Hygienic Processing

• Pasteurisation: kurzfristig bis zu einem Kerntemperatur von 100 Grad. Nach der Pasteurisation wird die meisten hitzeempfindlichen MO, wie Hefe oder Schimmelpilze abgetötet. Es bleiben aber einige Bakterien und Sporen erhalten. Deshalb sind pasteurisierte LM nicht keimfrei und nur beschränkt haltbar. 
• Autoklavieren: LM wird bei 121 ˚C (250 F) und 2 bar Überdruck für 20 min behandelt => wirksamer gegen resistente Keime, wie z.B. Sporen.

• Konservenherstellung => LM wird unsteril verpackt, dann pasteurisiert oder autoklaviert
• Aseptische Lebensmittelverpackung => LM und Verpackung werden getrennt sterilisiert & rekontaminationsfreie Verpackung unter aseptischen Bedingungen

D-Wert: Dezimale Reduktionszeit ist die Zeit, die gebraucht wird, um 90% der Keime zu reduzieren (1 log). 

D-Wert wird mittels Inaktivierungskurve berechnet => Zeit messen, die benötigt wird, 90% der Keime zu inaktiveren.

• UV-C-Strahlung (100-280 nm) => Veraenderungen in der DNA (Absorptionsmaximum von Thymin, 254 nm => Dimerisierung von Thymin => kein Ablesen der DNA möglich)

für Luftentkeimung

• Pulsed Light: intensive sehr kurze Lichtimpulse mit hoher Intensitaet im UV-Bereich => Schaedigung der DNA (inaktiviert sowohl vegetative MO als auch Sporen) 

für Oberflaechenentkeimung

• IR-Strahlung => Entkeimung durch entstandene trockene Hitze (780 nm - 1000 µm) - Strahlung wandelt sich auf der Oberflaeche in Waerme um, haengt von der Absorptionsmaximum des Materials der Oberflaeche ab

nur möglich, wenn Oberflaeche hitzestabil ist

• Peressigsaeure

=> ist effektiver als H2O2 bei RT, gegen Bakterien/Pilze/Sporen, meistens bei CIP oder bei Packstoffentkeimung bei niedrigen T für hitzelabile Sachen

Nachteil: Toxische Rückstaende (Essigsaeure), instabil, stark korrosive Wirkung auf Oberflaechen

• Wasserstoffperoxid H2O2

=> haeufiger eingesetzt bei Packstoffentkeimung, hohe Effektivitaet gegen alle MO, Aktivitaet steigt mit höhere T, keine toxische Rückstaende (bei Peressigsaeure bleibt Essigsaeure zurück), muss nur durch Heißluft getrocknet werden 

• Formaldehyd 

für vegetative Bakterien/Pilze/Viren 

Nachteil: giftiges, kanzerogenes Potential des Aldehyds, hohe T und Luftfeuchtigkeit für Sporeninaktivierung (schaedigende Wirkung auf elektronische Bauteile)

• Plasma 

Flüssige H2O2: 

• Tauchbad
• Aufsprühen von H2O2 => optimal: möglichst kleine und auf Oberflaeche gut verteilte Tropfen 

H2O2 muss wieder entfernt werden (durch Heißuft trocknen => H2O2 verdampf bei Trocknung). 

Gasförmige H2O2: 

• Kondensationsverfahren
• Wasserstoffperoxiddampf

• Schutz der Zellen vor UV-C durch: Verklumpung (schützt innenliegende Zellen), Staub und Schmutz, Schattenbildung (Abschirmung vor Strahlung)
• Abstand der Strahler zur Oberflaeche hat einen Einfluss => Je größer die Distanz, desto schlechter die Abtötung, desto weniger die übertragene Energie, desto weniger Strahlerleistung
• Winkel der einfallenden Strahlung => senkrecht: Strahlungintensitaet am größten, je flacher der Winkel, desto niedriger ist die Intensitaet 
• Luftfeuchtigkeit - je größer die Luchtfeuchtigkeit, desto weniger hat UV-C einen Effekt
• kein Durchdringen von festen Körper

Wasserstoffperoxid-Dampf (VHP):

• 30%iges H2O2 wird verdampft
• bei Einhaltung korrekter Parameter tritt keine Kondensation auf => H2O2 ist komplett in der Gasphase, schlaegt sich nicht auf Oberflaeche nieder und durch Belüftung kann es rückstandsfrei entfernt werden 
• MAK ist einzuhalten (max. Arbeitskonz.) 

