Die einzigartige „Green Aseptic“-Technologie reduziert die CO₂-Emissionen bei der Herstellung von Getränken in PET-Flaschen um 40 %.

Aseptic Systems Co., Ltd. (APS), ein Unternehmen der DNP-Gruppe, das für die Entwicklung, den Vertrieb und die Wartung aseptischer Abfüllanlagen für PET-Flaschen verantwortlich ist, hat branchenführende, innovative Methoden zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO₂-Emissionen seiner aseptischen Abfüllanlagen entwickelt. Dazu gehören die Steigerung der Transporteffizienz und die Reduzierung der Umweltbelastung durch den Transport kleiner, reagenzglasförmiger Vorformlinge, die den Boden der PET-Flaschen bilden, zur Abfüllanlage und deren Befüllung vor Ort; die Sterilisation von Getränken bei ultrahohen Temperaturen in kurzer Zeit mit minimalem Energieaufwand; und die Reduzierung des Kunststoffverbrauchs durch die Wandstärkenreduzierung der PET-Flaschen bei Abfüllung bei Raumtemperatur. APS begann 2021 mit der Entwicklung von Green Aseptic. Angesichts des von der japanischen Regierung erklärten Ziels der Klimaneutralität und der verstärkten Umweltbemühungen der Getränkehersteller setzt APS seine Technologie nun auch ein, um einen weiteren Beitrag zur Klimaneutralität zu leisten.

Das konventionelle aseptische Abfüllsystem von DNP für PET-Flaschen

In jeder Phase des Getränkeherstellungsprozesses werden eine hohe Produktionseffizienz und eine gute Umweltverträglichkeit erzielt.

• Flaschenformung: Kleine, reagenzglasförmige Vorformlinge werden zur Abfüllanlage gebracht und vor Ort aufgeblasen, wodurch die Transporteffizienz verbessert wird.
• Flaschensterilisation: Reduziert den Chemikalienverbrauch
• Sterilisation des Inhalts: Sterilisation mit minimalem Energieaufwand bei ultrahohen Temperaturen in kurzer Zeit.
• Aseptische Abfüllung: Durch das Abfüllen bei Raumtemperatur können dünnere Behälter verwendet werden, wodurch die Menge des verwendeten Kunststoffs reduziert wird.

Infolgedessen werden _{die CO2-}Emissionen reduziert.

Bereits in den frühen Entwicklungsstadien konzentrierten wir uns auf den Flüssigkeitsaufbereitungsprozess, der den größten Teil der Energie im Getränkeherstellungsprozess verbraucht.

Bei herkömmlichen aseptischen Abfüllanlagen wird die ursprüngliche Produktflüssigkeit, beispielsweise Tee oder Saft, mit Wasser verdünnt. Anschließend wird das flüssige Produkt vollständig bei ultrahohen Temperaturen (UHT) sterilisiert, abgekühlt und abgefüllt. Dieses Verfahren ist zwar unerlässlich, um Geschmack, Aroma und Sicherheit des Getränks zu erhalten, verbraucht jedoch beim Erhitzen die gesamte benötigte Energie und setzt dabei große Mengen CO₂ frei.

Daher konzentrierte sich APS auf Wasser, den Hauptbestandteil von Erfrischungsgetränken. Da das in Getränkefabriken verwendete Wasser von Natur aus sehr rein ist, bestand eine gute Chance, dass sich Wasser allein mit anderen Methoden als Erhitzen sterilisieren ließe. Man ging davon aus, dass sich durch die Sterilisation von Wasser ohne Erhitzen der Bedarf an Hitze bei der Sterilisation minimieren ließe, da nur die unverdünnte Produktflüssigkeit verwendet werden könnte, und der Energieverbrauch deutlich senken ließe.

