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Das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung betrifft ein physikalisches Verfahren, welches sekundär chemisch-physikalische Prozesse auslöst, für den Wasch-Einsatz bei bestimmten Lebensmitteln wie Obst, Sprossen-/Keimlinge, Salate – generell Gemüse in unterschiedlichen Formen, aber auch in der Fleisch- und Geflügelindustrie wie für Schlachtkörper z. B. für Hähnchen und Würste oder auch Mozzarella-Kugeln u. v. a. m. gedacht ist. Das Verfahren zielt besonders ab auf die Eliminierung bzw. Inaktivierung von gram-negativen Keimen wie z. B. Pseudomonaden, Legionellen, Campylobacter, Enterobaktrien auch E. coli, Salmonellen usw. die Verderbnis-Erreger sind – aber auch andere Keime werden inaktiviert. Das Verfahren ist vorzugsweise für Produkte geeignet, die bei einer Waschung durch Wasser in Abhängigkeit von der Kontaktzeit nur bedingt sehr kleine oder keine Mengen von Wasser selbst aufnehmen.
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Bisherige Techniken – als Stand der Technik – einer Desinfektion von Lebensmitteln setzen nach K. H. Wallhäusser (Praxis der Sterilisation Desinfektion und Konservierung) Autoklavieren, Dampf-Sterilisation, ultra hohe Erhitzung (UHT) oder Pasteurisation, Strahlenpasteurisierung wie UV- oder Gamma-Strahlung, Begasung, Ultraschall, hochfrequente Wechselfelder, Darstellung von anorganischen Bioziden wie Ozon, Chlordioxid oder HOCl durch unterschiedliche Verfahren oder auch Einsatz von Desinfektionsmitteln wie organische Wirkstoffe. Die Liste der Verfahren mit allen Varianten ist lang. Es bestehen zahlreiche Patente.
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Nachteil dieser Technologien sind teilweise hoher apparativer Aufwand oder hohe Energiekosten, sowie oft entscheidend durch hohe Zehrung keine ausreichende Desinfektion. Auch sind viele Verfahren z. B. Silberdesinfektion nicht direkt auf Lebensmitteln anwendbar, da nicht zugelassen. Auch eine Desinfektion mit Chlor-Derivaten ist in Europa, wie im Gegensatz zu den USA, nicht zugelassen.
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Bei Waschverfahren die eine Inaktivierung von Keimen an der Oberfläche von Produkten herbeiführen sollen, werden die Ziele kaum oder nur schlecht erreicht.
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Lösungen von Stoffen in z. B. Trinkwasser zur Desinfektion unterliegen einer bestimmten Zulassung, die bei Trinkwasser genau definiert ist und für aktives Chlor z. B. in Form von unterchloriger Säure (HOCl) nur in Konzentrationen von 0,1 bis 0,3 ppm (mg/l) eingesetzt werden darf. Das bedeutet prinzipiell, dass nur Trinkwasser nach der Trinkwasser-Verordnung (TVO) bei der Waschung von Keimlingen, Salaten, Würstchen usw. eingesetzt werden darf. Es besteht generell die Gefahr, dass Stoffe die sich im Wasser befinden in das Lebensmittel aufgenommen werden können oder auch wenn der Kontakt zu Wasser zu lange besteht, Wasser selbst in das Produkt aufgenommen werden kann. Darum sind Stoffe die nicht zugelassen sind oder Konzentrationen von zugelassenen Stoffen die ein Limit übersteigen unzulässig.
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Oft kommen auch biozide Stoffe zum Einsatz, die sofort bei Kontakt mit organischem Material gezehrt werden oder in zu hoher Konzentration selbst eine Reaktion mit dem Wachgut eingehen können, was unerwünscht ist.
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Da sich oft Biofilme auf Oberflächen von Lebensmitteln befinden, die relativ schlecht in kurzer Zeit ablösbar bzw. abbaubar sind und organische Stoffe gleichzeitig eine hohe Zehrung von Desinfektionsstoffen beinhalten, kann nur eine Methode zum Einsatz kommen, die diese Schwierigkeit lösen kann. Besonders bei Schnittsalaten, wo Zellsaft ausläuft ist eine Desinfektion und Reduktion von Keimen auf maximal etwa 10 bis 100 Keime/ml bzw. g nur mit 5 Waschstufen von jeweils 5 Minuten Dauer in einer Konzentration von 200 ppm aktives Restschlor erreichbar war. Hierbei leidet die Textur des Salats der zu welch wird und zu stark nach Chlor riecht und damit ungeniessbar wird. Ausserdem ist diese Konzentration an Chlor im Wasser in Deutschland unzulässig. Selbst bei Sprossen, die in gleicher Weise behandelt wurden und als intakte Pflanze kein Zellsaft absondert, sieht das Ergebnis gleich aus.
