Einsatz von Chlordioxid in der Milchindustrie zur Entkeimung von Brüdenwasser

Abb. 1 Mit Anlagen der Baureihe Bello Zon kann man Chlordioxid sicher und zuverlässig vor Ort erzeugen

Abb. 2 Schematische Darstellung des Aufbaus einer Bello-Zon-Anlage

Abb. 3 Die Dulcotest-Sensortechnik überwacht die Chlordioxid-Konzentration im Brüdenwasser

Abb. 4 Die Herstellung von Chlordioxid mit der Bello-Zon-Anlage und der anschließende Einsatz als Entkeimungsmittel ist auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten günstiger als die Verwendung von Wasserstoffperoxid, Kostenvergleich bezogen auf 300 Produktionstage

Viele Molkereien entsorgen ihr Brüdenwasser. Unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten ist eine Verwendung dieses Wassers als Brauchwasser, beispielsweise zur Reinigung von Anlagen, sinnvoll. Um dabei eine Reinfektion durch das Brüdenwasser zu verhindern, ist eine Entkeimung notwendig. Hierfür läßt sich kostengünstig Chlordioxid einsetzen, das vor Ort zuverlässig und sicher mit Bello-Zon-Anlagen hergestellt werden kann.

Durch den Einsatz von Chlordioxid kann eine effiziente und langanhaltende Desinfektion bei geringen Betriebskosten realisiert werden. Für die Herstellung kommen handelsübliche Salzsäure und Natriumchlorit zum Einsatz. Da Chlordioxid nicht stabil ist, muß es vor Ort in Abhängigkeit vom Bedarf hergestellt werden.

Mit Anlagen der Baureihe Bello Zon kann man Chlordioxid sicher und zuverlässig erzeugen (Abb. 1). Die Verwendung von Magnet- bzw. Motormembranpumpen erlaubt eine einfache Anpassung der notwendigen Chlordioxidmenge durch Variation der Dosierhubfrequenz der Chemikalienpumpen. Das Chlordioxid wird in einem geschlossenen Reaktor erzeugt, über eine Bypassleitung vorverdünnt und zur Dosierstelle transportiert (Abb. 2). Die Konzentrationen der Ausgangschemikalien sind so abgestimmt, daß im Reaktor eine Chlordioxidkonzentration von 20 g/l entsteht. Diese Konzentration wird am Ausgang des Reaktors auf ca. 0,1 bis 0,2 g/l verdünnt. Dazu wird Verdünnungswasser in einer Bypassleitung an der Chlordioxidanlage vorbeigeführt.

Die Leistung der Anlage läßt sich entweder manuell einstellen oder über eine externe Ansteuerung automatisch an ein Durchflußsignal (Kontakt oder Analog 0/4 bis 20 mA) anpassen. Mit Hilfe der Dulcotest-Sensortechnik kann der Chlordioxidgehalt online überwacht werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, die Leistung der Chlordioxid-Anlage automatisch auf einen gewünschten Sollwert zu regeln. Durch eine Aufteilung der Bypass-leitung können mehrere Verbraucher individuell mit der notwendigen Menge an Chlordioxid versorgt werden. Ein zwischengeschalteter Vorratstank ist nicht notwendig. Neben der zuverlässigen Arbeitsweise zeichnen sich Bello-Zon-Anlagen durch folgende Vorteile aus: Die Anlagen sind korrosionssicher konzipert. Geruchsprobleme durch entweichendes Chlordioxid gibt es nicht. Durch die sofortige Verwendung des Chlordioxid-Lösung kann kein gasförmiges Chlordioxid entstehen, Verluste lassen sich so wirkungsvoll vermeiden. Ferner trägt die sofortige Verwendung des erzeugten Chlordioxids der Instabilität des Gases Rechnung.

Wie alle anderen Lebensmittelhersteller haben Molkereien einen großen Wasserbedarf. Dieses Wasser muß Trinkwasserqualität aufweisen, da es entweder zur Produktion von Nahrungsmitteln oder zum Reinigen bzw. zum Betreiben von Anlagen verwendet wird. Nutzt man zum Spülen oder Abspritzen von gereinigten und desinfizierten Anlagen bzw. Anlagenkomponenten biologisch nicht einwandfreies Wasser, kann es zu einer Reinfektion kommen. Die negativen Folgen für den Betreiber liegen auf der Hand. Deshalb muß das für die Reinigung verwendete Brauchwasser mindestens der TVO entsprechen. Eine bessere Wasserqualität kann gegebenenfalls sinnvoll sein, da gemäß TVO in 1 ml Wasser 99 Keime erlaubt sind. Zudem kann das Wasser auch Hefen enthalten, die zwar für den Menschen unschädlich sind, aber ein Nahrungsmittel schädigen können.

Brüdenwasser ist das in der Milch enthaltene Wasser, das bei der Sprühtrocknung verdampft und bei der Wärmerückgewinnung wieder kondensiert. Es wird in Molkereien als Brauchwasser verwendet. Nach einer Zwischenlagerung in Tanks, dient es beispielsweise als Energieträger in Plattenapparaten oder Kühlanlagen. Danach lagert man es in einem zweiten Tank zwischen, bevor es bedarfsabhängig als Spritz- oder Spülwasser im Betrieb verwendet wird.

