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IM FOKUS | In situ-Elektrolyse APPLIKATIONEN Desinfektionsmittel durch Elektrolyse vor Ort erzeugen Die Elektrochemische Aktivierung (ECA)-Technologie wurde in der Ausgabe 2/2021 der Getränke! Technologie & Marketing vorgestellt. In diesem Artikel werden die Applikationen betrachtet sowie ein Vergleich zu Alternativen aufgezeigt. Grundlagen hierfür sind die Auswertungen der Bachelorarbeit „Applikationsbereiche eines mittels In situ Elektrolyse hergestellten Desinfektionsmittel (NADES 2.0) in einer Brauerei“, die in Zusammenarbeit der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf und der aquagroup AG verfasst worden ist. Von JONATHAN LEHNER, B. Eng. in Brau- und Getränketechnologie, Technischer Vertrieb, aquagroup AG A us Salz , Wasser und Strom erzeugen ECA-An lagen eine Natriumhypochlorit- Lösung (NaOCl), die eine desinfizierende Eigenschaft besitzt. Hierfür gibt es unterschiedliche Verfahren. Die aquagroup AG hat vor einigen Jahren die Membranzellelektrolyse (erzeugt: 200 ppm NaOCl) durch die Einkammernzellenelektrolyse ersetzt. Hierbei entsteht in der Elektrolysezelle bis zu 6.000 ppm Natriumhypochlorit (entspricht 0,6 % NaOCl; Natriumhypochlorit ist erst ab 5 % ein Gefahrstoff). Durch diese Umstellung konnte die mitgebrachte Salzfracht um den Faktor 6 reduziert werden, dies impliziert ein deutlich geringeres Korrosionsrisiko. Weiterhin wurde dadurch der Chlorat-Wert um zwei Drittel gesenkt. Korrosion und Chlorat spielen in Lebensmittel- und Getränkebetrieben eine immense Rolle. Nachdem diese Technologie keinerlei Gefahrstoffe benötigt oder produziert, ist es möglich, eine ECA- Anlage direkt am Ort der Applikation (zum Beispiel Füllerei, Gär- und Lagerkeller) zu installieren. Die Verlegung von langen Rohrleitungen, beispielsweise in über Genera tionen gewachsenen Betrieben, kann so vermieden werden. Applikationen Nach einer Ortsbesichtigung und gemeinsamen Standortdefinition mit dem Kunden, werden die Appli kationen definiert und die aquagroup ECA-Anlagen installiert. Nun kann das in situ generierte Natriumhypochlorit (genannt NADES 2.0) eingesetzt werden. Die Dosierung in den einzelnen Applikationen erfolgt automatisch und wird durch eine Mess- und Regeleinheit gesteuert. Gesamtwasserbeaufschlagung In vielen Brauereien befinden sich Chlordioxidanlagen, um den Bereich des Gesamtwassers keimfrei zu halten und damit im Betrieb Kreuzkontaminationen zum Beispiel durch kontaminiertes Prozesswasser zu verhindern. Diese Applika tion kann auch durch eine ECA-Anlage abgedeckt werden. Die Gesamtwasserbeaufschlagung mit einer ECA-Anlage ist eine Anwendung im Trinkwasserbereich, dies bedeutet, dass sich zwischen 0,1 - 0,3 ppm Natriumhypochlorit nach der Aufbereitung im Wasser befinden dürfen. Die maximale Zugabe von 1,2 ppm NaOCl ist in der Aufbereitung erlaubt. Ein positiver Nebeneffekt der Entkeimung des Gesamtwasser ist, dass sich der Biofilm in den Rohrleitungen abbaut und Neuaufbau verhindert wird. Ein Biofilm ist immer ein Indikator für Problemstellen aus hygienetechnischer Sicht. Tankdesinfektion / CIP Eine Beaufschlagung mit vor Ort produzierten Natriumhypochlorit erlaubt auch Gär- und Lagertanks zu desinfizieren. Hierbei gibt Tabelle | Auswertung Spülwasserproben Anzahl der Spülwasserproben es zwei unterschiedliche Varianten. Entweder es wird nur das Spülwasser beimpft, um Kontaminationen durch dieses zu vermeiden oder ein Desinfektionsschritt wird eingebaut, der die Spülschritte reduziert. Hierzu wurde im Rahmen der Bachelorarbeit eine Studie ausgewertet, bei der ein Desinfektionsschritt mit Natriumhypochlorit eingebaut wurde, um das vorher verwendete Desinfektionskombiprodukt zu ersetzen. Zur Auswertung wurden dann die Befunde in den Spülwasserproben verglichen: Das Ergebnis war, dass die Befunde um 16,8% gesunken sind (siehe: Tabelle). Flaschenwaschanlage In der Flaschenwaschanlage wird das Produkt einer ECA-Anlage ebenfalls eingesetzt, dadurch werden die Kaltwasserspülzonen keimfrei gehalten. Die Beaufschlagung des Spülwassers vermeidet Kontaminationen der bereits gereinigten Flaschen. Füllerbedüsung Heißwasserschwallungen am Füller ist ein bewährtes Mittel, um diesen zwischen den Füllprozessen von Keimen zu befreien. Die Heißwasserschwallungen sind immer mit Füller-Standzeiten verbunden. Dazu kommen die energetischen Anzahl der Proben mit Befund Prozent mit Befund Vor NADES (05.2009) 188 40 21,3 % Mit NADES (05.2010) 178 8 4,5 % 30 | Getränke! 03 | 2021
