CN102233347A

CN102233347A - 用于循环清洗或冲洗水、特别是冲洗机水的方法和设备

Info

Publication number: CN102233347A
Application number: CN2011101130210A
Authority: CN
Inventors: 迪克·舒尔; 弗洛里安·哈克尔; 迪克·舒拉弗
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2010-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-11-09
Also published as: DE102010028487A1; EP2385021B1; EP2385021A1; BRPI1101719A2; US20120018375A1

Abstract

本发明涉及用于循环清洗或冲洗水、特别是冲洗机水的方法和设备。一种用于循环清洗或冲洗水、特别是冲洗机水的方法，以及用于执行该方法的相应装置。为了减少用水量，提出了：首先利用第一反渗透系统过滤水，然后向透过物提供以杀菌或消毒方式作用的添加剂，将含有添加剂的透过物用作清洗或冲洗水，以及至少使使用后的清洗或冲洗水的一部分与反渗透系统尤其是第一反渗透系统中的浓缩物混合，随后借助于第二反渗透系统过滤该混合物。

Description

用于循环清洗或冲洗水、特别是冲洗机水的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于循环清洗或冲洗水特别是冲洗机水(rinser water)的方法和设备。

背景技术

在食品容器、特别是瓶的清洗或冲洗过程中，产生大量废水。在图4中，结合冷无菌灌装中的PET瓶或者玻璃瓶的冲洗特别说明了这种情况。利用微生物敏感的饮料和产品的冷无菌灌装，在无需添加任何食品防腐剂并且无需热灌装的情况下，可实现食品的长耐久性。在该处理中，在灌装容器或者瓶之前通过消毒用冲洗机利用消毒溶液冲洗容器或者瓶。此后，已灭菌的瓶可被输送到灌装机，被灌装并封闭。为了冲洗，原水(rawwater)首先被输送到反渗透系统并被脱盐。在反渗透中形成的浓缩物被排出并输送到污水部(sewer)。透过物(permeate)在如下的卫生中心(hygiene center)被处理并且最终被供给到冲洗机，其中，在该卫生中心中，透过物与消毒剂混合，并且可选地与表面活性剂混合。冲洗机中所使用的冲洗机水的一部分也被输送到污水部。另一部分仍用于对封闭盖进行消毒并且随后被排出到污水部中。

在该处理中，产生大量废水。因此，从经济的和环境的观点出发，相应方法是非常不利的。

在洗瓶机中，也产生大量的废水，从而不必要地增加处理成本

发明内容

从该情况出发，本发明的目的在于提供一种用于循环清洗或冲洗水、特别地是冲洗机水的方法和设备，从而以简单的方式根本上减小废水量。

根据本发明，通过如下方案来实现该目的。

根据本发明的一个方面，一种用于循环清洗或冲洗水、特别是冲洗机水的方法，包括如下步骤：

a)借助于第一反渗透系统过滤水，

b)使步骤a)中产生的透过物与以杀菌或消毒的方式作用的添加剂混合，

c)将含有所述添加剂的透过物用作清洗或冲洗水，

d)使使用后的清洗或冲洗水的至少一部分与反渗透系统尤其是所述第一反渗透系统的浓缩物混合，以及

e)借助于第二反渗透系统过滤步骤d)中产生的混合物。

根据本发明的另一方面，一种用于进行上述方法的设备，所述设备具有：

用于过滤原水的第一反渗透系统；

混合用装置，其用于使所述第一反渗透系统中产生的透过物与以杀菌或消毒方式作用的添加剂混合，以产生冲洗或清洗水；

冲洗或清洗装置，其用于冲洗或清洗食品容器，特别用于冲洗或清洗瓶；

收集容器，其用于接收使用后的冲洗或清洗水的至少一部分和来自反渗透系统尤其是所述第一反渗透系统(1)的浓缩物；以及

第二反渗透系统，其用于过滤来自所述收集容器的混合物。

因此，根据本发明，在处理中，冲洗机以及反渗透系统产生的废水流不再被排出而是被收集和以一定比例混合。这里，比如过乙酸或者其分解产物乙酸形式的酸性添加剂等添加剂可与反渗透系统的浓缩物中所含的盐反应，从而例如生成乙酸盐。由此，可使添加剂成为能通过膜技术分离并能通过下游的反渗透系统除去的形式。由此，如冲洗机水等使用后的清洗或冲洗水以及浓缩物、即来自反渗透系统的含盐水不再流失而能够被有效地再利用。与现有技术相比，结果减少了大约40％至60％的废水。

