Ny teknologi:Hygiejniske ølhætter

UV-lys inaktiverer bakterier i drikkevand. Indtil nu, desinfektionsprocessen var afhængig af kviksølvdamplamper, som udsender lys i UV-spektret. Imidlertid, kviksølv er et tungmetal, der påvirker menneskers sundhed og miljøet. Fraunhofer-forskere undersøger et grønnere og mere effektivt alternativ, som bruger UV LED'er til at ødelægge bakterielt DNA. Teknologien er også velegnet til desinficering af bryggevand og til desinficering af hætterne til flaskeøl, læskedrikke, og mineralvand under påfyldningsprocessen.

Sommertid er ølhavetid. For at sikre rent vand til øl af høj kvalitet, bryggerivirksomheder installerer ofte ultraviolette (UV) systemer opstrøms for deres bryggeudstyr, med det formål at holde drikkevandet fri for bakterier. UV-lys bruges, fordi det er meget effektivt til at dræbe bakterier, vira og bakterier. Deres genetiske materiale (DNA) ødelægges af UV-strålerne. Bryggevandet desinficeres ved at pumpe det gennem rustfri stålrør, hvori der er monteret UV-lamper. UV-lys med en bølgelængde på 265 nanometer er særligt velegnet til denne opgave. Indtil nu, dette UV-lys er blevet genereret ved hjælp af kviksølvdamplamper, som udsender lys ved 254 nanometer. Imidlertid, kviksølv er et tungmetal, der skader miljøet. Forskere ved Advanced System Technology (AST) afdelingen af ​​Fraunhofer Institute for Optronics, Systemteknologier og billedudnyttelse IOSB i Ilmenau, i samarbejde med projektpartner PURION GmbH, ønsker at erstatte de konventionelle kviksølvholdige lamper med ultraviolette lysdioder (UV LED'er). Baseret i den tyske by Zella-Mehlis, virksomheden fremstiller UV-desinfektionssystemer til rensning af vand. Teknologien bruges i vandkølere, for eksempel, men også at opbevare drikkevarebeholdere såsom tønder, flasker og dåser fri for bakterier.

Celleskadende UV-C LED'er

"Konventionelle kviksølvdamplamper udsender lys ved 254 nanometer. Da dette ligger under den optimale bølgelængde på 265 nanometer, Desinfektionsydelsen er ikke optimal, siger Thomas Westerhoff, videnskabsmand ved Fraunhofer IOSB-AST. Yderligere ulemper ved disse lamper er deres lange opvarmningsfaser, deres korte levetid og det faktum, at de ikke kan anvendes fleksibelt på grund af deres omfangsrige design. "Af disse grunde, vi foretrækker UV LED'er, som udsender ved en maksimal bølgelængde på 265 nanometer. Af særlig interesse er UV-C LED'er, fordi deres stråling ødelægger patogenernes DNA meget mere effektivt. UV-strålerne genererer resonanser i nukleinsyrerne i DNA'et og bryder molekylernes bindinger op. Dette ændrer mikroorganismernes cellekerner på en måde, der umuliggør celledeling. Følgelig, patogenerne kan ikke længere formere sig."

Fleksibelt design af meget stabil, kviksølvfrie UV-strålekilder

I modsætning til de problematiske kviksølvdamplamper, UV LED'er kræver ingen opvarmningsfase - de når fuld effekt med det samme. Ud over, de tilbyder høj mekanisk stabilitet, er ikke giftige og kan drives ved lav spænding. En anden fordel er, at LED'er er spotlights. I kraft af deres strålingsmønster, de tilbyder en bred vifte af designmuligheder. Westerhoff og hans team hos Fraunhofer IOSB-AST er ansvarlige for designet af LED-modulerne, besvare spørgsmål som:"Hvordan skal geometrierne struktureres?", "Hvad er det optimale layout af arrays til en bestemt brugssag?", "Hvor mange LED'er er nødvendige?" og "Hvordan skal punktkilder med forskellige bølgelængder arrangeres på modulet?"

Efter adskillige praktiske prøver, forskerne er nu i stand til at betjene UV-LED'erne direkte i vand uden behov for et rør til at omslutte dem. Således eliminerer de refleksioner for yderligere at øge ydeevnen af ​​strålingskilderne. For industripartneren PURION GmbH, eksperterne hos Fraunhofer IOSB-AST har udviklet et særligt modul, der kan desinficere indersiden af ​​ølhætter under produktionsprocessen, inden flaskerne fyldes med øl. Dette sikrer, at der ikke kommer bakterier ind i flaskerne under produktionsprocessen. "Vi er i stand til at bestråle den indre overflade af hætterne med en UV-effekt på fire watt. At gøre det med kviksølvdamplamper på så lille en overflade er næsten umuligt, " siger ingeniøren.

Den nye teknologi er meget alsidig, og takket være deres lille størrelse og høje strålingsintensitet kan UV-C LED'erne også bruges i medicinsk udstyr, for at sterilisere væsker, overflader og svært tilgængelige områder målrettet. Endoskoper og ultralydsonder, for eksempel, kan effektivt desinficeres ved hjælp af specielt konfigurerede LED-arrangementer på trods af de komplekse bestrålingsgeometrier. Fraunhofer IOSB-AST tilbyder også sin ekspertise til interesserede kunder i den medicinske tekniske sektor i design af LED-baserede UV-C strålingskilder og simulering og optimering af bestrålingsfeltet.