Es gibt zwei Methoden zur Wassersterilisation ohne Erhitzen: die UV-Sterilisation mit ultravioletten (UV-)Lampen und die Sterilisation mittels Filtrationsfiltern. Die UV-Sterilisation ist jedoch gegen einige Pilze (wie Schimmel) nur bedingt wirksam, und Sterilisationsfilter können zwar Pilze und Bakteriensporen abtöten, aber kleinste „filtrierbare Bakterien“ nicht vollständig entfernen. Daher kann keine der beiden Methoden allein die für Trinkwasser erforderliche Sterilisation gewährleisten.

Um diese Probleme anzugehen, hat APS „Green Aseptic“ entwickelt, eine umweltfreundliche Technologie, die UV-Sterilisation und Filtrationssterilisationsfilter kombiniert, um Wasser ohne Erhitzen zu sterilisieren.

Zunächst wird das Wasser mit UV-Licht sterilisiert. Entscheidend ist hierbei der Einsatz einer Mitteldruck-UV-Lampe, die ein breiteres Spektrum an ultravioletten Lichtwellenlängen mit höherer Leistung abstrahlt, anstatt der üblicherweise als Keimtötungslampe verwendeten Niederdruck-UV-Lampe. UV-Sterilisationsgeräte mit Mitteldruck-UV-Lampen waren in Japan bisher nicht weit verbreitet; wir haben sie jedoch modifiziert und in unser System integriert.

Hinsichtlich der Sterilisation mit dieser Mitteldruck-UV-Lampe haben wir die zu überprüfenden Bakterien anhand nationaler und internationaler Veröffentlichungen eingehend untersucht, mehr als 20 Stämme filtrierbarer Bakterien gesammelt und getestet und bestätigt, dass sie eine hohe Sterilisationswirkung von über 99,9999 % gegen alle Bakterien aufweist.

Anschließend wird das Wasser mit einer Mitteldruck-UV-Lampe behandelt und durch einen Sterilisationsfilter geleitet, der eventuell vorhandene Mikroorganismen oder tote Körper, die die UV-Sterilisation überlebt haben könnten, physikalisch entfernt und so steriles Wasser erzeugt.

Dieses zweistufige Sterilisationsverfahren, bestehend aus UV-Sterilisation und Filtrationssterilisation, ist ebenso wirksam wie oder sogar besser als das extrem hohe Niveau der Sterilitätssicherung, das in der pharmazeutischen Herstellung angewendet wird, und gewährleistet so die Sicherheit der Getränke.

Das so gewonnene sterile Wasser wird schließlich in einer sterilen Umgebung mit dem in einem separaten Prozess hitzesterilisierten Produktkonzentrat vermischt und abgefüllt. Durch den Einsatz dieses Systems wird der Energieverbrauch im Vergleich zur herkömmlichen Getränkeherstellung gesenkt, wodurch die CO₂-Emissionen entlang der gesamten Produktionslinie reduziert werden. Gleichzeitig besteht das Potenzial, die Betriebskosten um mehrere zehn Millionen Yen pro Jahr zu senken.

Die erste mit Green Aseptic ausgestattete Abfüllanlage ist seit April 2024 bei einem großen Getränkehersteller im Vollbetrieb. Dieser Hersteller konnte die CO₂-Emissionen im Flüssigkeitsverarbeitungsprozess im Vergleich zur herkömmlichen Vollvolumen-Heißsterilisation um ca. 80 % reduzieren. ^*2 Darüber hinaus wurde die Sterilisation von Flaschen, Verschlüssen und der aseptischen Kammer von herkömmlicher Heißsterilisation auf nicht-thermische Sterilisation umgestellt.

Für die Behältersterilisation haben wir ein zweistufiges Sterilisationssystem eingeführt. Dabei wird die Vorform vor dem Aufblasen zur PET-Flasche sterilisiert und anschließend nach dem Formen erneut sterilisiert. Dadurch wird der Chemikalienverbrauch für die Flaschensterilisation deutlich reduziert. Insgesamt entspricht dies einer Senkung der CO₂-Emissionen der gesamten Getränkeproduktionslinie um ca. 40 %.