为实现简单的处理管理，有利的是，来自步骤a)的过滤水的反渗透系统的浓缩物与使用后的清洗或冲洗水结合。但是，在较大的系统或者若干个系统部分中，另一反渗透系统的浓缩物也可以被添加到使用后的清洗或冲洗水中。

根据优选实施方式，添加剂是酸性添加剂。

因此，在步骤e)中从反渗透系统中的混合物所获得的透过物有利地返回到循环中并且可被再次用于清洗或冲洗。在该情况中，该透过物可返回到步骤b)之前、步骤b)期间或者步骤b)之后，即返回到透过物与添加剂混合之前、混合期间或混合之后。由于从一开始，可将更少的原水输送到步骤a)中的第一反渗透系统，并且由于通过对使用后的清洗或冲洗水或者浓缩物的回收获得透过物的剩余量，必然会相应地产生更少的透过物，所以该循环获得特别有利的处理管理。因此，反渗透系统可相应地具有更小的尺寸。可节约原水。这样获得如下优点：体积流量比供给到系统的原水的体积流量大的液体可被供给到冲洗或清洗用装置、即冲洗机。

根据优选实施方式，清洗或冲洗水是用于在冷无菌灌装中冲洗瓶、特别是PET瓶的冲洗机水。有利地，酸性添加剂例如包括多元羧酸或其衍生物，有利地包括过乙酸。可能的衍生物对于本领域技术人员是公知的并且可从诸如过氧酸酯或者二元羧酸过氧化物(dicarboxylic acid peroxides)等相应的处理水添加剂中选择。诸如过乙酸等多元羧酸存在于乙酸和过氧化氢之间平衡中。通过添加浓缩物，例如乙酸随后可反应以生成乙酸盐。由此，即使用诸如反渗透系统等传统的水处理方法也不能除去的过氧酸、特别是过乙酸可通过随后的反渗透而被分离。

有利的是，在步骤b)中，即当浓缩物与使用后的冲洗或清洗水结合时，额外地供给原水。通过额外地添加原水，清洗或冲洗水中的酸可被进一步稀释，另外，可补偿处理循环中的损失。通过向混合物添加原水，来自第一反渗透系统的浓缩物的量与使用后的清洗或冲洗水的量的一定比率可被调节。

根据优选实施方式，使用后的冲洗机水的步骤d)所述的一部分与反渗透系统的浓缩物混合，而其它部分即剩余部分用于进一步的消毒，特别用于封闭盖消毒或者瓶消毒或者灌装机外部消毒。由此，已被使用的冲洗机水可用于例如封闭盖消毒，随后仅被排出。由此，仅损失在瓶的冲洗过程中带走的水以及用于诸如封闭盖消毒等进一步消毒的水。

根据特别优选的实施方式，对使用后的清洗或冲洗水或者这些水的混合物进行多相催化。这里，例如利用银催化该溶液，从而显著地加速添加剂的分解反应。借助于催化剂，例如可明显地加速过氧化氢的分解。由于例如过乙酸存在于过氧化氢与乙酸平衡中，并且反应受质量作用定律的影响，所以，通过过氧化氢的催化分解，反应朝向乙酸进行，从而加速过乙酸的分解并且最终也加速乙酸盐的生成。该催化方法的优点在于在反应中不消耗额外的化学物质(还原剂)。另外可容易地分离固体催化剂。

