Die Schale muss weg!

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Die Pharmaindustrie fragt: Wie entfernt man die Schale eines Hühnereis, ohne das Ei darunter zu beschädigen? Laservorm antwortet: per Laserstrahl.

Ein Ei ist perfekt.“ Das sagt Thomas Kimme, Geschäftsführers der Lasermaschinenbauers Laservorm GmbH. „Es ist von der Sekunde seiner Entstehung an ein geschlossener Raum, der Nährstoffe im Inneren hält und Keime draußen lässt.“ Kimme nimmt einen Stift und malt zwei Kringel eng ineinander aufs Papier. „Dieser perfekte Raum ist doppelt geschützt.“ Die äußere Kalkschale ist etwa 0,3 Millimeter dick und schützt vor Stößen. Direkt dahinter liegt die extrem dünne Eihaut, die weder Bakterien, Pilze noch andere Übeltäter durchlässt. Kimme blickt auf: „Unsere Aufgabe war es, die Kalkschale aufzuschneiden, aber die Eihaut völlig intakt zu lassen.“

Schluss mit dem Gematsche!

Die Aufgabe kam vom Impfstoffwerk Dessau-Tornau, das heute IDT Biologika heißt. Denn die Perfektion des Eis ist auch der Pharmaindustrie bestens bekannt: Sie nutzt den sterilen Nährstoffbehälter namens Hühnerei schon seit vielen Jahrzehnten, um darin Viren für die Lebendimpfungen zu züchten, etwa gegen Tollwut, Tetanus oder Malaria. Doch vorher müssen die Viren erst einmal in das Ei hinein.

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Vor der Laserbearbeitung durchlaufen die angebrüteten Eier eine Schleuse. So dringt keine Umgebungsluft in den Bearbeitungsraum. Foto | Laservorm / Detlev Müller

„Was bei dieser frickeligen Arbeit stört, ist klar: die äußere Kalkschale“, sagt Kimme. Lange wurden die Schalen mechanisch-pneumatisch manuell ge-knackt. „Bei aller Behutsamkeit des Werkzeugs und Verfahrens war das ein ziemliches Gematsche mit viel Bruch und Ausschuss“, weiß Thomas Kimme. „Ziemlich ineffizient das Ganze und dazu ein krasser Widerspruch zum ethischen Umgang mit lebenden Organismen. In den Eiern wachsen ja Hühnerembryos.“

Lasertanz ums Ei

Also suchte Horst Kaßner vom Impfstoffwerk einen besseren Weg, die Kalkschale zu öffnen, und fragte das Laserinstitut Mittelsachsen, ob man da nicht etwas mit Lasern machen könne – in der Hoffnung auf ein steriles Verfahren. Das Laserinstitut nahm Maschinenbauer Kimme mit ins Boot und gemeinsam stellten sie Versuche an.

Laservorm GmbH

Der Lasermaschinenhersteller Laservorm GmbH entwickelt seit 1994 Lösungen fürs Laserschweißen, Laserhärten, Laserauftragsschweißen mit Pulver oder Drahtzusatz sowie weitere Fertigungsverfahren. Die Lasertechnologie des Unternehmens ist unter anderem bei Kunden aus der Antriebstechnik, dem Fahrzeugbau und der Medizintechnik im Einsatz.

„Kalk ist ein Nichtleiter, so wie Glas und Kunststoff. Darum war schnell klar, dass der CO2-Laser das Mittel der Wahl sein wird“, erzählt Kimme. „Seine Wellenlänge im Frequenzband zwischen 9,4 und 10,6 Mikrometern wird vom Eierkalk sehr schön aufgenommen.“

In mehreren Versuchsreihen optimierten die Laserspezialisten die Parameter für einen stabilen industriellen Prozess, bis die Eiöffnung zu 99,9 Prozent perfekt gelang. „Der Laser trennt nur die Kalkschale. An der minimalen Gerinnung an der Strahleintrittsstelle kann der sehr niedrige Wärmeeintrag festgemacht werden.“ Im nächsten Schritt machten sich Kimme und seine Kollegen daran, die Sondermaschine zu bauen.

Öffnen im Vorbeifahren

Herausgekommen ist dabei der LEO, der Laser Egg Opener. In der Praxis funktioniert der Prozess so: Die angebrüteten Eier kommen in einen Behälter und durchlaufen eine Schleuse. Diese verhindert, dass Umgebungsluft in den Bearbeitungsraum dringt. An der Schnittstelle zwischen beiden Bereichen erfassen Sensoren, ob alle Plätze im Behälter mit Eiern belegt sind. Damit weiß der Laser, dass er diese Leerstellen bei der Bearbeitung auslassen kann. Die Laserbearbeitung selbst erfolgt in der Bewegung – allerdings ohne Scanner.

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Eine Mitarbeiterin der IDT Biologika beobachtet den Trennprozess im Reinstraum. Foto | Laservorm / Detlev MüŸller

„Ein Scanner kann keine ganze Eierhorde erfassen, wir haben da ein schnelleres Verfahren gefunden.“ Der Eierbehälter fährt durch die Laseranlage und die Laseroptik folgt dieser Vorschubbewegung. Der Strahl wird viergeteilt und über Spiegel millimetergenau so gelenkt, dass er eine für den Nachfolgeprozess optimierte Öffnungsgeometrie erzeugt. So öffnet die Anlage immer vier Eier gleichzeitig. „Steuerungstechnisch ist dieser Prozess eine echte Herausforderung“, sagt Kimme. „Aber so schaffen wir 3.000 Eier pro Stunde — das ist zehnmal schneller als mit Scanneroptik.“

Wir schaffen 3.000 Eier pro Stunde — das ist zehnmal schneller als mit Scanneroptik

Thomas Kimme, Geschäftsführers der Lasermaschinenbauers Laservorm GmbH

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LEO – der Laser Egg Opener der Laservorm GmbH. Foto | Laservorm / Detlev Müller

Ausschuss gibt es so gut wie keinen. Nach dem Aufschneiden saugt eine Filteranlage anfallende Eierschalenpartikel ab, dann fahren die Eier durch die zweite Schleuse. Das minimiert die Gefahr, Keime zu verschleppen. „Unser Kunde arbeitet mit lebenden Organismen. Die reagieren selbst auf minimale Störungen im Produktionsprozess hochsensibel“, erzählt Kimme. „Darum gelten extrem hohe Anforderungen an die Hygiene — für uns als Maschinenbauer war das eine riesige Herausforderung.“ Zum Beispiel kommen nur ausgewählte, sehr hoch legierte Edelstähle und bestimmte Kunststoffe zum Einsatz, die die aggressiven Reinigungsmittel der Branche überstehen.

„Wir mussten praktisch jedes Schräubchen selbst schnitzen.“ Mittlerweile interessieren sich auch andere Pharmafirmen für den Hightech-Eieröffner. „Der Markt für diese Art von Anwendung ist winzig. Aber mit der Lasertechnik verfügen wir hier über ein einzigartiges Angebot.“

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