Zyklusverlauf von VHP: 

1.Phase: Entfeuchtung

=> da H2O2 besonders gut bei niedrigeren Luftfeuchten wirkt

2. Phase: Konditionierung

• H2O2 wird mit hohen Einspritzrate in den Raum eingeleitet
• rel. Luftfeuchtigkeit steigt dadurch leicht an (durch Verdampfen von H2O2)
• gute Verteilung von H2O2 im Raum wichtig

3. Phase: Dekontamination 

• geringfügig Einspritzen von H2O2 => H2O2-Konzentration konstant halten, da durch die Inaktivierung ein Teil von H2O2 verbracuht wird 

4. Phase: Belüftung 

• schlagartige Abnahme der H2O2-Konz., da Belüftung mit steriler Luft
• Abnahme der relativen Luftfeuchtigkeit, da sterile Luft sehr trocken ist
• MAK wird gewaehrleistet (Maximale Arbeitskonzentration)

Kondensationsproblem: 

Wenn H2O2 nicht gleichmaeßig im Raum verteilt ist, dann würde im Raum Konzentrationsmaxima an best. Orten geben, die vlt. die Saettigungslinie überschreiten und damit es zu einer Kondensation kommt. Hohe MAK hat gesundheitsschaedliches Potential. 

Testverfahren zur Sterilisierung von Packstoffen:

1. Verpackung künstlich mit dem geeigneten Testkeim (der resistenteste je nach betrachtete Entkeimungstechnik, und je Produkt: hier bakterielle Sporen für haltbare Produkte wie Sterilmilch) verkeimen, etwa 10⁶ KbE/Gebinde

2. Behandlung der Verpackung in der Testanlage (bei unbekannter Reaktionskinetik) oder direkt in der Abfüllanlage (aber man will die Anlage nicht kontaminieren)

3. Überlebende Keime detektieren

4. Inaktivierungserfolg berechnen, indem man schätzt, wie viele KbE/Gebinde übrig bleiben! Dann Anfangskeimzahl/Endkeimzahl = Keimreduktion (min. 4 Log?)

Konzentration 30-40%ig, bei 23°C für Kaltabtötung (nicht sehr effektiv) o. 70-80°C mit Wärme 

→ nicht zu konzentriert u. bei zu hohen T°, sonst explodiert!

→ max 0,5 ppm zurückbleibend (Grenzwert)

• Schmelzpunkt des Packstoffes (besonders bei Kunststoffen)
• Absorptionsvermögen, das die Oberflächentemperatur beeinflusst (z.B. bei Deckplatinen mit best. Siegellack-Beschichtung auf der Innenseite => bessere Absorption der Strahlung => mehr Hitze)

:= ist ein Maß für das verfügbare Wasser und zeigt in welchem Maße das Wasser durch das Substrat gebunden ist. 

\(a_{w} = \frac{p}{p_{0}}\)

p... Wasserdampfpartialdruck im LM

p₀... Wasserdampfdruck von reinem Wasser (= 1)

Jeder Zusatz von wasserbindenden Substanzen wie Salz, Zucker und Proteinen oder ein Wasserentzug durch Trocknen oder Tiefgefrieren bewirkt eine Absenkung des aw-Wertes unter 1. Da Mikroorganismen für alle Stoffwechselaktivitäten Wasser benötigen, führt eine Absenkung des aw-Wertes zu einer immer stärkeren Wachstumshemmung. 

Bei a_w-Wert von 0,4 ist die maximale Hitzebestaendigkeit von vegetativen Zellen und Sporen zu beobachten. Dabei wird die Hitzeinaktivierung von Enzymen in Sporen verzögert. 

Bei einer höheren relativen Luftfeuchtigkeit (~Wasseraktivitaet) werden mehr MO inaktiviert, da die Proteine in einer feuchten Umgebung schneller denaturieren als in einer trockenen Umgebung. Bei sehr niedriger relativer Luftfeuchtigkeit nimmt das Sporenabsterben zu, da die chemische Reaktionen (oxidativ & radikal) öfter stattfinden. 