根据本发明的设备包括用于过滤原水的反渗透系统。另外，例如在卫生中心，设置用于使反渗透中产生的透过物与添加剂混合由此产生冲洗或清洗水的装置。另外，该设备包括用于冲洗或清洗食品容器、特别是瓶的冲洗或清洗装置。设置收集容器，使用后的冲洗或清洗水的至少一部分以及来自反渗透的浓缩物可被收集于该收集容器中，由此使例如过乙酸成为可通过膜技术分离的形式。最后，设置另一反渗透系统，该反渗透系统过滤来自收集容器的混合物，由此产生可被再用于冲洗或清洗装置的透过物。

为此，该设备具有用于使来自反渗透系统的透过物返回的返回管路。

根据优选实施方式，设备还具有多相催化用反应器，该多相催化用反应器被配置成使得可对使用后的清洗或冲洗水或者使用后的清洗或冲洗水与浓缩物的混合物进行多相催化。如果对混合物进行多相催化，则反应器还可包括收集容器。反应器还可被配置在收集容器的下游。

根据优选实施方式，冲洗或清洗装置是用于在冷无菌灌装中冲洗瓶的冲洗机。有利地，在该冲洗机之后布置另一消毒装置，特别是利用冲洗机中使用的冲洗机水的一部分对封闭盖进行消毒的封闭盖消毒装置、或者对瓶的外表面进行消毒的瓶外部消毒装置、或者对灌装机的外表面进行消毒的灌装机外部消毒装置。

另外，设备包括供给管路，可经由该供给管路将原水供给到收集容器。

最后，该设备有利地包括透过物收纳部，可使透过物经由返回管路返回到透过物收纳部。有利地，来自反渗透装置的透过物也可被引入到用于使原水脱盐的该透过物收纳部。

附图说明

下面将参考附图更为详细地说明本发明。

图1示意性地示出根据本发明的第一实施方式的设备的结构。

图2示意性地示出根据本发明的第二实施方式的结构。

图3示意性地示出本发明的第三实施方式的结构。

图4示意性地示出现有技术。

具体实施方式

将结合冷无菌灌装中的瓶(PET瓶)的冲洗来特别说明本发明。利用微生物敏感的饮料产品的冷无菌灌装，在无需添加任何食品防腐剂并且无需热灌装的情况下，可实现食品的长耐久性。在该处理中，以未封闭状态输送的容器或者瓶通过消毒用冲洗机用消毒溶液冲洗，即它们的表面被洗刷。随后，灭菌后的瓶可被输送到灌装机，被灌装并封闭。

该设备包括原水供给部6，可经由该原水供给部6供给例如自来水等原水。另外，该设备包括反渗透系统1，借助于该反渗透系统1，原水被过滤或者脱盐，使得水的导电率优选地低于10μS/cm²。反渗透系统经由管路9与卫生中心10连接，在该卫生中心10中，如酸性添加剂形式的消毒剂，可选地以及表面活性剂以与来自反渗透系统1的透过物P 1的量成比例的方式被添加。还可使用非酸性的杀菌剂。但是，将用酸性添加剂说明下面的实施方式。卫生中心10可包括透过物收纳部11，在该透过物收纳部11中可中转性地收纳透过物。由此产生的清洗或冲洗水(这里是冲洗机水)可从卫生中心10或者透过物收纳部11被供给到冲洗或清洗装置2(这里是冲洗机2)，用于冲洗食品容器(这里特别地是PET瓶)。

冲洗机2可是灌瓶车间(plant)的一部分，该灌瓶车间还包括灌装机和封闭机。虽然这里没有示出，但是已灭菌的容器或者已灭菌的瓶可被供给到灌装机并且经由适当的输送部件被灌装。在封闭机中，随后通过施加已被预先消毒的封闭盖而封闭容器。为此，有利地是，所述设备具有例如封闭盖消毒装置3的形式的另一消毒装置，该另一消毒装置将在冲洗机2中使用的冲洗机水施加到封闭盖。来自消毒装置3的使用后的冲洗机水可经由管路18被供给到污水部(sewer)4。消毒装置还可以以瓶外部消毒用装置或者灌装机外部消毒用装置的形式存在。

