Mit kurzwelligem UV-Licht

Dr. Matthias Rothe

Chlordioxid wird neben seiner klassischen Anwendung in der Trinkwasserbehandlung immer häufiger in der Getränkeindustrie zur Desinfektion des kompletten Betriebs- und Produktwassers eingesetzt. Das hat den großen Vorteil, dass alle Leitungen und Verbrauchsstellen optimal gegen mikrobielle Kontamination geschützt sind, und dass mit nur einer Desinfektionsanlage die komplette Wasserversorgung des ganzen Betriebs mikrobiologisch stabilisiert wird. Gegenüber Chlor bietet Chlordioxid eine ganze Reihe von Vorteilen:

Während die meisten in der Getränkeindustrie verwendeten Aromastoffe von Chlordioxid nicht verändert werden, kann z. B. bei Zitronenaroma beobachtet werden, dass je nach Zusammensetzung und Herkunft der verwendeten Essenz ein muffig-erdiger Geruch und Geschmack in der fertigen Limonade entsteht. Deshalb muss Chlordioxid in solchen Applikationen aus dem Produktwasser vor der Vermischung mit dem Aromastoff wieder entfernt werden.

In der Regel wird dies durch Filtration über Aktivkohle bewerkstelligt. An der Oberfläche der Kohle wird Chlordioxid reduziert und als Chlorit gebunden. Als adsorptives Filtermaterial wird sich die Kohle über die Zeit mit Chlorit beladen, bis es zum Durchschlagen der Chemikalie kommt. Dieser Zustand sollte unbedingt vermieden werden, da sich in der zumeist sauren Limonade aus dem Chlorit erneut Chlordioxid bilden wird. Leider kann das Durchschlagen des Chlorits nur mit großem Aufwand online festgestellt werden. Es bleibt dem Betreiber also nur, die beladene Kohle rechtzeitig, sprich verfrüht zu wechseln oder die Gefährdung ganzer Produktionschargen in Kauf zu nehmen. Zudem bieten Aktivkohlefilter optimale mikrobiologische Wachstumsbedingungen, so dass die Gefahr der Filterverkeimung regelmäßige Dampfsterilisation der Kohle und eine Desinfektionsstufe nach der Filtration unerlässlich macht.

Eine moderne Alternative zur Adsorptionsfiltration stellt der photochemische Abbau des Chlordioxids mittels UV-Bestrahlung dar. Dieses Verfahren wird bereits seit längerem erfolgreich bei der Entozonisierung oder Entchlorung von Wasser zum Beispiel in der Kosmetikindustrie angewendet und basiert auf der Lichtempfindlichkeit des Desinfektionsmittels. Wie Bild 1 entnommen werden kann, zeigt das optische Spektrum von Chlordioxid eine starke Absorption bei ca. 350 nm. Das muss bei der Auswahl geeigneter UV-Strahler genauso beachtet werden wie die Absorption des intermediär gebildeten Chlors und Chlorits im Bereich zwischen 200 und 250 nm. Die UV-Anlagen Dulcodes M von Prominent bieten mit ihren Powerline-UV-Strahlern ein optimales Emissionsspektrum, um mit geringstem Energieaufwand alle photochemischen Teilreaktionen beim Abbau von Chlordioxid zu gewährleisten.

Bei der Konstruktion der UV-Anlage stand höchste Betriebssicherheit im Vordergrund. So verhindert eine automatisch arbeitende Reinigungsanlage, dass sich Beläge auf dem Strahlerschutzrohr bilden, die die UV-Leistung des Strahlers verringern könnten. Ein UVC-sensitiver Sensor überwacht ständig die UV-Leistung als Grundlage für die zuverlässige Vernichtung des Chlordioxids, der integrierte Temperatursensor beugt Überhitzungen der Anlage vor. Die moderne elektronische Steuerung ermöglicht die Überwachung aller betriebsrelevanter Daten und steuert das elektronische Vorschaltgerät. Die per Sensor gemessene aktuelle UV-Bestrahlungsleistung wird wahlweise als Zahlenwert oder als Trendanzeige im grafischen Display der Steuerung angezeigt bzw. als Normsignal an eine zentrale Leitwarte weitergeleitet. Kritische Werte werden über individuell programmierbare Warn- und Sicherheitsschwellen erfasst und per Störmelderelais nach außen gemeldet. Der Betreiber kann so das Alterungsverhalten des Strahlers verfolgen oder Änderungen in der Wasserqualität sofort erkennen. Für die Anlaufphase der Anlage erforderliche Spül- und Absperrventile sowie eventuell sinnvolle Förderpumpen werden vom integrierten Regler direkt angesteuert. Um Energieverbrauch und Strahlerlebensdauer zu optimieren, kann die Leistung der Anlagen auf den jeweiligen Wasserdurchfluss angepasst werden.

Die Dulcodes Powerline-Serie wird in fünf Leistungsstufen zwischen 2 und 10 kW Leistung angeboten, womit bis zu 100 m³/h Wasser von 0,2 ppm Chlordioxid zuverlässig befreit werden.

Auch die Aktienbrauerei Kaufbeuren hat sich für diese moderne Technologie entschieden und schützt ihre Produktionslinie für Zitronenlimonade vor Geschmacksbeeinträchtigungen durch Chlordioxid mittels UV-Bestrahlung des Produktwassers unmittelbar vor der Mischanlage. In der zentralen Wasseraufbereitung der Brauerei wird das eingehende Wasser mit 0,2 ppm Chlordioxid versetzt und in einem Vorratstank zwischengelagert. Durch diese Zwischenlagerung lässt sich eine minimale Reaktionszeit von 15 min. zum Erreichen optimaler Desinfektionswirkung gewährleisten, die gewünschte Chlordioxidkonzentration wird online überwacht. Über eine mehr als 100 m lange Rohrleitung gelangt das Wasser mit 0,15 bis 0,2 ppm Chlordioxid zur Produktionsstätte für Limonade. Unmittelbar vor der Mischanlage wurde eine 2-kW-Dulcodes Powerline direkt in die Wasserleitung eingebaut (Bild 2). Vor Produktionsbeginn wird die komplette Anlage bis hin zum Füller mit chlordioxidhaltigem Wasser gespült. Danach wird die UV-Anlage gestartet und während weniger Minuten auf volle Leistung hochgefahren. Nun erfolgt das erneute Spülen mit chlordioxidfreiem Wasser und die Produktion der Limonade kann beginnen. Diese einfache Installation ermöglicht es, dass man ohne aufwändige Spülkreisläufe und zusätzliche Ventile auskommen kann. Während der Produktion wird dem System Wasser mit einer Flussrate von 20 m³/h batchweise entnommen, wodurch der Wasserfluss immer wieder mehrere Minuten zum Stillstand kommt. Während dieser Unterbrechungen läuft die UV-Anlage weiter, was eine Kühlung der Bestrahlungskammer notwendig macht.

Halle 4, Stand 306-308

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