Flaschen aus dem Kunststoff Polyethylenterephthalat - kurz PET - haben viele Vorteile: Sie sind viel leichter als Glas, sie lassen sich mit relativ wenig Energieaufwand herstellen, und sie können recycelt werden. Aber sie haben auch einen großen Nachteil: Die Plastikwand hält nicht ganz dicht – zum Beispiel kann Sauerstoff in die Flasche gelangen oder umgekehrt Kohlendioxid entweichen. Peter Awakowicz, Plasmaphysik-Experte vom Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik der Ruhr-Universität-Bochum, weiß das aus eigener Erfahrung.
"Ich war selber ganz überrascht. Ich hab eine Flasche hochwertigen Sprudel gekauft, und zwar nicht den stillen, sondern den mit der hohen Konzentration Kohlendioxid und der war total lasch. Da hab ich mir gedacht, verdammt noch mal, was ist da los? Und das muss wohl eine Kiste gewesen sein, die, sagen wir mal, Monate im Laden gestanden hat. Da war definitiv das Kohlendioxid rausdiffundiert."
Noch schlimmer kann es kommen, wenn man Bier zu lange in PET-Flaschen stehen lässt: Der Sauerstoff macht seinem Namen alle Ehre und lässt das Bier ungenießbar werden. Dennoch bieten Discount-Supermärkte das Getränk in PET-Flaschen inzwischen an. Allerdings ist im Inneren der Flasche meist ein weiteres Material integriert, das dafür sorgt, dass die Flasche wirklich dicht bleibt. Die zusätzliche Schicht kann man in der Regel schnell sehen, wenn man eine solche Flasche aufschneidet. Ist aber nichts zu erkennen, so ist der Flaschenhersteller zu einem moderneren Konzept übergegangen: er hat eine sehr dünne Schicht aus Glas im Inneren der Flaschen aufgedampft.
"Der große Nachteil all dieser Verfahren ist, dass sie kombiniert werden müssen mit einer klassischen konventionellen Aseptik, so nennt man die Sterilisation in der Lebensmitteltechnik. Diese konventionelle Aseptik ist im Prinzip eine chemische, das heißt, es wird ein Per-Essigsäure-Prozess oder ein Wasserstoff-per-Oxid-Prozess in der Regel nachgeschaltet. Und das ist eigentlich in meinen Augen nicht optimal, weil man von einem schönen trockenen, chemisch reinen Verfahren auf diese Nass-Aseptik wieder gehen muss."
Zwischen 10.000 und 30.000 Flaschen pro Stunde setzen die großen Betriebe um. Das heißt, wer bei diesem Beschichtungsprozess etwas verbessern will, der muss ein sehr effektives Verfahren vorschlagen – und genau das tut Peter Awakowicz. Er hat einen Prozess entwickelt, bei dem die relativ teure und aufwändige Nass-Chemie überflüssig wird: Er nutzt eine spezielle Plasmatechnik, also ein Verfahren, bei dem durch Erhitzung eines Gases auf hohe Temperaturen geladene Teilchen gebildet werden.
"Der Zyklus funktioniert so: Es werden die Flaschen eingebracht in dieses große Gefäß oder in viele kleine, die parallel sind, dann wird runtergepumpt auf den Betriebsdruck, gleichzeitig wird das Prozessgas eingelassen. Es wird ein Plasma gezündet durch Zuführen zum Beispiel von Mikrowellenleistung, und dann wird im ersten Schritt eine Beschichtung gefahren mit einem Silizium-Sauerstoff-haltigem Gas, dann wird eine 30-Nanomenter-Schicht Silizium-Dioxid, sprich Quarz aufgetragen."
Das heißt: Es ist eine Glasschicht, die die Flaschenwand dicht macht. Direkt im Anschluss folgt dann die Sterilisation, ebenfalls per Plasmatechnik. Hierfür werden Sterilisationsgase zugeführt, eine Kombination aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Es entstehen so genannte Radikale, die in Kombination mit Ultraviolett-Strahlung alle Keime innerhalb von Sekunden abtöten. Dass dies tatsächlich gelingt, hat Peter Awakowicz in Kooperation mit Mikrobiologen vom Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising nachweisen können. Derzeit sucht er industrielle Partner, die sein Verfahren im großen Maßstab erproben wollen. Es sieht also ganz danach aus, als würden die PET-Flaschen bald noch günstiger, und die Glasflaschen immer seltener werden.
