• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Skip to primary sidebar

Lebensmittel- & Biotechnologie

Das Fachportal für Lebensmittelindustrie und Biotechnologie

  • Abonnement
  • Impressum
  • Welkin Media Verlag
Startseite » Mit neuen Verfahren zu bakterienfreien Werkstoffen und keimfreien Lebensmitteln

Mit neuen Verfahren zu bakterienfreien Werkstoffen und keimfreien Lebensmitteln

10. Juni 2020 von Helmut Mitteregger

Das Fraunhofer UMSICHT hat neue Wege entwickelt, das Wachstum von Bakterien auf Oberflächen zu reduzieren: Hierzu werden entweder antimikrobielle Wirkstoffe in oberflächennahe Schichten von Polymeren imprägniert, oder die Entstehung eines Biofilms wird durch die Unterbindung der Kommunikation zwischen den Bakterien verhindert. Die Verfahren werden kontinuierlich weiterentwickelt und in der Anwendung getestet – für den Consumerbereich, die Medizintechnik, für technische Applikationen und die Lebensmittelbranche.

Das Fraunhofer UMSICHT (Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik) forscht seit zehn Jahren an der antibakteriellen Imprägnierung von Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen. Durch Kooperationen mit der Industrie entstand ein breites Know-how, das die Forschenden nun in neuen Anwendungsbereichen testen und zu vielversprechenden Lösungen kommen. Ziel ist es unter anderem, umweltfreundliche Alternativen zu antibakteriell wirkenden, aber toxischen Wirkstoffen oder zu sehr kostenintensiven Werkstoffen wie Kupfer zu entwickeln. Vorteilhaft beim Imprägnierverfahren ist, dass nur geringste Mengen des antimikrobiellen Wirkstoffs eingebracht werden müssen und auch eine nachträgliche Ausstattung des fertigen Bauteils möglich ist. Ein weiteres Verfahren adressiert Oberflächen, auf denen sich Biofilme bilden können; hierzu zählen z. B. medizinische Geräte oder Wasserrohre. Hier kann die Kommunikation zwischen den Bakterien gezielt gestört werden, was die Bildung der Biofilme wirksam verhindert.

Kunststoffe mittels Hochdrucktechnik imprägnieren
Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, um Kunststoffe mit speziellen Funktionen zu versehen: Entweder werden die gewünschten Additive durch Compoundierung in das Produkt eingebracht, oder die Wirkstoffe gelangen mittels nachträglicher Beschichtung der Oberfläche auf das Produkt. Die nachträgliche Beschichtung ermöglicht es, dass sich z. B. eine antibakterielle Wirkung genau dort entfaltet, wo sie wirken soll: an der Oberfläche. Das Fraunhofer UMSICHT entwickelte dazu ein Verfahren, dass polymere Oberflächen mithilfe von überkritischem Kohlendioxid imprägniert. Überkritisches Kohlendioxid ist zur Imprägnierung ideal, da es einerseits ähnlich leicht wie Gas in eine Oberfläche eindringen kann und gleichzeitig die Dichte einer Flüssigkeit aufweist. Zudem ist Kohlendioxid weder brennbar, noch toxisch, gut verfügbar und kostengünstig.

Bakterien innerhalb einer Stunde entfernt
Für Anwendungen im Consumer-Bereich wie z. B. für Lichtschalter werden während der Imprägnierung mit überkritischem Kohlendioxid nano- und mikroskalige Silberpartikel eingebracht. Hierdurch wird die Vermehrung von Bakterien gestoppt. Das überkritische Kohlendioxid öffnet die polymere Struktur und ermöglicht den Stofftransport an die Oberfläche. „Tests zeigten, dass bereits nach einer Stunde alle Bakterien von der Oberfläche eines zuvor mikrobakteriell kontaminierten Lichtschalters entfernt worden sind“, erklärt Nils Mölders, Abteilungsleiter Produktentwicklung am Fraunhofer UMSICHT. So genannte Auslaugtests waren ebenso positiv, da die Silberpartikel sich gemäß gängiger Normen (DIN-EN 71-3) nicht auswaschen.1

Kommunikation zwischen den Bakterien stören
Für sensible Anwendungsbereiche wie die Medizintechnik oder Trinkwasser-Installationen setzen die Fraunhofer-Forschenden auf »Quorum Quenching-Naturstoffe«, um Nanopartikel und Silbersalze zu vermeiden. Hierbei geht es nicht darum, bereits entstandene Bakterien abzutöten, sondern die Kommunikation zwischen den Bakterien im Voraus so zu verhindern, dass sich erst gar kein Bakterien-Biofilm bildet. „Wir verwenden verschiedene Naturstoffe, die die Eigenschaft besitzen, die Rezeptoren der Bakterien zu belegen und dadurch die Kommunikation zu verhindern und somit ihre schädliche Wirkung“, erklärt Karen Fuchs vom Fraunhofer UMSICHT. Die Stoffe sind umweltverträglich und nicht gefährlich für Mensch oder Tier. Daher eignen sie sich auch für den Schiffsbau, wo derzeit noch biozide Lacke gegen das Antifouling zum Einsatz kommen. Die Naturstoffe werden zur Immobilisierung mikroverkapselt oder mithilfe der Hochdruckimprägnierung in die gewünschten Materialoberflächen eingebracht, beispielsweise in Lackformulierungen oder Trinkwasserrohre. Erste erfolgreiche Tests sind im Labormaßstab beim Fraunhofer UMSICHT durchgeführt worden, Feldversuche für Bootslacke sind in der Vorbereitung. Die Identifizierung und Validierung der Quorum-Quenching-aktiven Substanzen wird in Zusammenarbeit mit der Goethe-Universität Frankfurt, der Gutenberg-Universität Mainz und den Industriepartnern Brill & Partner sowie KEBOS durchgeführt.