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Das vorgeschlagene Verfahren hat die Aufgabe unter Einhaltung der gesetzlichen Auflagen, wie Trinkwasserverordnung eine Keimreduktion herbeizuführen, welche das Lebensmittel in Qualität und Geschmack nicht beeinflusst aber die äussere mikrobielle Kontamination deutlich in kurzer Zeit reduziert bzw. entfernt. Diese Keimreduktion wird in der Anwendung und Ausführung nur durch die Textur, Konsistenz, Form, Art des Lebensmittels beeinflusst oder beschränkt bzw. wie lange eine Kontakt mit Wasser besteht.
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Als Lösung der Aufgabe werden mehrere physikalische, unterschiedliche Effekte miteinander kombiniert. Das Waschgut wird hierbei erstmals direkt durch elektromagnetische Felder geführt. Die Effekte sind:
- 1 Generierung von Desinfizenzien im Rohrsystem z. B. HOCl in erlaubter Konzentration nach TVO, die aber permanent – in situ – im Durchfluss erzeugt werden;
- 2 Generierung von kurzlebigen Radikalen, wie Hydroxylradikale zur CSB-Absenkung in-situ
- 3 Generierung von elektromagnetischen Feldern in bestimmter Frequenz, die Einfluss auf Mikroben haben, z. B. 50 Hz;
- 4 Nutzung der elektromagnetischen Felder als abgeschwächte Form einer Elektroporation/Elektropermeation die Poren von Bakterien generieren und Desinfizenzien schneller eindringen lassen;
- 5 Nutzung der elektromagnetischen Felder, um das Membranpotential von Mikroben – vorzugsweise gram-negativer Keime zu verändern bzw. den physiologischen Status der Bakterien zu verändern.
- 6 Recycling von Wasser unter Reduktion der Summenparameter von CSB, TOC, AOX etc. um eine erhöhte Menge pro Zeiteinheit – im Verhältnis von Kg Produkt zu Volumen von Wasser – zur Verfügung zu haben.
- 7 Erzeugung von Turbulenz im Wasser, um mechanische Scherkräfte, abrasive Arbeit einzusetzen oder Führung des Waschgutes im Gegenstrom.
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Diese Effekte überlagern sich teilweise, was zu einer Verstärkung führen kann.
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Im einfachsten Fall wird eine Waschapparatur eingesetzt, die mechanisch Einfluss auf das Waschgut nimmt – beispielsweise durch Turbulenz in einem Rohrsystem. Die geometrische Form kann aber auch anders z. B. trapezförmig ausfallen wie ein Bottich. Hier wird im Gegenstrom gefahren wobei Netze und Förderbänder eingesetzt werden können. Enthält das System, eine geometrische Form von Elektroden, wo ein Strom angelegt wird, werden permanent über die Zeit Desinfizenzien erzeugt, die CSB- und TOC-Gehalte im Waschprozess neutralisieren bzw. reduzieren.
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Es ist hierbei einsehbar und nachvollziehbar, dass unter Bedingungen eines erhöhten Wassereinsatzes und gleichzeitiger Anwendung von physikalischen Effekten welche Desinfizenzien produziert und die Reaktion als Inaktivierung von Mikroben erleichtert, im Resultat für eine Keimreduktion deutlich besser ausfällt. Eine sonst, im konventionellen Waschzyklus vorhandene Zehrung von Desinfizenzien, macht eine signifikante Keimreduktion unmöglich, zumal oft noch Waschwasser aus einer folgenden zweiten oder dritten Stufe ohne Clearing wieder in die erste Waschstufe rückgeführt wird. Weiterhin soll das Verfahren kostengünstig und umweltfreundlich arbeiten. Weiterer Hintergrund dieser Technologie ist die Beeinflussung des Membranpotentials, einer metabolisch aktiven Bakterien-Zelle. Dieses geschieht wie schon oben beschrieben durch Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung in einer Waschmaschine, wie z. B. ein Rohrsystem, wodurch bei entsprechender Anordnung von Elektroden ein elektrisches- und elektromagnetisches Feld einer bestimmten Feldstärke erzeugt wird.
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Ein neuer, bisher unbeachteter Effekt tritt bei Elektronen-Transfer im Wasser auf, der die polaren Effekte des Wassers selbst eliminiert und aufgrund der hohen erzeugten Elektronendichte – also ein Anstieg – einen erhöhten osmotischen Druck für Bakterien bzw. biologische Zellen erzeugt und diese zum Platzen bringen kann.