"Ich war selber ganz überrascht. Ich hab eine Flasche hochwertigen Sprudel gekauft, und zwar nicht den stillen, sondern den mit der hohen Konzentration Kohlendioxid und der war total lasch. Da hab ich mir gedacht, verdammt noch mal, was ist da los? Und das muss wohl eine Kiste gewesen sein, die, sagen wir mal, Monate im Laden gestanden hat. Da war definitiv das Kohlendioxid rausdiffundiert."
Noch schlimmer kann es kommen, wenn man Bier zu lange in PET-Flaschen stehen lässt: Der Sauerstoff macht seinem Namen alle Ehre und lässt das Bier ungenießbar werden. Dennoch bieten Discount-Supermärkte das Getränk in PET-Flaschen inzwischen an. Allerdings ist im Inneren der Flasche meist ein weiteres Material integriert, das dafür sorgt, dass die Flasche wirklich dicht bleibt. Die zusätzliche Schicht kann man in der Regel schnell sehen, wenn man eine solche Flasche aufschneidet. Ist aber nichts zu erkennen, so ist der Flaschenhersteller zu einem moderneren Konzept übergegangen: er hat eine sehr dünne Schicht aus Glas im Inneren der Flaschen aufgedampft.
"Der große Nachteil all dieser Verfahren ist, dass sie kombiniert werden müssen mit einer klassischen konventionellen Aseptik, so nennt man die Sterilisation in der Lebensmitteltechnik. Diese konventionelle Aseptik ist im Prinzip eine chemische, das heißt, es wird ein Per-Essigsäure-Prozess oder ein Wasserstoff-per-Oxid-Prozess in der Regel nachgeschaltet. Und das ist eigentlich in meinen Augen nicht optimal, weil man von einem schönen trockenen, chemisch reinen Verfahren auf diese Nass-Aseptik wieder gehen muss."
Zwischen 10.000 und 30.000 Flaschen pro Stunde setzen die großen Betriebe um. Das heißt, wer bei diesem Beschichtungsprozess etwas verbessern will, der muss ein sehr effektives Verfahren vorschlagen – und genau das tut Peter Awakowicz. Er hat einen Prozess entwickelt, bei dem die relativ teure und aufwändige Nass-Chemie überflüssig wird: Er nutzt eine spezielle Plasmatechnik, also ein Verfahren, bei dem durch Erhitzung eines Gases auf hohe Temperaturen geladene Teilchen gebildet werden.
"Der Zyklus funktioniert so: Es werden die Flaschen eingebracht in dieses große Gefäß oder in viele kleine, die parallel sind, dann wird runtergepumpt auf den Betriebsdruck, gleichzeitig wird das Prozessgas eingelassen. Es wird ein Plasma gezündet durch Zuführen zum Beispiel von Mikrowellenleistung, und dann wird im ersten Schritt eine Beschichtung gefahren mit einem Silizium-Sauerstoff-haltigem Gas, dann wird eine 30-Nanomenter-Schicht Silizium-Dioxid, sprich Quarz aufgetragen."
Das heißt: Es ist eine Glasschicht, die die Flaschenwand dicht macht. Direkt im Anschluss folgt dann die Sterilisation, ebenfalls per Plasmatechnik. Hierfür werden Sterilisationsgase zugeführt, eine Kombination aus Argon, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Es entstehen so genannte Radikale, die in Kombination mit Ultraviolett-Strahlung alle Keime innerhalb von Sekunden abtöten. Dass dies tatsächlich gelingt, hat Peter Awakowicz in Kooperation mit Mikrobiologen vom Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising nachweisen können. Derzeit sucht er industrielle Partner, die sein Verfahren im großen Maßstab erproben wollen. Es sieht also ganz danach aus, als würden die PET-Flaschen bald noch günstiger, und die Glasflaschen immer seltener werden.