlichen Materialien möglich. Bei nichtthermischen Plasmen nehmen die Elektronen selektiv Energie auf, welche dann über Anregung, Ionisation und Dissoziation an das Gas abgeben wird, ohne dieses jedoch thermisch aufzuheizen. Der Wirkmechanismus der Entkeimung basiert dann auf einem Zusammenspiel aus der im Plasma erzeugten reaktiven Spezies, wie Sauerstoffradikale und Ozon, sowie der UV-Strahlung, welche die Zellwände bzw. das DNS-Material der Keime schädigen und somit die Erreger abtöten.
Am IGVP wurden verschiedene Methoden zur Plasmasterilisation entwickelt und untersucht. Es wurden dabei Mikrowellenplasmen, Bogenentladungen und dielektrisch behinderte Entladungen (DBE) sowohl im Niederdruck als auch bei Atmosphärendruck eingesetzt. Die behandelten Proben erstrecken sich dabei von Kunststoffoberflächen über Zellulosegewebe und Weinkorken bis hin zu Pfefferkörnern und Gewürzpulvern. Die Plasmaverfahren zeigten hierbei eine hohe Entkeimungswirkung mit einer Keimreduktion von über 4 Größenordnungen im Sekunden- bis Minutenbereich für Sporen wie Bacillus subtilis, Aspergillus niger oder Geobacillus stearothermophilus.
Stefan Merli
Dr.Wiss. Mitarbeiter, Plasmatechnologie
Andreas Schulz
Dr.-Ing.Wiss. Mitarbeiter, Plasmatechnologie