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Dieser Begriff ist in der Literatur als <electron-flooding> bezeichnet worden. Dieser Effekt tritt beim Einsatz von verschiedenen Elektroden auf.
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Beim Einsatz des vorgeschlagenen Verfahrens, würde bei einer Messung am Auslauf einer Wasch-Apparatur immer nur, die nach der Trinkwasserverordnung genehmigte Konzentration von z. B. HOCl zwischen 0,1 und 0,3 ppm registriert. Es gibt bei dem vorgeschlagenen Verfahren generell auch immer die Anwendung im Gegenstrom oder wie in einem Rohrsystem im Gleichstrom, zu arbeiten. Gram-negative Keime wie E. coli wurden unter den geschilderten Bedingungen in etwa 1 bis 5 Sekunden inaktiviert.
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Die geometrische Gestaltung einer Waschmaschine kann sehr unterschiedlich sein. Als weitere vorteilhafte Ausbildung, um apparative Möglichkeiten darzulegen, wird je nach Produkt eine Art Förderband oder auch Netz zum Transport des Produktes und einer mechanischen Bewegung durch die Waschmaschine gezogen, die in der Geschwindigkeit regulierbar ist. Hierdurch wird eine Entkeimung im Gegenstrom realisiert. Wird stationär gearbeitet ist auch eine Art von Trommel mit Segmenten eine mögliche Lösung z. B. zum Transport von Schnittsalat. Da ein Stromfluss im Waschbad bei Installation von Elektroden vorhanden sein muss, ist die Leitfähigkeit des Waschwassers in einem Level in mS/cm bei entsprechender Temperatur zu halten, damit eine Elektrolyse ablaufen kann.
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Hierbei kann es notwendig werden sehr wenig aber gut lösliche Salze, wie Natriumchlorid oder Natriumsulfat zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit einzusetzen, da Wasser später durch Zentrifugieren entfernt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist der Einsatz im Gleichstrom mit dem Waschgut ohne Förderbänder bzw. Netzen durch den Einsatz von Rohren. Das Waschgut mit Wasser wird zur Erzeugung eines Bodendruckes bei einer Förderhöhe von z. B. 2 bis 3 m durch einen Trichter in das Rohrsystem gebracht. Hier ist das Verhältnis von Waschgut zu Wasser entscheidend. Es wird etwa eine 10-fache Menge an Wasser in das System gebracht, wobei der Trichter mit Randspülung eine Turbulenz erzeugt, wobei eine abrasive Arbeit geleistet wird und sich das Waschgut mit dem Wasser gut mischt.
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Das Wasser wird mit leichtem Druck in den Trichter und somit Rohrsystem eingespeist, wobei eine Strömung im Rohrsystem entsteht, die stark genug ist Schnittsalate, Tomaten, Oliven u. v. a. m. durch das um 3 bis 5° geneigte Rohrsystem, zu transportieren.
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Das System würde ohne physikalische Effekte einer Elektrolyse in-situ nur durchschnittliche Werte einer Keimreduktion erreichen und ohne ein Recycling des Waschwassers in Echtzeit hohe Wasserverbrauche generieren. Das Rohrsystem kann beispielsweise bei einem Durchmesser von 15 cm etwa 20 bis 30 m lang sein, wobei diese Ausführung in Dopellbögen sehr kompakt übereinander angeordnet ist. Das Volumen zur Befüllung mit Wasser beträgt hier etwa 1,5 m3.
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Weitere Ausführungen können Rohre horizontal anordnen, wobei der Neigungswinkel zum Rohrende hin etwa 3% betragen kann, um das Wasser besser ablaufen zu lassen. Je nach Produkt kann sich der Durchmesser vom Rohrsystem auch verändern und die Länge variieren bis z. B. zu 70 m Rohleitungslänge mit entsprechend höherem Wasservolumen.
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Das System wurde zur signifikanten Keimreduktion von Gemüse (z. B. verschiedene Blattsalate, Wurzelprodukte, Oliven, Tomaten usw.) oder auch Obstprodukte wie Äpfel, Trauben, usw. konzipiert. Diese Behandlung erzielt eine Keimreduktion von etwa maximal 100 Keime/ml bzw. g gegenüber jetzt eier Million Keime/g und steigert damit die Haltbarkeit (shelf life) und somit die Qualität von Convenience-Produkten. Bei infektiösen Keimen wäre die Keimgrenze bis zu 1000 bzw. 10'000 Keimen schon oft zu hoch und bei geschwächtem Immunsystem oft tödlich.
