UVC-LEDs machen Bierdeckel komplett keimfrei
Fraunhofer-Forscher nutzen neues Verfahren zum Abtöten von Bakterien, Viren und Keimen
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Probeaufbau zum Test von UVC-LEDs (Foto: Martin Käßler, iosb.fraunhofer.de) |
Ilmenau (pte021/05.08.2019/10:30) Forscher des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB http://iosb.fraunhofer.de wollen mit Projektpartner PURION bei der Desinfektion von Wasser konventionelle quecksilberhaltige Strahler durch ultraviolette Leuchtdioden (UVC-LEDs) ersetzen. Das neue Verfahren eignet sich den Experten nach auch zur Desinfektion von Brauwasser und im Abfüllprozess von Deckeln für Bier, Erfrischungsgetränke und Mineralwasser.
Kein Zellkern, keine Vermehrung
"Konventionelle Quecksilberleuchten senden Licht bei 254 Nanometern aus und liegen damit unterhalb der optimalen Wellenlänge von 265 Nanometern, die Desinfektionsleistung ist nicht optimal", so Thomas Westerhoff vom IOSB-Institutsteil Angewandte Systemtechnik. "Wir bevorzugen daher UV-LEDs, die mit einem Maximum von 265 Nanometern emittieren. Besonders interessant sind diese UVC-LEDs, da deren Strahlung die DNA der Erreger deutlich besser zerstört. Die UV-Strahlen erzeugen in den Nukleinsäuren der DNA Resonanzen und brechen die Bindungen der Moleküle auf. Der Zellkern der Mikroorganismen wird so verändert, dass eine Zellteilung unmöglich wird." Die Erreger können sich so nicht mehr vermehren.
Im Gegensatz zu den problematischen Quecksilberlampen, benötigen UV-LEDs keine Aufheizphase und erreichen sofort die volle Leistung. Zudem sind sie laut den Forschern mechanisch hochstabil, ungiftig und lassen sich im Niedrigspannungsbereich betreiben. Ein weiteres Plus: LEDs sind Punktstrahler. Aufgrund ihrer Abstrahlcharakteristik bieten sie ein breites Spektrum an Gestaltungsmöglichkeiten. Westerhoff und sein Team am Fraunhofer IOSB-AST kümmern sich um das Design der LED-Module und beantworten Fragestellungen rund um die Konstruktion der Geometrien, wie der optimale Aufbau der Arrays je nach Anwendungsfall aussieht, wie viele LEDs nötig sind und wie die Punktstrahler mit unterschiedlichen Wellenlängen auf dem Modul anzuordnen sind.
UV-LEDs im Wasser ohne Hüllrohr
Nach vielen Praxistests können die Forscher die UV-LEDs direkt im Wasser ohne Hüllrohr betreiben. Durch den Wegfall von Reflexionen konnten sie somit die Leistungsausbeute der Strahlungsquellen nochmals steigern. Für Industriepartner PURION haben die Experten vom Fraunhofer IOSB-AST ein spezielles Modul entwickelt, mit dem sich die Innenseiten von Bierdeckeln im Produktionsprozess vor dem Befüllen der Bierflaschen desinfizieren lassen. Somit ist sichergestellt, dass während des Produktionsprozesses keine Keime in die Flaschen gelangen "Wir können die Deckel mit einer UV-Leistung von vier Watt von innen bestrahlen. Das ist mit Quecksilberlampen auf so einer kleinen Fläche kaum machbar", so Westerhoff.
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