Karen Fuchs im Hochdrucktechnikum bei Vorversuchen an einer
60 mL-Hochdrucksichtzelle zur Imprägnierung von Mandeln.
Fotos: Fraunhofer UMSICHT

Gegen pathogene Keime auf Lebensmitteln
Einige Lebensmittel sind anfällig für Keime, sodass sich im Verarbeitungsprozess auf ihnen schädliche Mikroorganismen wie z. B. Salmonellen ansiedeln können. In den vergangenen Jahren waren insbesondere Lebensmittel mit geringer Wasseraktivität vermehrt von Rückrufen aufgrund einer Kontamination betroffen. Zu diesen Nahrungsmitteln gehören Mandeln, Erdnüsse, Nusspasteten, Trockenfrüchte und -gemüse, Trockenfleisch, Milchprodukte (z. B. Milchpulver) sowie getrocknete Tees, Kräuter und Gewürze. Für die Lebensmittelindustrie ergibt sich aus dieser globalen Entwicklung der dringende Bedarf an Dekontaminationstechnologien, die international einsetzbar sind und neben der Lebensmittelsicherheit eine hohe Lebensmittelqualität garantieren. Das Fraunhofer UMSICHT entwickelt zusammen mit Partnern der Universität in Alberta (Kanada) ein Verfahren, um pathogene Mikroorganismen auf Lebensmitteln durch den Einsatz von komprimiertem Kohlendioxid abzutöten.

Antimikrobielle Wirkstoffe aus der Natur
Den Forschenden ist es bereits gelungen, mithilfe von antimikrobiellen Ölen und unter Einsatz von überkritischem Kohlendioxid Mandeln im Labormaßstab zu dekontaminieren. Gleichzeitig sind die Mandeln durch die Imprägnierung keimresistent und ihre Qualität ist nicht beeinträchtigt. „Die verwendeten Öle sind ausschließlich pflanzliche Extrakte und CO2 extrahiert, sodass sich das Öl beim Imprägnierprozess wieder in das komprimierte CO2 einlöst und in die zu imprägnierende Oberfläche eindringt und seine Wirkung erzielt“, erklärt Karen Fuchs. Die Verwendung von CO2 hat den weiteren Vorteil, dass es rückstandsfrei von den Mandeln abgetrennt und nach dem Prozess recycelt werden kann. Nächstes Ziel ist es, das Verfahren auf andere Lebensmittel zu übertragen.
Übrigens: Fraunhofer UMSICHT sucht Kooperationspartner, um die Verfahren weiterzuentwickeln und neue Anwendungsbereiche zu testen.
www.umsicht.fraunhofer.de

1 Mölders, Nils; Renner, Manfred; Errenst, Cornelia; Weidner, Eckhard (2018); Incorporation of antibacterial active additives inside polycarbonate surfaces by using compressed carbon dioxide as transport aid; in: The Journal of Supercritical Fluids; Volume 132, February 2018, Pages 83-90

Für sensible Anwendungen wie Trinkwasserrohre setzen die Fraunhofer-Forschenden auf Imprägnierung mit Naturstoffen, die die Entstehung eines Bakterien-Biofilms verhindern.

Filed Under: Forschung, News Tagged With: antimikrobielle Wirkstoffe, Fraunhofer UMSICHT, Werkstoff-Forschung

Weitere Nachrichten

VPPI, das geräuscharme Proportional-Druckregelventil von Festo

Mit dem Proportional-Druckregelventil VPPI von Festo können alle Nennweiten direkt, zuverlässig, präzise und geräuscharm betrieben werden. Die All-in-One Lösung ermöglicht den Verzicht auf Vorstufen oder Pilotventile, alle notwendigen Einstellungen … [Weiterlesen...] about VPPI, das geräuscharme Proportional-Druckregelventil von Festo

Mediengetrenntes Flipperventil für schnelle Dosierung

Der System- und Fluidikspezialist Bürkert hat ein mediengetrenntes 2/2- bzw. 3/2-Wege- Flipperventil für eine schnelle, exakte Dosierung entwickelt. Das Ventil vom Typ 6757 ist gegen Druckstöße unempfindlich und toleriert bis zu 16 bar Systemdruck. … [Weiterlesen...] about Mediengetrenntes Flipperventil für schnelle Dosierung