Durch die Temperatur in der Sprühtrocknungsanlage ist das Brüdenwasser keimfrei. Auf dem Weg von der Sprühtrocknungsanlage zu den Lagertanks kann es zu einer Kontamination mit Keimen kommen, die sich dann in den Lagertanks, hier herrschen Temperaturen von 20 bis 30 °C, rasch vermehren. Wie schnell eine solche Keimvermehrung ablaufen kann, zeigt folgendes Beispiel: In einer Molkerei befanden sich in 1 ml Brüdenwasser mehr als 300 000 Keime. Um die Keimzahl zu reduzieren, setzte man Wasserstoffperoxid ein. Letzteres wurde an drei verschiedenen Stellen des Brüdensystems ? direkt hinter der Sprühtrocknung und jeweils vor den Wassertanks ? zudosiert. Obwohl pro Tag ca. 200 kg Wasserstoffperoxid eingesetzt wurden, konnte die Keimzahl nicht reduziert werden.

Abhilfe schaffte der Einsatz von Chlordioxid. Dazu installierte man eine Bello-Zon-Anlage zwischen der Sprühtrocknungsanlage und den Kaltwassertanks. Kurz vor dem Tank erfolgt die Dosierung des Chlordioxids über einen Bypass an der Zulaufleitung.

Die Chlordioxid-Anlage ist mit der Sprühtrocknungsanlage steuerungstechnisch verbunden. Zusätzlich überwacht eine Durchflußkontrolle den Strom des Bypasswassers. Fließt trotz laufender Sprühtrocknung kein Bypasswasser, ist eine Chlordioxid-Dosierung unmöglich. Kontinuierlich erfolgt eine Entnahme und Überwachung der Proben aus dem Kaltwassertank. Zu diesem Zweck wurde ein Durchlaufgeber (Typ DLG III A) eingebaut, in dem sich eine pH-, Redoxpotential sowie eine Chlordioxidmeßzelle befinden. Die pH-Meßzelle erfaßt Schwankungen des pH-Wertes, die aus wechselnden Milchqualitäten resultieren.

Das Redoxpotential ist ein Maß für die Oxidationskraft. In dieser konkreten Anwendung zeigt es die Desinfektionskraft der Chlordioxid-Lösung an. Die Meßzelle überwacht das Redoxpotential des Brüdenwassers, die von der Clordioxid-Konzentration abhängt. Das Redoxpotential muß zwischen 700 bis 800 mV liegen.

Die Dulcotest-Meßzelle überwacht die Chlordioxid-Konzentration im Brüdenwasser (Abb. 3). Die in einem Edelstahl-Schaltschrank eingebauten Meßverstärker für den pH-Wert, das Redoxpotential und die Chlordioxid-Konzentration zeigen die Meßwerte über LCD-Anzeigen an und sind mit Alarmgrenzkontakten versehen. Alle drei Meßwerte werden kontinuierlich gemessen und auf einem Punktschreiber aufgezeichnet. Weicht einer der drei Meßwerte von den eingestellten Grenzwerten ab, wird Alarm ausgelöst, wobei das Überschreiten des Redox- bzw. Chlordioxid-Grenzwertes sofort die Chlordioxid-Dosierung unterbricht. Zusammen mit der Kontrolle des Bypass-wassers ist somit eine sehr hohe Betriebssicherheit der Chlordioxid-Anlage gegeben. Die in der BelloZon-Anlage untergebrachten Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen, beispielsweise eine Dosierüberwachung, Gebindeleermeldung sowie eine automatische Absaugeinrichtung, runden den hohen Sicherheitsstandard ab und sorgen für einen sicheren Anlagenbetrieb.

Der Einsatz von Wasserstoffperoxid zur Entkeimung von Brüdenwasser weist u.a. folgende Nachteile auf:

? unzureichende Keimreduzierung,

? Einsatz großer Wasserstoffperoxidmengen,

? eine automatische Steuerung und Überwachung ist schwierig.

Anders die Situation beim Einsatz von Chlordioxid: Wie Versuche zeigten, ist bereits eine Konzentration von 0,6 bis 0,8 mg/l für eine zuverlässige Entkeimung des Brüdenwassers ausreichend. Diese Untersuchungen wurden auch durch die Erfahrungen in der Molkerei bestätigt. Die Chlordioxid-Konzentration im Kaltbrüden-Tank lag bei 0,68 mg/l. Nach der Verwendung des Kaltbrüdens als Kühlwasser im Warmbrüden-Tank betrug die Konzentration noch 0,15 mg/l, wobei die Keimzahl gleich Null war. Nach etwa drei Monaten war die Qualität des Brüdenwassers gleichbleibend gut, so daß man es an Stelle von Frischwasser zum Auspritzen von Rohmilchtanks verwenden konnte. Dadurch konnten pro Tag 30 m3 Wasser eingespart werden. Wie Abbildung 4 zeigt ist die Herstellung von Chlordioxid mit der Bello-Zon-Anlage und der anschließende Einsatz als Entkeimungsmittel auch unter betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten günstiger als die Verwendung von Wasserstoffperoxid.

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Roland Strauch, Bernhard Baumgärtner