IM FOKUS | In situ-Elektrolyse Kosten, um das Wasser auf Temperatur zu bringen (siehe Abb. 1). Ein Praxisversuch untermauert die oben beschriebene These: Die gesetzten Ziele waren die Standzeiten zu vermeiden, um 72 Stunden am Stück zu produzieren, sowie die Füllerhygiene nachhaltig zu verbessern (siehe Abb. 2). Der Betrieb von 72 Stunden am Stück wurde dadurch mit einer verbesserten Füllerhygiene gewährleistet. Abb. 1 Füllorgane Verschließer Einlaufstern Verschließer Kühlturm Jede Brauerei benötigt Kälte. Hierfür werden zum Betrieb der Kälteanlagen oftmals Kühltürme verwendet. Kühltürme bzw. Verdunstungskühlanlagen sind in den letzten Jahren durch erhöhte Legionellen- Lasten ins Rampenlicht geraten. Nach den Legionellose-Fälle in Ulm im Jahr 2010 und Warstein im Jahr 2013 wurde die 42. Bundesimmissionsschutzverordnung (42. BImSchV) ins Leben gerufen und trat 2017 in Kraft. Die Richtlinie 2047-2 des VDIs (Verein Deutscher Ingenieure) gilt hierbei als Stand der Technik. Ein möglicher Legionellen-Befall in Kühltürmen stellt für die Allgemeinheit ein potenzielles Risiko dar. Seitdem sind alle Betreiber von Kühltürmen verpflichtet, diese frei von Legio nellen zu halten. Hierfür werden oft Biozide als Kanisterware verwendet. Diese werden üblicherweise durch eine zeitgesteuerte Stoßdosierung in das System gespeist. Bei diesem Verfahren wird abgeschätzt, welche Biozid-Menge für die Abtötung der Legionellen notwendig ist. Ein Eintrag von Organik aus der Umgebung sowie eine höhere Keimlast im Sommer kann dadurch Abb. 2 | Befunde der Gesamtkeimzahl bei den Probenahmestellen 100 80 60 40 20 0 [%] Prozentualer Anteil der Befunde der 17 Probenahmestellen aber oft nicht abgedeckt werden. Durch die kontinuierliche Messung und Überwachung der chemischen und physikalischen Parameter des Kühlwassers, kann das In situ (vor Ort) generierte NADES 2.0 ereignisgesteuert eindosiert werden. Das Kühlturmmanagement von der Erzeugung des Biozids bis zur Dosierung ist dadurch automatisiert. Die Messaufzeichungen dienen als Nachweis gemäß 42. BImSchV. Ledig lich die vierteljährlichen mikrobiellen Untersuchungen müssen noch durchgeführt werden. NA- DES 2.0 wirkt nachweislich gegen die in Kühltürmen vorkommenden Krankheitserreger und beseitigt das potenzielle Risiko durch Legionellen. Fazit Im Rahmen der Bachelorarbeit sollte eine Chlordioxidanlage durch eine ECA-Anlage ersetzt und die vor HWS nach HWS mit NADES 01.2007 mit NADES 03.2007 Ein-/Auslaufstern Füller Wirtschaftlichkeit beider Anlagen verglichen werden. Aufgrund der Corona-Pandemie konnte dieser Vergleich nur theoretisch durchgeführt werden. Die Daten für die Berechnungen hat eine mittelständische Brauerei zur Verfügung gestellt. Nachdem in den Anschaffungskosten kein signifikanter Unterschied feststellbar war, wurden die Betriebsund Wartungskosten ebenfalls in Betracht gezogen. Hierbei sind die hohen Wartungskosten sowie die hohen Kosten der Verbrauchsmedien von Chlordioxidanlagen aufgefallen. Bei einem entsprechenden Wartungspaket für die ECA-Anlage der aquagroup AG (jährliche Wartung) könnten die Wartungskosten um ein Drittel gesenkt werden. Die Kosten für Verbrauchsmedien im Vergleich zur Chlordioxidanlage können auf diese Weise um 98 % reduziert werden. Dies ist auf die günstigen Verbrauchsmedien (Salz, Wasser und Strom) für eine ECA- Anlage zurückzuführen. Das Fazit der Wirtschaftlichkeitsanalyse im Rahmen der Bachelorarbeit zeigt anschaulich, dass man nicht nur eine Chlordioxidanlage komplett durch eine ECA-Anlage ersetzen kann, sondern auch das erzeugte Natriumhypochlorit ( NADES 2.0) für weitere Applika tionen (zum Beispiel bei der Füllerbedüsung) verwenden kann. Darüber hinaus kommt es mit dieser Methode zu einer Kostenersparnis. Mehr Informationen www.aquagroup.com Auslaufband Grafiken: aquagroup Getränke! 03 | 2021 | 31