Getrocknete Produkte haben geringe a_w und sind deswegen „microbiologically stable“:

• Kein Anstieg der MO-Anzahl
• Wenn aber MO vorhanden ist, dann ist es möglich, dass diese bei getrockneten Produkten stabilisiert werden

Ihre Desinfektion und gute Konservierung sind v.a. dann notwendig, wenn ihre Keimbelastung im Rohstoff bereits hoch ist und sie nicht im LM erhitzt werden. 

In trockenen Gewürzen und Pulvern (oft geringer als 0.6) gibt’s ein niedriger Feuchtigkeitsgehalt. Bei Proben mit a_w < 0.6 gibt’s aber andere Probleme: 

• Lipidoxidation: höchste Lipidoxidationsraten a_w zw. 0.6 und 0.8 sowie < 0.1
• Maximale Hitzebestandigkeit der Sporen bei a_w = 0,4

Nicht-thermische Verfahren zur Sterilisation:

• Chemikalien

Ethylenoxid (krebserregend, nicht empfohlen) od. Hydrogenperoxid

Sterilisator mit Proben gefüllt => Vakuumerzeugung => Injizierung von verdampfter H2O2 => Entfernung von H2O2 durch Belüftung => Proben entnommen

Mechanismus: Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies wie Hydroxylradikale, die Nukleinsaeuren, Enzyme, Zellwandproteine usw von MO angreifen. 

Nachteil: geringere Penetrationsvermögen als Ethylenoxid

• Strahlentherapie, z.B. UV-A

UV-A hat geringe Freuquenz/Energie, schaedigt DNA der MO. 

Nachteile: geringe Energie, geringe Penetrationsvermögen => nur auf der Oberflaeche

1. Wet Heating: 

Dampfsterilisation: 

• Benutzung von überhitztem Dampf (:= T von gesaettigtem Dampf - :=Koexistierung v. Wasserdampf & Wassertropfen - erhöht)
• Nach der Hitzebehandlung wird die Probe getrocknet/gekühlt

Mechanismus: MO werden durch die irreversible Koagulation und Denaturierung der Enzyme & Strukturproteinen zerstört

Vorteil: keine chemische Rückstaende

Nachteil: bei höhere T des Produkts kann aetherisches Öl verloren gehen & durch den Dampf ins Produkt eingebrachte Feuchtigkeit muss vollstaendig entfernt werden, sonst Schimmelbildung & Verstopfungen

2. Dry Heating:

Hot air processing: 

• Fast heating => heißes Gas & Probe gemischt, durch Wirbelwind am Ende getrennt
• Fast cooling => sterilisierte Probe & kaltes Gas/Fluid vermishct, durch Wirbelwind wird die behandelte Probe getrennt 

Problem: Staubexplosion w. statischer Ladugen bei Probe 

• UV 

UV hat eine geringere Frequenz und geringere Energie als X- und Gamma-Strahlung. UV-Strahlung schädigt DNA der MO.  

Nachteile: 

Geringe Energie => geringe Penetrationsvermögen => nur auf der Oberfläche anwendbar

Längere Behandlungszeiten => Zersetzung der Vitamine & Veränderungen der sensorische (z.B. Geschmack) sowie ernährungsphysiologische Eigenschaften der Probe

• Gamma 

Sie hat die höchste Frequenz (geringe Wellenlänge) und die höchste Energie (=> höhere Penetrationsvermögen) im Vergleich zu den anderen Strahlungsarten. 

Direct hit: DNA wird direkt zerstört. 

Indirect hit: H2O-Moleküle der Proben werden ionisiert und reaktive Komponenten des ionisierten H2O hergestellt. Diese erzeugen Schaeden an essentiellen Molekülen/DNA von MO. 

Quelle: Cobalt-60

• Elektronenstrahl

*von Beschleunigern erzeugt 

Mechanismus: Produktion v. freien Radikalen, die mit Makromolekülen reagieren => zellulaere DNA schaedigen & Zelltod von Erreger

Vorteile: schneller als Sterilisation durch Gamma-Str., erzeugt kein Atommüll, bessere Materialvertraeglichkeit

Nachteile: nicht so tiefes Eindringen wie Gamma-Strh.

