P3.12 - Online-Monitoring der Sterilisationsgüte in aseptischen Lebensmittelverpackungen mittels Sensortechnologie
- Event
- 15. Dresdner Sensor-Symposium 2021
2021-12-06 - 2021-12-08
Dresden - Band
- Poster
- Chapter
- P3. (Bio-)Medizinische Sensorik
- Author(s)
- F. Vahidpour, T. Wagner - Fachhochschule Aachen, Jülich/D, M. Schöning - Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich/D
- Pages
- 177 - 180
- DOI
- 10.5162/15dss2021/P3.12
- ISBN
- 978-3-9819376-5-7
- Price
- free
Abstract
Die Verpackungssterilisation in der Lebensmittelindustrie ist einer der wichtigsten Schritte der aseptischen Abfüllung, deren Ziel es ist, kundensichere und langzeitstabile Lebensmittel zu liefern. Dafür wurden mehrere Methoden entwickelt, um die Qualität der Lebensmittel, wie z.B. Milch, zu kontrollieren. Als ein Sterilisationsmittel für Verpackungen in aseptischen Abfüllmaschinen ist Wasserstoffperoxid eines der am häufigsten verwendeten Mittel, da es sich zu Wasser und Sauerstoff zersetzt, welche absolut umweltfreundliche Endprodukte darstellen. H2O2 wird bei niedrigen Temperaturen flüssig und bei hohen Temperaturen gasförmig aufgebracht. Die Anwendung von H2O2 wird kombiniert mit der Anwendung von Heißluft oder Strahlung, um H2O2-Rückstände zu entfernen. Beim Einsatz von H2O2 in Gasform zur Sterilisation von Verpackungen spielen physikalische und chemische Faktoren eine Rolle, da sie einen direkten Einfluss auf die Qualität der Sterilisation haben. Daher werden Kontroll-Setups konzipiert, mit denen die Bedingungen in der Sterilisationskammer vordefiniert und überprüft werden können. Um die Zuverlässigkeit der aseptischen Bedingungen nachzuweisen, werden bisher traditionelle mikrobiologische Tests eingesetzt. Bacillus atrophaeus- Sporen (resistente Mikroorganismen gegenüber dem Sterilisationsmittel) werden dem Sterilisationsmedium ausgesetzt, deren Abtötungsrate bestimmt und die Sterilisation abgeschlossen. Dabei werden typischerweise mikrobiologische Tests, wie z.B. Endpunkttest und Zählreduktionstest, genutzt. Ein solches Verfahren hat jedoch den Nachteil aufwendiger Laboranalytik und langsamer Antwortzeit, da die Ergebnisse frühestens nach 48 Stunden erhalten werden können. Um dies zu umgehen, sind neue Methoden zur Online-Überwachung von großem Interesse. In den letzten Jahren wurden spezifischere Verfahren entwickelt, um die Sterilisationsbedingungen durch gasförmiges H2O2 zu bestimmen, wie z.B. elektrochemische, konduktometrische oder kolorimetrische Verfahren. Die meisten dieser Methoden können jedoch aufgrund von Problemen mit der Transportfähigkeit, Probenvorbereitung oder Reaktionszeit nicht in die Online-Überwachung mit einbezogen werden. Das Ziel der jüngsten Forschungsarbeiten ist es deshalb, die Sterilisationsbewertungen kostengünstiger durchzuführen und sie auf ein höheres Niveau der Online-Überwachung zu bringen. Parallel sollen die mikrobiologischen Prozesse beschleunigt werden, so dass die Sterilisationsqualität immer noch konsistent bleibt. Um dieses Problem zu lösen, wurde kürzlich eine neuartige Sensorplattform auf Basis eines sporenbasierten Biosensors vorgestellt. In der vorliegenden Arbeit wird dieser mit einem kalorimetrischen H2O2-Gassensor auf einem einzigen Chip kombiniert, um die Lebensfähigkeit von Sporen zu bewerten und die gasförmige H2O2-Konzentration und die H2O2- Temperatur zu bestimmen.