Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung haben für den UV-Anlagenhersteller Purion eine UV-Desinfektionseinheit für Flaschenverschlüsse mit UVC-LEDs entwickelt. Die LED-Technik emittiert Licht mit einem Maximum bei der optimalen Wellenlänge von 265 nm und ersetzt damit weniger effiziente Quecksilberlampen, die Licht mit einer Wellenlänge 254 nm aussenden. Die LED-Technik wird auch zum Sterilisieren von Wässern und Getränken eingesetzt.
(Bild: Fraunhofer IOSB-AST/Martin Käßler)
UV-Licht eignet sich hervorragend, um Bakterien, Viren und Keime abzutöten. Die Bestrahlung zerstört das Erbgut. Die Desinfektion erfolgt beispielsweise beim Durchlaufen des Brauwassers durch Edelstahlrohre, in denen UV-Lampen integriert sind. Das Licht konventioneller Quecksilberleuchten liegt aber 11 nm unterhalb der optimalen Wellenlänge. „Die Desinfektionsleistung ist deshalb nicht optimal“, erklärt Thomas Westerhoff vom Fraunhofer IOSB in Ilmenau. Weitere Nachteile der klassischen Strahler: Sie benötigen lange Aufwärmphasen, haben eine kurze Lebensdauer und sind aufgrund ihres sperrigen Designs nicht flexibel einsetzbar. Im Gegensatz zu den Quecksilberlampen benötigen UV-LEDs keine Aufheizphase, sie erreichen sofort die volle Leistung. Zudem sind sie mechanisch hochstabil, nicht giftig und lassen sich im Niedrigspannungsbereich betreiben. Ein weiteres Plus: LEDs sind Punktstrahler. Aufgrund ihrer Abstrahlcharakteristik bieten sie ein breites Spektrum an Gestaltungsmöglichkeiten.
Nach zahlreichen Praxistests haben die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts eine Konstruktion entwickelt, die es erlaubt, die UV-LEDs direkt im Wasser ohne ein Hüllrohr zu betreiben. Dadurch entfallen unerwünschte Reflexionen – und erhöhen so die Leistung der UVC-LEDs weiter. Für den Auftraggeber Purion aus Zella-Mehlis entwickelte das Institut ein spezielles Modul, das die Innenseiten von Verschlüssen für Bierflaschen im Produktionsprozess unmittelbar vor dem Befüllen der Flaschen desinfiziert. So können 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.
Die neue Technik ist vielseitig einsetzbar, auch in medizinischen Geräten können UVC-LEDs dank ihrer kleinen Abmessungen und hohen Strahlungsintensität eingesetzt werden, um Flüssigkeiten, Oberflächen und schwer zugängliche Bereiche zielgerichtet zu entkeimen. Endoskope und Ultraschallsonden etwa lassen sich durch geschickte Anordnung trotz komplexer Bestrahlungsgeometrien effizient desinfizieren.
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