另外，提供管路12，浓缩物(含盐溶液)可经由管路12从反渗透系统1被输送到收集容器5。使用后的冲洗机水还可经由管路13被供给到收集容器5。管路19从收集容器引出至另一反渗透系统7，来自收集容器5的混合物可经由反渗透系统7过滤。浓缩物K2可经由管路15被供给到污水部4。然后，来自反渗透系统7的透过物P2可经由返回管路8返回以再次用于冲洗机2。这里，返回管路8可在用于将透过物与酸性添加剂混合的装置10的上游、例如在管路9内、或者在装置10的下游在管路部17内、或者在装置10、11中、例如在透过物收纳部11中，将透过物P2供给到透过物P 1。透过物P2以如下方式返回是重要的：透过物P2可再次用作冲洗机2中的消毒剂。

另外，该设备包括管路14，来自原水供给部6的原水可经由管路14被输送到收集容器5。

下面将参考图1更加详细地说明本方法。

首先，来自原水供给部6的原水以例如4.5m³/h等一定的体积流量被供给到反渗透系统1。但是，供给到反渗透系统1的原水仅是冲洗用总共所需原水的一部分。如下面将更为详细地说明的那样，供给到反渗透系统1的水量与总共所需水量C的差经由管路14(即，经由收集容器5)供给到系统。

因此，清洗或冲洗处理所需的原水总量C由供给到反渗透系统的原水与供给到使用后的清洗或冲洗水与浓缩物的混合物的原水构成。

在该具体实施方式中，2.25m³/h的原水被供给到收集容器5，从而获得6.75m³/h的供给的原水总量。在现有技术中，对于同等的处理必须供给15m³/h，从而产生8.25m³/h的差。这获得54.97％的节约。

在反渗透系统1中原水被相应地过滤或脱盐，使得导电率优选地小于10μS/cm²。这里，产率在75％和85％之间，即15％至25％的原水成为浓缩物。透过物P 1经由管路9被供给到卫生中心10，以在卫生中心10处与消毒剂混合。这里，透过物P1的体积流量是3.6m³/h。

在该实施方式中，透过物P1被供给到透过物收纳部11。消毒剂以在数量上成比例的方式被供给到透过物P1，并且可选地表面活性剂也被供给。作为表面活性剂，例如非离子表面活性剂是适合的。表面活性剂的浓度可在直到1000ppm的范围内。

过乙酸作为消毒剂特别适合用于冲洗瓶。从下面的式1可得出，过乙酸(PES)存在于乙酸与过氧化氢(WPO)之间的平衡中。

式1：

浓度在2.5％和40％之间的平衡态过乙酸可购买到。关于数量，对每升透过物P1添加例如500ppm至3000ppm的过乙酸。

为产生清洗或冲洗溶液，经由管路8额外地供给透过物P2，其中如后面将说明地那样获得透过物P2。酸性添加剂(这里为过乙酸)与透过物P1一起或者单独地添加到透过物P2。另外，可将透过物P2供给到已被添加酸性添加剂(这里为过乙酸)的透过物P1，从而调节期望的浓度。

结合过乙酸说明本示例。但是，等同地，其它的过氧酸或者衍生物也适合。可能的衍生物对于本领域技术人员是公知的，并且可从诸如过氧酸酯或者二元羧酸过氧化物等相应的处理水添加剂中选择。

然后，得到的冲洗机水被供给到冲洗机2。在冲洗机2中，食品容器或瓶由冲洗机水从内部和外部弄湿、即冲洗，由此被灭菌。如已说明的那样，随后，已灭菌的瓶被输送到灌装机。

12m³/h的冲洗机水量被供给到冲洗机2。使用后的冲洗机水被收集并且其至少一部分(例如10m³/h)经由管路13被供给到收集容器5。来自反渗透系统1的浓缩物在此以0.9m³/h的体积流量经由管路12被供给到收集容器5。这里，根据原水成分，对于本情况，浓缩物的量与冲洗或清洗水的量的混合比例如在1至10的范围内。因此，原水还经由管路14被引导到收集容器5中。这里，原水的体积流量为2.25m³/h。