High pressure processing: 

• Vakuumverpackung der Proben in flexibler Verpackung
• Verpackung in Druckbehaelter
• Befüllen von Behaelter mit Drückübertragungsflüssigkeit, z.B. Wasser 
• Erreichen des Zieldrucks durch Kompression der Flüssigkeit
• Halten der Probe für gew. Zeit bei Zeildruck
• Druckentlastung des Gefaeßes 
• Entladen der Probe am Ende

2 Arten d. Sterilfitration von Gase u. flüssige Medien => benutzen Filter als physikalische Barriere, die Unfiltrat mit MO zurückhalten und das Filtrat abreichern

Tiefenfiltration: benutzt Faserfilter, die Teilchen an der Oberfläche und in die Tiefe einschliessen. Die Rückhaltung/Retention/Abscheidung im Inneren der Filtermatrix erfolgt aufgrund der Partikelgrösse und durch Adsorption an der Fasern (elektrostatische + elektrokinetische WW).

→ 4 Retentionsmechanismen in Hochleistunhschwebstoffilter (Luftfiltration): 

o Grosse Partikeln folgen die Strömungslinien und werden zurückgehalten durch:

• Trägheit: durch Haftkraefte verbunden

• Sperreffekt: w. der Schichtdicke des Filters

o Kleine Partikeln bewegen sich zufällig durch Luftströmung, Brownsche Molekularbewegungn u. Diffusion und werden adsorbiert durch:

• Anziehende Van der Waals Bindungskräfte (stärker, aber deren reichweite kleiner als die)

• Elektrostatische WW (WW der Ladung der Fasern u. der Teilchen)

  → Tiefenfilter können auch aktive Materialien enthalten (Aktivkohle o. Kieselguhr => Versteigerung d. Filtrationswirkung) zur selektiven Wirkung, u/o. oxidierende Substanzen zur MO-Inaktivierung (Jod o. Chloride Lösung mit biozider Wirkung!)

Membranfiltration: benutzt Membranen, vor u. während des Prozesses, die Partikeln an der Oberfläche zurückhalten, durch:

• Siebeffekt: selektive Retention an Oberfl. abhängig der Poren- u. Partikelgrösse = Trenngrenze mit sterischer Abtrennung

• WW Partikel mit Membran: für kleinere Partikel, die die Kanäle der Poren verblocken können, gibt es auch Effekte in die Tiefe!

Retention d. Partikeln: 

• sterische Rückhaltung im Inneren des Filters w. d. Partikelgröße (Traegheit & Sperreffekt)
• Adsorption der Keime an Filterfasen v.a. durch elektrostatische und elektrokinetische WW (Difussion & Elektrostatik)

Es gibt aber eine kritische Partikelgrösse (MPPS= most penetrating particle size), die den Filter am besten durchdringt, da entweder der Diffusionseffekt nicht greift, weil der Partikel schon zu gross ist, oder keine Trägheits- und Sperreffekt auftreten kann, weil der Partikel zu klein ist.

→ Deswegen müssen Filteranlagen auf diese Partikelgrösse ausgelegt werden.
→ Durch Kaskadenschaltungen kann eine Abscheidung dieser Partikelgrösse erreicht werden.

Es gibt eine kritische Partikelgrösse (MPPS= most penetrating particle size), die den Filter am besten durchdringt, da entweder der Diffusionseffekt nicht greift, weil der Partikel schon zu gross ist, oder keine Trägheits- (inertia) und Siebwirkung (sieving) auftreten kann, weil der Partikel zu klein ist.

in diesem Fall ist MPPS = 0,2!

=> wegen der Diffusionseffekt und elektrostatische WW & Haftkraefte 

Diffusionseffekt: Partikel werden durchaus vom Luftstrom transportiert, dem überlagert ist aber eine Brownsche Molekularbewegung des Partikels => stoßen sich selber an, schöpfen sich in die unterschiedlichsten Richtungen führen zur zickzackförmigen Fortbewegung und haften dann ans Filter (schwache Haftkräfte)

Elektrostatik: Geladene Filtermaterial wechselwirkt mit dem Partikel (umgekehrt geladen) elektrostatisch. 

