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Desinfektion mit Wasserstoffperoxid spart Zeit und Energie

Schnelle Entkeimung
Desinfektion mit Wasserstoffperoxid spart Zeit und Energie

Bürkert_Desinfektionssystem_
Homogene und feine Aerosolbildung durch Zweistoffdüse: Wasserstoffperoxid und Luft sorgen für eine effiziente und sichere chemische Desinfektion Bild: Bürkert/Oleg Kozlovskyy – Shutterstock.com
In der Pharmaindustrie müssen Autoklaven, Filter und andere Komponenten schnell und zuverlässig entkeimt werden. Neben der thermischen hat sich dafür vor allem die chemische Desinfektion mit Natriumhypochlorit oder Wasserstoffperoxid etabliert. Bürkert hat für die Desinfektion mit Wasserstoffperoxid ein modulares System entwickelt, mit dem sich Zeit und Energie sparen lassen.

Bei der Produktion von zahlreichen Medikamenten und Heilmitteln sind sterile Bedingungen erforderlich. Da empfindliche Stoffe nicht erhitzt werden dürfen und die Erwärmung Zeit und Energie kostet, hat sich die chemische Desinfektion mit Natriumhypochlorit-Lösung oder Wasserstoffperoxid als praxisgerechtes Verfahren etabliert. Bürkert hat für die Entkeimung mit Wasserstoffperoxid ein modulares Desinfektionssystem entwickelt, das sich über weite Bereiche einstellen und durch austauschbare Komponenten an wechselnde Bedingungen anpassen lässt.

Desinfektion mit Wasserstoffperoxid

Die chemische Desinfektion beruht auf der Zerstörung organischer Strukturen, um Bioorganismen abzutöten. Bei Verfahren mit Natriumhypochlorit und Wasserstoffperoxid geschieht dies über eine Oxidation empfindlicher Moleküle. Beide Stoffe lassen sich als verdünnte, wässrige Lösung transportieren und lagern. Die leicht handhabbare Natriumhypochlorit-Lösung ist zum Beispiel der reaktive Bestandteil vieler Haushaltsreiniger. Bei der Hypochlorit-Desinfektion können aber unerwünschte chlororganische Moleküle als Abbauprodukte entstehen, die z. B. im Schwimmbad für den typischen Geruch verantwortlich sind. Daher geht der Trend weg von der Chlorchemie hin zu umweltfreundlicheren und hygienisch besseren Lösungen. Wasserstoffperoxid wird hier zum Mittel der Wahl, denn es zerfällt bei der Desinfektion in Wasser und hochreaktiven Sauerstoff. Der Sauerstoff oxidiert die organischen Komponenten ohne Geruchs- oder Geschmacksbeeinträchtigungen. Für eine intensive und lückenlose Desinfektion müssen beide Stoffe möglichst fein verteilt sein, am besten als Dampf. Wasserstoffperoxiddampf wirkt besonders stark ätzend und zytotoxisch sowie durch seine starke Toxizität gegenüber vielen Kleinstlebewesen desinfizierend. Auch organische Moleküle, die u. a. für Geruchs- oder Geschmacksbeeinträchtigungen sorgen, können durch die Oxidation mit dem freien Sauerstoff gut eliminiert werden. Bei geringeren Anforderungen genügt auch ein feiner Sprühnebel. Während Natriumhypochlorit zur Bildung von Ablagerungen neigt, verdampft Wasserstoffperoxid weitgehend rückstandsfrei.

So funktioniert die bisherige Lösung

Bei der heute üblichen Wasserstoffperoxid-Desinfektion wird eine ca. 30-prozentige Lösung über eine Peristaltikpumpe langsam auf eine Heizplatte gefördert, wo sie verdampft. Der Dampf wird über einen separat zugeführten Luftstrom in die zu desinfizierende Anlage befördert. Dieser Luftstrom wird dabei energieintensiv vorgeheizt, um den entstandenen Dampf nicht wieder abzukühlen und muss dabei stark genug sein, um den Dampf restlos auszutragen. Die Strömung soll dabei jedoch so schwach ausfallen, dass keine unverdampften Tröpfchen mitgerissen werden. In der Anlage registriert ein Sensor dann den eintreffenden reaktiven Dampf und startet den Beginn der Desinfektionszeit. Die Zeitspanne zwischen Start der Pumpe und Ansprechen des Sensors variiert je nach Anlage, verlängert aber in jedem Fall die Desinfektionsdauer. Da nur ein Sensor darüber informiert, ob die Pumpe für die Peroxidförderung angelaufen ist, kann die Fördermenge kaum geregelt werden. Bei einer größeren Förderbandbreite müssen weitere Pumpen mit anderer Fördermenge eingesetzt sowie Heizplatte und Luftstrom angepasst werden. Daher ist eine solche Lösung unflexibel und aufwendig.