初始处理条件被调节成使得收集容器5中的充填水平上升到一定的水平，从而在收集容器5中滞留一定的滞留时间，例如30-120分钟，以允许酸性添加剂与浓缩物中的盐反应。从而，在收集容器中，过乙酸或者乙酸可与浓缩物K1中的盐反应，以生成可通过膜技术分离的乙酸盐。浓缩物中的盐是例如乙酸钙或者碳酸氢钙。浓缩物中的盐浓度是原水中的盐浓度的大约6至8倍。

然后，该混合物在此以13.15m³/h的体积流量被供给到另一反渗透系统7。由于过乙酸现已成为可分离形式，所以其可通过反渗透系统被过滤掉，其中浓缩物K2随后经由管路15被供给到污水部4，这里其体积流量为4.6m³/h。反渗透的产率在此在60％-70％的范围内，这意味着待过滤液体的30％-40％作为浓缩物被排出。

冲洗机所使用的剩余的冲洗机水例如被用于封闭盖消毒，其中这里2m³/h的冲洗机水被供给到封闭盖消毒装置。封闭盖消毒装置3中所使用的冲洗机水20随后还以2m³/h的体积流量被引导到污水部4。其余的冲洗机水也可供给到另一消毒装置3然后被排出，而不是被供给到封闭盖消毒装置。由此，6.6m³/h的总量B被引导到污水部。在瓶的冲洗期间或者在封闭盖的消毒期间，产生0.15m³/h的夹带水。夹带水与被引导到污水部的废水的量的总和与所供给的原水的量对应。A+D＝C。

如上所述，来自反渗透系统7的透过物P2在此经由管路8以8.55m³/h的体积流量被再次返回用于冲洗。由此，产生被供给到透过物收纳部11的12.15m³/h的总透过物流。

这产生了如下的优点：与供给到系统的原水相比，更大体积流量的液体可被供给到冲洗或清洗用装置，即被供给到冲洗机2中。

经由反渗透系统7还分离出表面活性剂。

图2和图3示出本发明的其他实施方式。除了还设置有多相催化用反应器16之外，这些实施方式与图1所示的实施方式对应。多相催化用反应器16可如图2所示地设置于管路13，使得可对使用过的清洗或冲洗水进行多相催化。如图3所示，多相催化用反应器16还可被布置成使得可对使用后的清洗或冲洗水与浓缩物的混合物进行多相催化。反应器16还可以包括收集容器(未示出)。反应器例如包括反应容器、用于反应溶液的至少一个供给管路和至少一个排出管路。这里，利用固定催化剂进行催化。由此，如果例如采用固定床反应器，则可促进或者省略反应后所需的催化剂分离。例如，银适于用作多相催化剂。具有大表面的银(例如，颗粒状材料)可快速分解多元羧酸及其衍生物、有利地分解过乙酸。从下面的式2和式3可得出，过乙酸进行温度依赖性分解反应。

式2：

2C₂H₄O₃→2C₂H₄O₂+O₂

式3：

2H₂O₂→2H₂O+O₂

通过采用催化剂可加速分解。如从式1可得出，过乙酸是乙酸与过氧化氢的反应产物。该反应受到质量作用定律的影响。通过过氧化氢的催化分解，反应朝向左侧进行。催化处理的优点在于在反应中不消耗额外的化学物质。通过采用多相催化用反应器，由于与浓缩物一起比较快速地形成乙酸盐，所以朝向可通过膜技术分离的形式的反应可被加速。另外，过氧化氢完全分解为水和氧的反应也被加速。在反应器中的滞留时间可为例如1至300秒。