• Durchwachsen von MO 

Aufhebung durch begrenzte Standzeit (kleinere Trenngrößen führen zur größeren Durchwachszeiten)

• Verblockung der Filter im Fall hoher Partikellast im Unfiltrat 

=> geringe Standzeiten

Vorteile: 

• Oberflaecheneffekt
• Entfernung v. Ablagerungen auf Membran d. Filtration im Cross-Flow 
• Kontinuierlicher Prozess
• hohe Permeation, höhere Filtratstrom 

Nachteile: 

• Ablagerungsbildung & Blockierung v. Membran => höhere Retention von MO (+)
• Bakterienwachstum durch Membran

Milch hat Proteinkomplexe, die im Größenbereich von MO liegen. Deswegen ist die Sterilfiltration für Milch problematisch, da auch die wichtige Proteinkomplexe (0,4 µm) verloren gehen würden. 

Dieses Verfahren ist allein unzureichend zur Sterilfiltration und braucht eine zusätzliche Hitzebehandlung

Option: Kombination von Membranfiltration und schonender Erhitzung (Pasteurisation). 

Validierung von Sterilfiltern: Dokumentierte Beweisführung mit hoher Grad an Sicherheit, dass ein spezifischer Prozess immer ein steriles Produkt herstellt, dass den festgelegten Qualitätsanforderungen entspricht.

Dies erfolgt in 4 Stufen:
1. Ermittlung der vom Filter extrahierbaren Substanzen die zu Rückstände im LM führen können 
2. Ermittl. der chemischen Kompatibilität
3. Mikrobiologische Untersuchungen
4. Überprüfung der Intaktheit durch Intergitätstests

Integritätstests: 2 Alternativen => um zu zeigen, dass Sterilfilter intakt ist. 

• Direkte Methode: 

Bakterienretentionstest, zeigt welche Testkeime durchdringen o. abgehalten werden können. Filter wird direkt mit Bakterien beaufschlaugt und nachgeschaut, ob ein steriles Filtrat rauskommt. Danach muss Filter sterilisiert werden. 

→ Destruktiv (Einsatz im Labor für Filterentwicklung, macht den Filter dreckig, unbrauchbar)

Abscheideleistung: LRV = log N/N0

• Indirekte Methoden: je für Gase oder Flüssigkeiten geeignete Filtern, um Eigenschaften der Filtermembranen zu testen

➢ Kapillardrucktest (Bubble Point Test; für kleinere Filtersysteme)
➢ Gas/Luft-Diffusionstest: Druckbeaufschlagung bei ca. 80% des Bubble points (für größere Filtersysteme)

➢ Druckhaltetest: Druckverlust aufgrund von Gasdiffusion in Unfiltratseite (Messung der Druckabnahme als Funktion der Zeit)
➢ Wasserintrusionstest: Eindringen von Wasser in hydrophobe Gas/Sterilluftfilter (Intrusionsdruck ermitteln, bei dem Wasser durchströmt)

→ Wiederverwendbar (ohne MO-Belastung), oft Direkt nach dem Test einsetzbar!

Man geht davon aus, dass eine Porengrößenverteilung im Filter vorliegt. Die größte Kapillare eines schwammartigen Gebildes/Filters wird als erstes freigeblasen, wenn mit Wasser benetzte Kapillaren mit Druck beaufschlagt werden und dann zu einem Durchbruch in der Form von Blasen kommt. 

=> Ermittlung der max. Porengrösse einer Membran und eventueller Beschädigungen

• Vollständig mit Wasser füllen (Benetzung) und auf Seite des Unfiltrats Gasdruck erzeugen, u. solange steigern, bis es zum ‚Freiblasen“ der grösten Pore kommt (=> schlagartige Erhöhung des Gasvolumenstroms auf der Filtratseite). 
• Genauigkeit sinkt mit zunehmender Filterfläche
• Abhaengig von Membran/Benetzungsmedium/Testgas usw. 
• Fehlerquellen: unvolls. Benetzung & Temperatur

Test-Setup: 

1. Filtermaterial wird eingespannt 
2. Die Benetzung wird vervollstaendigt => lange genug mit Wasser strömen lassen
3. Das Wasser auf der Unfiltratseite gegen Gas austauschen & Luftdruck langsam steigern
4. Druck mittels Monometer messen 
5. Durchbruch der ersten Blase definieren (Bubble-Point)

Sollte ein Filter defekt sein, erfolgt dieser Durchbruch schon viel früher. 

• Aufheizen des Produktes nach Abfüllung in der Verpackung kann diskontinuierlich (Batch) in traditionnellen Autoklaven erfolgen, oder kontinuierlich in mordenere Anlagen.