Vorfreude auf die interpack 2023

Rund 2.700 Key-Player und Newcomer aus aller Welt nutzen die interpack vom 4. bis 10. Mai als Schauplatz für ihre Premieren und feiern das lang herbeigesehnte Wiedersehen der globalen Verpackungsbranche. Sie zeigen wie man zum Gamechanger im … [Weiterlesen...] about Vorfreude auf die interpack 2023

Fraunhofer IPMS zeigt neueste photonische Technologien

Das Fraunhofer IPMS zählt zu den führenden Forschungseinrichtungen für die Entwicklung und Herstellung elektronischer, mechanischer und optischer Komponenten und Bauelemente und deren Integration in intelligente Systeme. Mit seinen innovativen … [Weiterlesen...] about Fraunhofer IPMS zeigt neueste photonische Technologien

Primary Sidebar

Aktuelle Ausgabe

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • MMP Produktionsanlage von Evonik nimmt Betrieb auf
    on 8. Februar 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Evonik hat nach zwei Jahren Bauzeit seine um 25 Millionen Euro ausgebaute MMP Produktionsanlage am Standort Wesseling in Betrieb genommen. Wesseling gehört zu den großen Produktionsstandorten von Evonik, jährlich verlassen etwa 500.000 Tonnen […]

  • Biesterfeld übernimmt Vertrieb von KetaSpire und AvaSpire
    on 8. Februar 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Biesterfeld übernimmt mit Wirkung zum 01.01.2023 den Vertrieb der Hochleistungskunststoffe KetaSpire und AvaSpire von Solvay.Biesterfeld übernimmt mit Wirkung zum 01.01.2023 den Vertrieb der Hochleistungskunststoffe KetaSpire und AvaSpire von […]

  • Emerson Messumformer Rosemount mit berührungsloser Radartechnik
    on 6. Februar 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Mit Rosemount hat Emerson Messumformer mit berührungsloser Radartechnik speziell für Versorgungsanwendungen in der Prozessindustrie entwickelt. Die Rosemount 1208 Produktreihe bietet genaue und zuverlässige Füllstandsmessungen und Berechnungen […]

  • Fraunhofer LBF startet Projekt zu Langzeiteigenschaften in Rezyklaten
    on 6. Februar 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Fraunhofer LBF sucht für das Projekt "Werkstoff- und Langzeiteigenschaften in Rezyklaten" weitere Projektpartner aus der Industrie. Umfangreiche Kenntnisse zu Abhängigkeiten zwischen Konfektionierung, Zusammensetzung, Compoundierung und […]

  • Pyrum und Polyfuels bauen weitere Pyrolyseanlagen
    on 3. Februar 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die Pyrum Innovations AG und die Polyfuels Group AB wollen im Rahmen eines Joint Ventures vier Pyrolyseanlagen errichten und betreiben. Die Anlagen sollen auf der Pyrum-Technologie basieren und von der Circular Tires AS, einer 100-prozentigen […]

  • Mineralwolle-Sammelsack aus reinem Recyclingkunststoff
    on 3. Februar 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die Puhm GmbH hat reißfeste und UV beständige Mineralwolle-Sammelsäcke aus 100 Prozent österreichischem Recycling-Plastik (LDPE) entwickelt. Diese kreislauffähige Sammelmöglichkeit ersetzt Säcke aus hochwertigem Primärkunststoff und soll in […]

  • PLAST 2023 mit zahlreichen Akteuren aus der ganzen Welt
    on 2. Februar 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Die PLAST 2023 vom 05. bis 08. September 2023 in Rho-Pero bietet zahlreiche Begegnungsmöglichkeiten für Akteure aus der ganzen Welt. Mehr als 700 Aussteller stellen das Segment der Maschinen, Zusatzausrüstungen und Formen für die Kunststoff- und […]

  • Greiner hält an Nachhaltigkeitsstrategie fest
    on 1. Februar 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Greiner möchtge trotz sehr herausfordernder Rahmenbedingungen im Jahr 2023 nicht von seiner Nachhaltigkeitsstrategie abkehren. Der Kostendruck ist in allen drei Sparten zu spüren, daher sollen langfristige Synergien den nachhaltigen […]

  • Greiwing errichtet Logistikzentrum im Chemiepark Rheinmünster
    on 1. Februar 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die GREIWING logistics for you GmbH baut im Chemiepark Rheinmünster auf rund 16.500 Quadratmetern ein neues Logistikzentrum. Damit verfügt das neue Logistikzentrum über ausreichend Kapazitäten für die Evonik Superabsorber GmbH und die Trinseo […]

  • Manina Kettler ist neuer CFO bei Minebea Intec
    on 30. Januar 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Manina Kettler hat mit Anfang 2023 die Rolle des Chief Financial Officer (CFO) bei Minebea Intec von Hidenori Shimosako übernommen. Manina Kettler bringt herausragende Expertise im Bereich Finance mit und ist seit 2013 für das Unternehmen tätig, […]

Copyright © 2023 · Welkin Media Verlag