Flaschenreinigung auf dem Prüfstand – Priv.-Doz. Dr.-Ing. Hartmut Evers

Aufgaben der Flaschenreinigung    Entfernung von Verschmutzungen Hierunter ist auch die Entfernung der Flaschenausstattung zu verstehen. Sanitation der Flaschen Bedeutet die möglichst weitgehende, über die Eliminierung von Kontaminationskeimen hinausgehende, Abtötung von Mikroorganismen. Spülen der Flaschen Entfernung der anhaftenden Reinigungslösung und deren Zusatzstoffe sowie Rückkühlung der Gebinde.

Flaschen- ausstattung Getränkereste Mineralische und Organische Verschmutzungen (Sand / Erde...) Papier/Fasern Scherben/Glas Lack Schwermetalle Aluminium Soda NaOH Reinigungsmittel: - Tenside - Additive - Entschäumer Jux-Bräu EXPORT Flaschen- ausstattung Folie Hals-, Rücken-, Bauchetikett Etikettenleim Fremdkörper Abwasser Frischwasser Schwaden Dampf Kondensat Wärme- abstrahlung gereinigte Flaschen

Richtwerte für Mindest - Laugetauchzeiten Nach DIN 8784 ist die Tauchzeit die Zeit vom Eintauchen einer Flasche in ein Weichbad bis zum Verlassen des Flüssigkeitsbades. Die Gesamttauchzeit ist als Summe aller Einzeltauchzeiten definiert, wenn mehrere Tauchbäder vorhanden sind. 1

An eine gereinigte Flasche werden in der Lebensmittelindustrie folgende Anforderungen gestellt Ø Frei von pathogenen, virulenten und getränkeverderbenden Keimen Frei von Flaschenausstattungs-Rückständen Geruchsneutral Glanzklar Frei von Rückständen der Reinigungsmittel Eine der Abfüllung angepaßte Abgabetemperatur Tropffrei Keine kristalline Ausfällungen; weder Innen noch Außen

Der Reinigungseffekt resultiert aus dem Zusammenwirken von sechs Faktoren

Partikel an der Oberfläche verankert oder durch Anziehungskräfte gehalten Glaswand Fettschicht feste Partikel Fasern Einzelne und viele feste Partikel mit Fett an die Oberfläche gebunden feste Partikel Kolloidschicht Partikel durch Kolloide an der Oberfläche verklebt Kristallschicht Homogene Schicht aus Bierstein oder ähnlichem

Zusammenhang zwischen Behandlungstemperatur und Ablösezeit Quelle: Diss. Rüppell, 1978

Temperaturverlauf in der Flaschenreinigungsmaschine Vorweiche 1 Vorweiche 2 Vorlauge Hauptlauge Laugespritzung Warmwasser 1 Warmwasser 2 Warmwasser 3 Frischwasser Behandlungszeit Temperatur °C 10 20 30 40 50 60 70 80

Glaskorrosion

Tauchen 1,5 Sekunden 3,0 Sekunden Spritzen Tensidreduzierung in der gereinigten Flasche Vergleich : Spritzen, Tauchen, Ultraschall pü = 0,8 bar NRW-Flasche Düsend. 3,5 mm Spritzen Tauchen Ultraschall Zeit [s] Vergleich der Düsendurchmesser pü = 0,8 bar NRW-Flasche 9 s Laugespritzung Restgehalt an Entschäumer [%] 1,5 Sekunden Wasserspritzung 3,0 Sekunden Wasserspritzung Düsendurchmesser [mm] 1

Frischwasser: Erforderlicher Frischwasserverbrauch und Resttensidmenge als Modellfunktion Frischwasser: 124 ml/Flasche (Helm u.a. 1996) 150 ml/Flasche (Strohn 2000) 170 ml/Flasche (80-90 ml/Flasche machbar) (Messer 1997) 150 ml/Flasche, sicherer 170 - 200 ml/Flasche (Evers 1998) Quelle: Schildbach, 2002 minimale, erforderliche Frischwassermenge Grenzwert Frischwasserverbrauch (mL) Resttensidgehalt mg/L Quelle: Pahl und Wöhler, 1999

Korrelation der Oberflächenspannung gegen den Resttensidgehalt in gereinigten Flaschen

Begrenzung des Wassersparens durch thermische Probleme Rückstände in den Flaschen Modellrechnung: Wärmeabfuhr Flaschen (0,5 l NRW): (30%) 0,4 kg/Fl. * 0,8 kJ/(kg*K) * 45 K = 14 kJ/Fl. Wärmeabfuhr Körbe etc.: (70%) 14 kJ/Fl. * 7/3 = 33 kJ/Fl. Gesamtwärmeabfuhr Spritzzonen: (100%) 14 kJ/Fl. + 33 kJ/Fl. = 47 kJ/Fl. erforderliche Wassermenge: 47 kJ/Fl. / 4,2 kJ/(kg*K) / 50 K = 224 ml /Fl. Quelle: Schildbach, 2002

Abhängigkeit der Frischwassermenge von der Abgabetemperatur Bezogen auf 0,5 L NRW- oder Ale-Flaschen

Verhalten der Etiketten in Lauge

Begrenzung des Wassersparens durch Kontrollen: optische Kontrolle (Halogenlicht) mikrobiologische Kontrolle Untersuchungen des Ausspülwassers auf - Fasern, - Alkalität und pH-Wert, - Oberflächenspannung - gelösten CSB, - nichtionische Tenside (Küvettentest). spezifische Rückstandsanalytik auf z.B. nichtionische Tenside (Pahl und Wöhler 1999) Rückstände in den Flaschen Sauberkeit der Flaschen: optisch sauber mikrobiologisch einwandfrei rückstandsfrei VLB- Dreisprung Quelle: Schildbach, 2002

Gleichgewichtskurve Schmutzkonzentration Verschleppung 10 ml/Fl. Schmutzkonzentration 100% Schmutzkonzentration c [g/l] Verschleppung 20 ml/Fl. Schmutzkonzentration 50% c = Konzentration des Stoffes im Bad [g/l] æ ö m 1 m = Masse des Stoffes pro Flasche [g/Fl] c × ç 1 - ÷ = v = Verschleppung [l/Fl] v ç v n ÷ è ø n = Anzahl der Flaschen e B B = Badinhalt in l e = Basis des natürlichen Logarithmus (=2,72) Flaschenanzahl n [Stück]

Ausspülverhalten . VF cIII VS cII c0 cI Frisch- Zone III wasser Lauge Zone III Zone II Zone I Frisch- wasser VF . VS cI cIII cII ciV c0 Ausspülverhalten VF = Frischwasserverbrauch ml/Flasche . VS = Verschleppungsvolumen ml/Flasche . C0 = Laugekonzentration 1% VF = VF . VS