Produkt im Behälter nicht ideal durchmischt, also folgt beim Aufheizen und Abkühlen einem örtlichen Temperaturprofil:

- viel längere Prozessdauer (langsameren T°-Anstieg u. Abstieg) als im Durchfluss

- unhomogene Heizung

- Überprozessierung (mehr Produktbelastung und –schädigung!)

- geringe Waermerückgewinnung

→ Prozess muss nach der langsamsten/kältesten Stelle des Produkts ausgelegt werden, also der Kern.

• Getrennte Heizung des Prod. im Durchfluss vor der Abfüllung ist immer kontinuierlich, und kann durch direkte oder indirekte Entkeimung erfolgen:

➢ Direkte Entkeimung: Wärme wird direkt über Dampfinjektion ins Produkt eingebracht, das örtliche T°-profil ist nicht so stark ausgeprägt

➢ Indirekte Entkeimung: in Platten-, Dünnschich(Kratz)- o. tubuläre Wärmetauscher; gewisse Haltezeit und dann schlagartiges Abkühlen => höhere Waermerückgewinnung

Die thermische Belastung ist im direkten Fall niedriger, da die Prozessdauer (Aufheiz-, Heisshalte- und Abkühlzeiten) enorm verkürzt werden kann => geringe Waermebelastung des Produkts.
Die bakteriologischen und chemischen Effekte ergeben sich aus der gesamten Zeit der Aufheiz-, Heisshalte- und Abkühlvorgänge.

Allgemeiner Temperaturverlauf des Produktes, mit insgesamt angestrebtem Effekt => ein produktschonendes Abtöten von unerwünschten MO, in 3 Grungetapen/-stufen unterteilt:

1. Aufheizzeit: angestrebter Effekt schnelles und gleichmässiges Aufheizen, um Überprozessierung zu vermeiden

2. Heisshaltezeit: im Zeit-T°-Diagramm sind die Abtötungskurven für MO in Abhängigkeit von der Heisshaltezeit aufgetragen. Der angestrebte Effekt ist die Abtötung der MO (je länger die Haltezeit, desto grösser der Abtötungseffekt). Jedoch ist es wichtig, die Heisshaltetemperatur mit zu berücksichtigen, denn je höher sie gewählt ist, desto geringer fällt die Heisshaltezeit aus (auf die Linien gleicher Fffekte). Durch unterschiedliche Kurvensteigungen können Vitaminschädigung und Farbveränderung so gering wie möglich gehalten werden.

3. Abkühlen: Schnelles Abkühlen schont das Produkt, verhindert aber auch evtl. das Abstreben der Keime → Optimum dafür finden!

Aufsummierung von Teileffekten aus den einzelnen Zeitabschnitten Δt zur Ermittlung der B*- und C*-Werte: jedes Abschnitt trägt durch eine äquivalente Zeit (Flächenintegr°) dem Gesamteffekt bei!

• Autoklavensterilisation

Hohe Schädigung an Wirkstoffen. 

Diese Methode verwendet man nur dann, wenn man stückige Güter hat, die man gar nicht flüssig durch Wärmeübertrager mit geringer Spaltfalte schicken kann. 

• High Temperature Short Time Sterilisation (HTST oder UHT: Ultrahocherhitzung) => Erhitzung für kurze Zeit mit hohe T

Man arbeitet bevorzugt im Durchflussmodus => inline aufheizen/abkühlen zwecks Wärmerückgewinnung.

• Behandlung flüssiger Güter vor der Abfüllung inkl. inline-Kühlung mit hohem Grad an Energierückgewinnung
• Dampfinjektion oder indirekte Wärmeübertragung 
• schonender => keine Faerbaenderung & geringe Vitaminschaedigung 

• Zuerst wird Kammer zugemacht. 
• Danach wird es mit druckübertragendem Medium gefüllt, z.B. Wasser und lässt den Druck wirken (mit dem Medium steigt auch der Druck)
• Wenn der Kammer voll ist und Luft verdrängt wird, beginnt die Hochdruckphase, die für eine Druck-Zeit-Einheit konstant gehalten wird. 
• Druckausbreitung erfolgt in jeder Stelle gleichzeitig (schlagartig). 
• Anschließend wird wieder entleert, Kammern aufgemacht.

