Koud plasma

Koude plasma's zijn een aantrekkelijke manier om het oppervlak van voedingsmiddelen en verpakkingsmaterialen op milde wijze te desinfecteren. Wageningen Food & Biobased Research ontwikkelde testunits en bewees dat het mogelijk is om micro-organismen te inactiveren.

Bij de koudplasmamethode worden inerte gassen gebruikt om het oppervlak van verpakkingen of voedingsmiddelen te desinfecteren. Met deze methode kunnen micro-organismen op het oppervlak van producten en verpakkingsmaterialen worden geïnactiveerd bij temperaturen van minder dan 40 °C. Koude plasma's krijgen op dit moment veel aandacht van de voedingsindustrie. Dat is niet verwonderlijk, aangezien er bij veel ontsmettingstechnieken gebruik wordt gemaakt van hoge temperaturen, ontsmetting met water duur is en chemicaliën vaak geen optie zijn. Koud plasma heeft deze nadelen niet en kan doordat het een gas is het gehele oppervlak bereiken.

Wageningen Food & Biobased Research heeft meer dan tien jaar ervaring met koude plasma's, inclusief microbiologie, productonderzoek, procesimpact en technologieontwikkeling.

De belangrijkste toepassingen zijn:

  • Desinfectie van verpakkingsmaterialen: koud plasma kan worden gebruikt om vegetatieve micro-organismen en sporen op verpakkingsmaterialen te inactiveren. Met name voor temperatuurgevoelige producten biedt deze techniek grote voordelen boven hittebehandelingen. Daarnaast wordt er bij koude plasma's ook minder water gebruikt voor het desinfecteren van verpakkingsmaterialen. Aangezien koud plasma een gas is, kunnen onregelmatig gevormde verpakkingen zoals flessen effectief worden behandeld met deze methode, in tegenstelling tot technologieën als UV- of gepulseerd licht, waarbij schaduweffecten optreden.
  • Desinfectie van voedingsmiddelen: wanneer er micro-organismen aanwezig zijn op het oppervlak van een voedingsproduct, kunnen koude plasma's worden gebruikt om zowel vegetatieve cellen als sporen te inactiveren. Aangezien er bij koude plasma's lage temperaturen worden gebruikt, heeft deze behandeling nauwelijks invloed op de voedselkwaliteit en het uiterlijk van het product. Voor beide toepassingen is nog geen industriële apparatuur beschikbaar. Voor opschaling en implementatie is R&D noodzakelijk.

Koud plasma met stikstof

Veel onderzoeksgroepen die zich bezighouden met koud plasma voor toepassing op voedingsmiddelen maken gebruik van helium of argon als dragergas. Wageningen Food & Biobased Research gebruikt stikstof. Plasma op basis van stikstof bevat zo goed als geen zuurstof, waardoor er geen ozon vrijkomt, dat een negatieve invloed heeft op de productkwaliteit. Stikstof valt in de categorie 'food grade' en is in overvloed aanwezig in de lucht. Bovendien hebben actieve soorten een relatief lange levensduur van 1,6 seconde, wat resulteert in een continue nagloei met een lengte van enkele meters. Het voordeel daarvan is dat plasma van stikstof kan worden getransporteerd, waardoor deze techniek zonder grote aanpassingen aan de bestaande infrastructuur in de verwerkingslijnen kan worden geïmplementeerd.

Onderzoek op labschaal

Wageningen Food & Biobased Research onderzoekt de effecten van koud plasma op de inactivatie van micro-organismen op verpakkingsmaterialen en oppervlakten van voedsel met kleinschalige systemen. Het is belangrijk dat er 'food grade' plasma wordt gebruikt onder gestandaardiseerde omstandigheden om reproduceerbare resultaten te verkrijgen die opgeschaald kunnen worden tot pilots en industriële lijnen. Voor de systemen die door Wageningen Food & Biobased Research zijn ontwikkeld, kunnen de verwerkingsomstandigheden nauwkeurig worden gecontroleerd, kunnen experimenten op een gestandaardiseerde manier worden uitgevoerd en zijn de resultaten goed reproduceerbaar. Op dit moment is er een unit verkrijgbaar die op basis van dit principe is ontwikkeld. Deze wordt gebruikt door verschillende universiteiten en onderzoeksorganisaties.

NovelQ

In Europa werkten 37 partners samen aan de ontwikkeling van nieuwe technologieën, waaronder koude plasma. Wageningen Food & Biobased Research coördineerde dit project, dat ook een Industrial Advisory Platform omvatte om de samenwerking met de industrie te stimuleren en de projectresultaten beschikbaar te maken voor mogelijke gebruikers van de technologieën. Bij NovelQ is onderzoek gedaan naar de inactivatie van micro-organismen met koude plasma en is ook gewerkt aan andere nieuwe conserveringstechnologieën zoals hoge druk, pulserende velden en snelle verhittingstechnologieën. De resultaten zijn beschreven in het eindrapport van het project en in meer dan 150 wetenschappelijke publicaties.