Nanobeschichtung Antiadhäsive und antimikrobielle Oberfläche für Wärmetauscher

Sie übertragen thermische Energien von einem Stoffstrom auf den anderen: sogenannte Wärmetauscher. Forscher des INM – Leibniz-Instituts für Neue Materialien haben nun eine Nanobeschichtung entwickelt, die das Anhaften von Keimen und die Biofilmbindung reduzieren soll. Damit beschichtete Wärmetauscher sollen deutlich seltener intensiv gereinigt werden müssen.

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INM Leibniz - Institut für Neue Materialien gGmbH

Die Lebensmittelindustrie unterliegt strengen Hygienerichtlinien. Davon sind natürlich auch alle zum Einsatz kommenden Wärmetauscher betroffen. Bei der Verarbeitung von Milch und Saft zum Beispiel ist die Zahl der Keime während des gesamten Bearbeitungsprozesses klein zu halten, um die Verbraucher nicht zu gefährden. Die große Oberfläche in den Wärmetauschern, die bei der Verarbeitung mehrfach zum Einsatz kommen, kühlt die erhitzten, flüssigen Lebensmittel zwar rasch wieder ab; gleichzeitig können in den vielen Rillen und Mulden jedoch Keime haften, sich hartnäckige Biofilme ablagern oder Rückstände verkleben.

Wegen dieser Verschmutzungen müssen Wärmetauscher aufwändig und regelmäßig mit agressiven Chemikalien gereinigt werden. Nun stellt das INM – Leibniz-Institut aus für Neue Materialien aus Saarbrücken neuaritge Nanobeschichtungen vor, die den Reinigungsaufwand für Wärmetauscher verringern sollen. Die Forscher vereinen in den neuen Beschichtungen antiadhäsive und antimikrobielle Eigenschaften. Damit beschichtete Wärmetauscher sollen deutlich seltener intensiv gereinigt werden müssen.

Gegen das Anhaften von Keimen, Bakterien oder Pilzen verwenden die Forscher kolloidales Kupfer in der Beschichtung. Durch Sauerstoff oder Wasser, das bei vielen Lebensmittelprozessen gegenwärtig ist, entstehen aus dem Kupfer dann Kupfer-Ionen. Sie wandern an die Oberfläche und sollen durch ihre antimikrobielle Wirkung das Einnisten von Keimen verhindern können. Die antiadhäsiven Eigenschaften wollen die Entwickler durch das Einbringen von hydrophoben Verbindungen verwirklichen, die dem gängigen Teflon ähneln. Sie sollen die unerwünschte Biofilmbildung verhindern können und Rückstände einfacher weggleiten lassen, bevor sie die Kanäle der Wärmetauscher verstopfen.

„Zusätzlich können wir den Lack chemisch stabil halten. Sonst würde er den agressiven Chemikalien, die zur Reinigung notwendig sind, nicht standhalten“, erklärt Carsten Becker-Willinger, Leiter des Programmbereichs Nanomere am INM. Auch für spezielle mechanische Belastungen lasse sich der Lack anpassen. Dies sei für die Verwendung in Wärmetauschern ebenfalls wichtig, da die einzelnen Bleche der Wärmetauscher an Berührungspunkten durch mechanische Schwingungen einem gewissen Abrieb unterliegen könnten.

Grundsätzlich lasse sich der entwickelte Lack auch für Wärmetauscher in anderen Zusammenhängen anwenden. Dazu zähle zum Beispiel der große Bereich der Klimatisierung mittels Wärmetauscher. Außerdem eigne sich der Lack auch bei der Reinigung von Abwässern, zum Beispiel in Kläranlagen, um in Filtern oder Röhren das Anhaften von Biofilmen zu verhindern.

Der Lack ist mit gängigen Methoden auftragbar, wie zum Beispiel Sprühen oder Tauchen gefolgt von einer Härtung. Er lässt sich auf Edelstahl, Legierungen, Titan oder Aluminium verwenden. Durch gezieltes Anpassen der einzelnen Bestandteile können die Entwickler auf die besonderen und unterschiedlichen Bedürfnisse interessierter Anwender reagieren.

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