在图2和图3所示的实施方式中，利用高纯度的颗粒状的银催化相应的溶液。

结合作为冲洗或清洗装置的冲洗机说明了本发明。但是，来自反渗透系统的浓缩物与杀菌剂或消毒剂特别地与含有酸(优选为有机酸)的清洗或冲洗废水的结合的本发明也适用于随后配置的其它冲洗或清洗装置，而非冲洗机2。这意味着本发明同样适用于例如在瓶清洗机等中冲洗和清洗食品容器或瓶。

Claims

1.一种用于循环清洗或冲洗水、特别是冲洗机水的方法，包括如下步骤：

a)借助于第一反渗透系统(1)过滤水，

b)使步骤a)中产生的透过物(P1)与以杀菌或消毒的方式作用的添加剂混合，

c)将含有所述添加剂的透过物用作清洗或冲洗水，

d)使使用后的清洗或冲洗水的至少一部分与反渗透系统尤其是所述第一反渗透系统(1)的浓缩物(K1)混合，以及

e)借助于第二反渗透系统(7)过滤步骤d)中产生的混合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂是酸性添加剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤e)中在反渗透中获得的透过物(P2)在步骤b)之前、步骤b)期间或者步骤b)之后返回到循环中并且被再用于清洗或冲洗。

4.根据权利要求1至3中至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，所述清洗或冲洗水是用于在冷无菌灌装中冲洗瓶的冲洗机水，特别地，在步骤b)中所添加的酸性添加剂包括多元羧酸或其衍生物，有利地包括过乙酸。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，额外地供给原水。

6.根据至少权利要求4所述的方法，其特征在于，在冲洗之后，使用后的冲洗机水的步骤d)中所述的一部分与反渗透系统尤其是所述第一反渗透系统的浓缩物混合，而另一部分用于进一步消毒，特别用于封闭盖消毒、瓶外部消毒或者灌装机外部消毒。

7.根据权利要求1至6中至少一项所述的方法，其特征在于，对使用后的清洗或冲洗水或者使用后的清洗或冲洗水的混合物进行多相催化。

8.一种用于进行根据权利要求1至7中的至少一项所述的方法的设备，所述设备具有：

用于过滤原水的第一反渗透系统(1)；

混合用装置(10，11)，其用于使所述第一反渗透系统(1)中产生的透过物(P1)与以杀菌或消毒方式作用的添加剂混合，以产生冲洗或清洗水；

冲洗或清洗装置(2)，其用于冲洗或清洗食品容器，特别用于冲洗或清洗瓶；

收集容器(5)，其用于接收使用后的冲洗或清洗水的至少一部分和来自反渗透系统尤其是所述第一反渗透系统(1)的浓缩物(K1)；以及

第二反渗透系统(7)，其用于过滤来自所述收集容器(5)的混合物。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，该设备还包括返回管路(8)，所述返回管路(8)用于使来自所述第二反渗透系统(7)的透过物返回，从而该透过物能够被再用于冲洗或清洗所述食品容器。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括多相催化用反应器(16)，所述多相催化用反应器(16)被配置成使得能够对使用后的清洗或冲洗水或者使用后的清洗或冲洗水与所述浓缩物的混合物进行多相催化。

11.根据权利要求8至10中的至少一项所述的设备，其特征在于，所述冲洗或清洗装置(2)是用于在冷无菌灌装中冲洗瓶的冲洗机。

12.根据至少权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备还包括另一消毒装置(3)，所述消毒装置(3)利用所述冲洗机中使用的冲洗机水的一部分运转，其中所述消毒装置(3)特别地是封闭盖消毒装置(3)、瓶外部消毒装置或者灌装机外部消毒装置。

13.根据权利要求8至12中的至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括供给管路(14)，经由所述供给管路(14)能够将原水供给到所述收集容器(5)。

14.根据权利要求8至13中的至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括透过物收纳部(11)，来自所述第二反渗透系统(7)的透过物(P2)能够经由所述返回管路(8)返回到所述透过物收纳部(11)中。