Veilig voedsel met plasmatechnologie

Techniek

Plasma: de toekomst van ontsmetting

Veilig voedsel met plasma-technologie

Leendert van der Ent


    Warning: Undefined array key -1 in /var/hpwsites/u_twindigital_html/website/html/webroot/digitaalvismagazine.nl/wp-content/plugins/diziner-core/lib/TwinDigital/Diziner/Core/Post.php on line 965
  • Veilig voedsel met plasmatechnologie

    1.


    Warning: Undefined array key 0 in /var/hpwsites/u_twindigital_html/website/html/webroot/digitaalvismagazine.nl/wp-content/plugins/diziner-core/lib/TwinDigital/Diziner/Core/Post.php on line 928
  • Veilig voedsel met plasmatechnologie

    1.

Koud atmosferisch plasma biedt mogelijkheden die de beheersing van voedselveiligheid volledig kunnen veranderen. Maar wat is koud plasma in hemelsnaam? En hoe zou je het effectief kunnen inzetten? Onderzoeker Erik Esveld van Wageningen Food & Biobased Research legt het uit.

Leendert van der Ent

‘Koud plasma laat geen residuen en chemicaliën achter’

Plasma is letterlijk een ongrijpbaar fenomeen. Het is geen vaste stof en het is geen vloeistof. Een ‘gewone’ verschijningsvorm van gas is het al evenmin. Het is een gas waarbij een deel van de moleculen geïoniseerd en in een hoge energietoestand is. Een vlam uit een aansteker is een plasma. De energie komt uit de chemische verbrandingsreactie. Door het verval van aangeslagen deeltjes komt er licht vrij. Een gasvlam is een heet plasma, maar een plasma hoeft niet altijd heet te zijn. Bij hygiënetoepassingen gaat het om de inzet van koud plasma onder gewone omgevingsdruk. De inzet van koud plasma in het decontaminatieproces zou grote voordelen met zich mee kunnen brengen. “Het proces plaats bij lage temperatuur en is het droog”, vertelt Esveld. “Koud plasma laat bovendien geen residuen van chemicaliën achter en doodt een breed spectrum van microben: organismen die voor bederf zorgen, ziekteverwekkers en sporen van schimmels en bacteriën.” Dat zijn zeer aantrekkelijke eigenschappen voor de decontaminatie van zowel oppervlakken van verpakkingsmaterialen en producten als van procesapparatuur zoals RVS en filters. Wel is het zo dat voor elke toepassing het juiste plasma in de juiste dosis moet worden toegepast. “De snelheid waarmee micro-organismen worden geïnactiveerd varieert nogal. Direct Dielectric Barrier Plasma heeft een hoge reactiviteit, maar een korte levensduur van de actieve moleculen. Koude atmosferische plasmajet neemt een middenpositie in en plasma geactiveerde lucht en plasma geactiveerd water hebben een lagere reactiviteit maar een langere levensduur van de actieve moleculen. Omdat het overal net even anders werkt, is elke toepassing maatwerk.”

Wetgeving

Op de vraag of desinfecteren met plasma in de voedselindustrie wel mag, is nog geen eenduidig antwoord mogelijk. De wetgeving die van toepassing is hangt af van de inzet: voor desinfectie of voor processing? Gaat het om toepassing op materialen of direct op voedsel? En is er sprake van een middel of residu? Voor gebruik van plasma als ontsmettingstechniek moet de veiligheid altijd worden aangetoond. Dat betekent dat voor de beoogde toepassing een dossier moet worden opgebouwd. Om dit dossier te kunnen maken is gedetailleerde kennis nodig over de opgewekte chemische veranderingen voor verschillende plasma’s en hun inzetgebieden.

