Alternative Oberflächensys­teme und Biomonitoring

Ziel des Vorhabens ist die Reduzierung der Reinigungszeiten, die Verlängerung der Reinigungsintervalle und die Erhöhung der Prozesssicherheit bei der Lebensmittelverarbeitung durch Einsatz von Antihaftoberflächen. Im Fokus des Projekts liegen offene Oberflächen und Außenflächen von lebensmittelverarbeitenden Maschinen. Zur Abschätzung des Einsatzpotentials ist eine vergleichende Bewertung verschiedener kommerzieller und vorwettbewerblicher Antihaftoberflächen bezüglich Verschmutzungsneigung und Reinigbarkeit erforderlich. Hierfür werden verschiedene Oberflächen im Labor einem Reinigungstest unterzogen. Als Referenzmaterial wird Edelstahl eingesetzt. Der Reinigungstest gliedert sich in drei Schritte:

1. Verschmutzung
2. Reinigung
3. Bestimmung der Restverschmutzung

Aus den lebensmittelrelevanten Produktbereichen Proteine, Stärke und Fette wurden stellvertretend ß-Lactoglobulin (Bestandteil der Molkeproteine), Kartoffelstärke und Kakaobutter als Verschmutzungsmatrizes ausgewählt. Weiterhin soll die Adhäsion von Mikroorganismen auf den verschiedenen Oberflächen untersucht werden. Hierfür wurden die Mikroorganismen Pseudomonas fluorescens, Lactobacillus brevis, Bacillus subtilis (Sporenform) und Saccheromyces cerevisiae ausgewählt. Zur Simulation der industriellen Reinigung von offenen Maschinenoberflächen wird eine Sprühreinigung mit einem Druck von 3 -20 bar durchgeführt. Als Reinigungsmittel wird Wasser mit Natronlauge oder Salpetersäure eingesetzt. Die Restverschmutzungen der gereinigten Oberflächen werden zu Beginn des Projekts gravimetrisch bestimmt. Im weiteren Verlauf des Projekts werden empfindlichere Nachweismethoden eingesetzt. In Vorversuchen wurde bereits der Nachweis von ß-Lactoglobulin mittels Immunofluoreszenztechnik durchgeführt. Zu diesem Zweck wird die ß-Lactoglobulinverschmutzung mit einem fluoreszenzgelabelten Antikörper markiert und anschließend im Fluoreszenzmikroskop detektiert. Die Stärkeverschmutzung kann mit Iodlösung nachgewiesen werden. Die Detektion von Fett soll fluoreszenzmikroskopisch mit fettlöslichen Farbstoffen, z.B. Acridinorange durchgeführt werden. Der Nachweis der Mikroorganismen erfolgt mit fluoreszenzsmikroskopischen Methoden. Ziel ist es, sämtliche Verschmutzungen direkt auf den verschiedenen Oberflächen nachzuweisen und mittels elektronischer Bildverarbeitung eine vergleichende Quantifizierung vorzunehmen. Neben den reinigungstechnischen Oberflächeneigenschaften werden auch die Haft-, Verschleiß- und Kratzfestigkeit, die Vickershärte, die Benetzbarkeit und ergänzend die Schlagfestigkeit untersucht. In einem weiteren Schritt werden in Zusammenarbeit mit den Projektteammitgliedern Anwendungsmöglichkeiten für antiadhäsive Oberflächen in lebensmittelverarbeitenden Maschinen ermittelt. Ausgewählte Bauteile / Baugruppen werden anschließend oberflächentechnisch modifiziert. Im „Proof of concept“ wird der Reinigungsaufwand der konventionellen mit der hygienisch modifizierten Konstruktion verglichen und das Einsparpotential abgeleitet. Am Ende sollen die Ergebnisse in allgemeinen Empfehlungen zum Einsatz antiadhäsiver Oberflächensysteme in der Lebensmittelindustrie zusammengefasst werden.

Kooperationspartner:

Frauenhofer AVV

Projektfinanzierung:

AiF über IVLV

Projektbearbeitung und Kontakt:

Eschenhagen, Bley