Desinfektionssystem mit Steuerung

Für die Weiterentwicklung der Wasserstoffperoxid-Entkeimung beschritten die Experten von Bürkert neue Wege. Einerseits entkoppelten sie für ihr Desinfektionssystem die Stoffströme von Luft und Peroxidlösung, andererseits überarbeiteten sie die Gemischaufbereitung. Für eine gleichmäßige, reproduzierbare Prozessführung bei hoher Zuverlässigkeit kam noch eine ständige digitale Überwachung der geförderten Stoffströme und eine Sauerstoffblasenabscheidung hinzu. Alle Funktionen werden in Modulbauweise auf einer Plattform oder einem Rahmen montiert und sind sofort einsatzbereit.

Das flüssige, 30- bis 35-prozentige Wasserstoffperoxid wird durch Überdruck aus einem Edelstahlbehälter zu einem Liquid Flow Controler (LFC) mit Flüssigkeitsstromregler gefördert. So sind Startzeitpunkt und Fördermenge stets bekannt. Über einen Massendurchflussregler (MFC) wird die Zerstäuberluft für die Desinfektionströpfchen zudosiert. Beide Stoffströme erreichen getrennt eine Zweistoffdüse. Diese übernimmt statt der Heizplatte die Vernebelung der Flüssigphase. In ihrem Inneren tritt das Wasserstoffperoxid aus einer Düse aus, die wiederum von einer Ringspaltdüse umgeben ist. Die dort sehr schnell austretende Luft erzeugt im viel langsameren Flüssigkeitskegel eine Scherung, um kleinste Tröpfchen zu bilden. Das so aufbereitete, feine Aerosol wird bei Bedarf durch eine kurze Heizröhre verdampft und gasförmig in den zu desinfizierenden Raum geleitet. Da die Zweistoffdüse über einen weiten Bereich von Luft- und Flüssigkeitsmenge arbeitet und beide voneinander unabhängig geregelt werden können, sind verschiedene Durchsatz- und Zerstäubungsraten einstellbar.

Zeit und Energieersparnis

Da kleine Tröpfchen schneller verdampfen, ist weniger Heizenergie nötig als bisher. Zudem kann die Trägerluftmenge reduziert werden. Da der MFC 8746 und der LFC 8719 die Stoffströme von Anfang an überwachen und die Messwerte digital ausgeben, ist eine exakte Dokumentation der Zeitdauer und der tatsächlich eingesetzten Fluidmengen möglich. Damit die schnell ansprechenden LFC keine Sauerstoffblasen aus dem ausgasenden Wasserstoffperoxid registrieren, werden diese vor der Messung abgeschieden. Gemessen wird nur die reaktive Flüssigkeitsmenge. Der Sensor im Desinfektionsraum dient nur noch zur zusätzlichen Sicherheit. Die Startzeit wird auch ohne ihn sicher erkannt und liegt deutlich vor seinem Signal. In der Regel beträgt die Zeitersparnis gegenüber der herkömmlichen Lösung zwischen drei und fünf Minuten.

Das modulare Desinfektionssystem kann fertig aufgebaut geliefert werden. Die Bandbreite reicht von der Grundversion mit Vorratsbehälter, Controllern und Dosierventilen, den Rohrleitungen und der Zweistoffdüse mit Heizrohr und integrierter Spülung bis hin zu eingebauten Sicherheitseinrichtungen mit Aerosolnebelabsaugung, Sicherheitslichtschranken und anderen Bauteilen für einen störungsfreien Betrieb. Da sich die Zweistoffdüsen über einen weiten Durchsatzbereich anpassen lassen, eignen sich die Module für zahlreiche Anwendungen.

Bürkert Fluid Control Systems, Ingelfingen


Autor Johann Gunnesch

Systemingenieur,

Bürkert

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