Langer vers

Op het oppervlak van verse producten is met de meest gangbare technieken maar moeilijk volledige afdoding te bereiken. Dat geldt zowel voor vlees- en visproducten als groenten en fruit. Voor deze producten biedt koud plasma de belofte van een langere houdbaarheid. Naast Wageningen werken verschillende groepen aan deze toepassing en de werking is al gedemonstreerd op praktijkschaal in testen met aardbeien en broccoli. Een oppervlakte-plasmabehandeling zorgde voor een drie dagen langere houdbaarheid van de aardbeien in een bakje, wat voor dit product aanzienlijk is. De met Plasma Activated Air behandelde broccoli vertoonde na een week in het schap aanzienlijk minder vergeling dan de onbehandelde groente. Bij Wageningen Food & Biobased Research is een opstelling gebouwd voor de sterilisatie van verpakkingen, in dit geval de injectie van indirect stikstofplasma in een drankverpakking zoals een PET-fles of een open blik. Wat hierbij opvalt, is de relatief grote afstand die kan worden bereikt en het grote oppervlak dat al kan worden behandeld.

Effectiviteit verhogen

Dat is het goede nieuws: koud plasma is in theorie breed toepasbaar en tast het product niet aan. Toch zal praktijktoepassing helaas nog enige tijd op zich laten wachten. In de medische wereld bestaan al praktijktoepassingen. Artsen kunnen een plasma-pen gebruiken voor plaatselijke ontsmetting en antirimpel-behandelingen. Ook zijn er plasma-pleisters in ontwikkeling voor de behandeling van chronische infecties en wondheling. In dit voorbeeld gaat het ofwel om een zeer klein behandeloppervlak, ofwel langdurig terugkomende behandelingen. Dit is prima voor medische toepassingen, maar voor voedselveiligheidsmaatregelen in de voedingsmiddelenindustrie zijn hele andere volumes en snelheden noodzakelijk. Onderzoekers van Wageningen Food & Biobased Research en de TU Eindhoven zijn in samenwerking met machinebouwers druk bezig aan opschaling en technische ontwikkeling. Ze willen een continu, open en snel proces ontwikkelen voor praktijktoepassingen. Er bestaan al wel plasmatunnels, maar die zijn nog onvoldoende reactief om in de praktijk effectief producten te kunnen decontamineren. “De ontwikkeling richt zich erop om meer actieve deeltjes op het productoppervlak te krijgen en te zorgen dat er in het proces minder warmteproductie plaatsvindt,” zegt Esveld. “Ook zijn er nano-pulsers met een hoger vermogen nodig voordat de praktijk van de voedingsmiddelenindustrie binnen bereik komt.” Maar dat die praktijktoepassing er komt, lijkt toch wel waarschijnlijk. 

Wat is koud plasma? 

De aangeslagen gasmoleculen in een koud plasma ontstaan door botsingen met elektronen, die door middel van een wisselend elektrisch veld worden versneld. Omdat het geen gewone vorm van gas is, wordt een plasma ook wel aangeduid als een vierde staat waarin materie kan verkeren (aggregatietoestand). Het mooie is, dat plasma zowel langs fysische weg (via etsen, elektroporatie UV-licht) als langs chemische weg (onder andere dankzij radicalen en metastabiele moleculen) bijdraagt aan desinfectie. Om het allemaal nog wat ingewikkelder te maken: de levensduur van hoog energetische radicalen en ionen in de complexe reacties binnen een plasma bedraagt maximaal een milliseconde, en van metastabiele moleculen maximaal een seconde. Ozon, peroxides en stikstofoxides reageren heel veel langzamer weg. Bij koud plasma kan het dus om verschillende reactieve deeltjes gaan, die via verschillende toepassingstechnieken kunnen worden ingezet.


    Warning: Undefined array key -1 in /var/hpwsites/u_twindigital_html/website/html/webroot/digitaalvismagazine.nl/wp-content/plugins/diziner-core/lib/TwinDigital/Diziner/Core/Post.php on line 965
  • Veilig voedsel met plasmatechnologie

    Vorige artikel

    Warning: Undefined array key 0 in /var/hpwsites/u_twindigital_html/website/html/webroot/digitaalvismagazine.nl/wp-content/plugins/diziner-core/lib/TwinDigital/Diziner/Core/Post.php on line 928
  • Veilig voedsel met plasmatechnologie

    Volgende artikel