Wirkprinzip: Prinzip von Le Chatelier und Braun => GGW einer Reaktion, die mit einer Volumenverringerung verbunden ist, verschiebt sich unter Druck auf die Seite der Produkte

• Zerstörung der Zellwand durch Zellwandpolarisierung
• Elektroporation der Zellen des behandelten Mediums

Bei der Behandlung wird das Produkt zw. 2 Elektroden platziert (Spaltweite: Elektrodenabstand) und mit elektrischen Pulsen behandelt, die durch hohe Feldstärken und eine kurze Dauer charakterisiert sind. Das führt dazu, dass die Ionen in der und außerhalb der Zelle sich polarisieren. Wenn die kritische Feldstärke erreicht wird, wird eine Pore in der Membran geöffnet. 

Dabei findet eine reversible (E = E_k) oder irreversible Porenöffnung in den Zellmembranen statt. 

Große Zellen (größere Zelldurchmesser) lassen sich leichter inaktivieren. Je größer die Zelle, desto größer ist das induzierte Membranpotential, damit wird kritische Feldstärke des Membranpotentials (U_MC = 1V) wird schneller erreicht. 

Die Membranpermeabilisierung erfolgt durch 3 verschiedene Mechanismen:

➢ Elektoporation: Bild. u. Vergösserung von Poren in einer Mb. bei Überschreiten der kritischen Feldstärke E_k.

➢  Elektro-Osmose: gerichteter Fluss von Elektrolyten in der Nähe einer geladenen Fläche in eine Mb-Pore unter dem Einfluss (Geschwind.) eines äusseren elektischen Feldes, weil die Ladung des Inneren unterschiedlich ist

➢  Membranüberhitzung: durch Joule’sche Erwaermung erzeugt aus dem Fluss elektr. Stroms durch ein leitendes Medium
→ Effekt mit sehr schwachem Einfluss

Zellen bestehen aus einer Membran mit innerem Cytoplasma. Es enthält Organellen die die metabolischen Reaktionen durchführen, und die bestimmte WW mit der Aussenwelt benötigen. Dieses wird durch die selektive Permeabilität der Zellmembran gewährleistet, aber wenn der Ladungsunterschied der Ionen auf beide Seiten nicht mehr stimmt, wegen d. Elektro-Osmose- induzierte Mechanismen, oder wenn die Membran durch PEF perforiert wird, kann die Zelle nicht mehr korrekt funktionnieren.

• Nukleasen (Erbmaterial abbauende Enzyme) lassen den Erreger intakt => Erreger hat kein Erbmaterial! 
• Ionisierende oder UV-Strahlung schädigen den Erreger weit weniger als Viren.
• Proteinabbauendes Trypsin und andere Proteasen zerstören auch diese Erreger.
• Chemikalien, die Proteine chemisch modifizieren, und Harnstoff/Phenol/Detergentien, welche die Struktur von Proteinen destabilisieren, zerstören den Erreger. 

Prione: 
- die normalen/physiologischen körpereigene Proteine (PrP , cell/PrP , sensitive ggü. Proteinase K), die Funktionen im Körper erfüllen 

- die infektiösen/pathogenen Proteine, die nach einer Strukturmodifikation zu PrPsc(scrapie like)/PrPres(resitent) als Auslöser neuroderegenerativer Erkankungen (wie TSE) wirken.

Beide Varianten haben die gleiche Aminosäuresequenz (209 AS) und den gleichen Molekulargewicht, aber sie haben eine unterschiedliche Tertiärstruktur (mehr alpha-Helices beim normalen/ mehr beta-Faltblätter beim infektiösen) und umwandelbaren Faltungszustände, die ihnen untersch. Eigenschaften geben: obwohl der normale Prion immer wieder gebaut und abgebaut wird, weist der infektiöse eine partielle Resistenz ggü. das abbauende Proteinase-K Enzym.

Durch diese Eigenschaft kann man die Infektiösen analytisch nachweisen: 
- biochemische Methoden
- Tierexperimente
- immunologische Techniken wie der Western Plot, der Elisa Test usw. 

z.B. BSE-Schnelltest: 

• PrP wird mit Proteinase K in Kontakt gebracht. 
• Proteinase K kann zelluläres PrP^c verdauen und PrP^Sc nicht vollständig verdauen: 142 AS langer Abbaurest (molekulare Masse = 27-30 kD), welche mittels Western-Blot nachgewiesen wird.