Die nachgewiesene hohe Energieeffizienz von Green Aseptic führte dazu, dass das System als „fortschrittliche Anlage und System“ für Energiesparzuschüsse des Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie sowie der Agentur für natürliche Ressourcen und Energie ausgewählt wurde. ^*3 Die Einführung dieser Technologie ermöglicht es Getränkeherstellern, ihre Investitionskosten deutlich zu senken.

• 2. Eine Reduktion von etwa 80 % tritt bei einem Verdünnungsverhältnis von 5 ein. Der Reduktionseffekt variiert je nach Verdünnungsverhältnis der unverdünnten Produktlösung mit Wasser.

• 3. Green Aseptic wurde als subventionsfähiges Gerät für fortschrittliche Ausrüstung und Systeme im Rahmen des Nachtragshaushalts 2024 „Projekt zur Förderung von Energieeinsparungsinvestitionen und zur Unterstützung der Transformation der Nachfragestruktur“ der Environmental Co-Creation Initiative, einer eingetragenen Gesellschaft, registriert.

Andererseits müssen Getränkehersteller bei der Einführung dieses Systems auch berücksichtigen, wie sich die Auswirkungen der Umstellung der Herstellungsverfahren auf die Produkte minimieren lassen. Da Wasser und Produktkonzentrat vor dem Mischen separat sterilisiert werden, ist es wichtig, Geschmack, Aroma und Duft mit dem herkömmlichen Verfahren der vollständigen Hitzesterilisation zu vergleichen. Aus diesem Grund intensiviert APS die Zusammenarbeit mit Getränkeherstellern und verstärkt seine Unterstützung bei der Einführung der Anlagen.

APS arbeitet derzeit daran, die Energieeinsparung und Sicherheit von Green Aseptic weiter zu verbessern und gleichzeitig weitere technologische Verbesserungen und Innovationen voranzutreiben, um die Verwendung mit einer breiteren Palette von Getränken zu ermöglichen.
Beispielsweise können wir die Kosten weiter senken, indem wir die Menge der UV-Bestrahlung und die Art des Sterilisationsfilters entsprechend der Art und den Eigenschaften der Getränke optimieren, die unterschiedliche Sterilisationsgrade erfordern, wie etwa Tee, Sportgetränke und kohlensäurehaltige Getränke.

Die DNP-Gruppe wird weiterhin die Stärken ihrer aseptischen PET-Flaschenabfüllsysteme nutzen, die in Japan Marktführer sind, um Green Aseptic zu einer Technologie weiterzuentwickeln, die zum „Standard in der Getränkeindustrie“ werden soll. Um dies zu erreichen, wird die Gruppe ihre Betriebserfahrung weiter ausbauen und das System bis 2030 in mehreren Produktionslinien inländischer Getränkehersteller einführen.

Wir werden unsere Beziehungen zu global agierenden Getränkeherstellern weiter vertiefen und unsere Expansion im Ausland beschleunigen. Insbesondere der asiatische Markt für teebasierte Getränke verzeichnet ein rasantes Wachstum und bietet mit unserem aseptischen Abfüllsystem hervorragende Voraussetzungen. Wir arbeiten daran, diesen Markt als vielversprechenden Zukunftsmarkt weiterzuentwickeln.

Mittel- bis langfristig planen wir, den Anwendungsbereich von Green Aseptic über Erfrischungsgetränke in PET-Flaschen hinaus auf die Herstellung von Getränken in Papierverpackungen und Dosen auszuweiten. Zu diesem Zweck führen wir weitere Forschungen durch, indem wir diese Technologie mit den vielfältigen Verpackungstechnologien von DNP kombinieren.

Die DNP Group wird sich für die Verbreitung aseptischer Abfüllsysteme mit Green Aseptic einsetzen, die Umweltbelastung reduzieren und gleichzeitig wirtschaftlich sinnvoll sind, um diese Systeme zum Standard in der gesamten Getränkeindustrie zu machen. Als verlässlicher Partner von Getränkeherstellern, die Klimaneutralität in ihren Werken anstreben, werden wir auch weiterhin die Norm für die dekarbonisierte Gesellschaft der Zukunft mitgestalten.