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Das Prinzip der Anlage ist gekennzeichnet durch ein Röhrensystem mit einem Innendurchmesser von vorzugsweise 100 bis 150 mm. Der Durchmesser wird deshalb gewählt, um die Spannung und Stromstärke möglichst in einem günstigen, für Menschen ungefährlichen Gleichstrom-Niedervolt-Bereich, zu halten. Die zwei Elektroden werden in Opposition angeordnet und nehmen etwa zwei Drittel der Fläche des Innendurchmesser bzw. Fläche ein. So angeordnet, dass diese genau gegenüberliegend ein homogenes Kraft-Feld ausbilden, das den gesamten Querschnitt der Rohrleitung ausfüllt. Damit kann auch die Salinität bzw. Leitfähigkeit geringer gehalten werden, die in einem gewissen Mass vorhanden sein muss, um eine entsprechende Feldstärke bzw. Stromdichte in mA/cm2 bzw. A/m2 zu erreichen. Die Anordnung von Rohren mit entsprechender Strömung bietet allein schon einen Vorteil, da das Waschgut permanent benetzt wird – also in wässriger Phase ist. Der weitere Vorteil ist das es zu Verwirbelungen – Turbulenz kommt und damit eine mechanische Ablösearbeit von Mikroben an der Waschgutoberfläche geleistet wird.
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Das Waschprodukt durchläuft hierbei durch ein elektrisch-magnetisches Feld, wodurch eine Stimulation der Bakterien bzw. Mikroorganismen auftritt, wobei im Überschuss – aber nach TVO – HOCl in 0,1 bis 0,3 ppm eine Inaktivierung der Mikroorganismen leichter hervorruft.
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Das vorher in einem externen Waschschritt von Partikeln gereinigte Produkt wie Gemüse oder Obst wird in einen Trichter als Mischung von Wasser mit Produkt in einem optimierten, bestimmten Verhältnis übergeben. Das Wasch-System wird mit elektrolytisch behandeltem Trinkwasser (nach TVO) beschickt und transportiert im Rohrsystem aufgrund der Oberfläche des Waschguts, des spezifischen Gewichtes und der Flussgeschwindigkeit bzw. Strömung in m/s das Waschgut durch das Rohrleitungssystem. Feiner Sand würde, wenn nicht vorher abgetrennt, durch die Rohrleitungen nicht gut transportiert werden. Die oberhalb oder seitlich angebrachten Rotations-Düsen am Kopf des Trichters, spülen das Produkt schonend und zuverlässig in das System ein. Es kann auch ein Gestell mit einer Vormischung spitz zulaufend mit Neigung dem Trichter vorgeschaltet werden. Hier wird Produkt und Wasser schon vorgemischt bevor es in den Trichter gelangt.
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Danach durchströmt das Produkt die gesamte Rohrlänge und wird in einer Wasserphase strömend zum Auslass gefördert. Eine Wasserrutsche übergibt z. B. das Produkt auf ein Austrage-Band oder Vibrationssieb. Die flexible Kontakt- und Verweilzeit des Produkts im Röhrenwaschsystem ist beispielsweise zwischen 1 und 5 Minuten einstellbar durch die Strömungsgeschwindigkeit von z. B. unter 0,15 m/s oder Länge des Rohrsystems. Das Rohrsystem ist modular aufgebaut und kann Platz sparend als Standard-Lösung oder auch als Anpassung in bestehende Salatlinien flexibel integriert werden. Alle Rohrleitungen sind mittels Verschraubungen zur mechanischen Reinigung einfach und schnell demontierbar. Das anfallende Waschwasser wird nun durch Einsatz eines speziellen Multicyclons eines Herstellers aus Australien (Walco Ltd.) von groben Schmutzpartikeln befreit und anschliessend durch ein Scheibenfilter mit einer Ausschlussgrösse von 5 micron filtriert, bevor es in einen elektrolytischen Reaktor einer Elektrokoagulation unterworfen wird. Hierbei werden alle Summenparameter wie CSB und TOC etc reduziert. Es wird vom Metallhydroxid abgetrennt und anschliessend in einer Ultrafiltrationseinheit quasi wieder Trinkwasserqualität erzeugt, welches wieder in den Prozess, nach Abkühlung eingesetzt werden kann.
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Besonderen Wert wird auf die Ausführung einer Waschmaschine gelegt, die aus einem biokompatiblen Stoff wie z. B. Polyethylen (PE) bzw. PP bestehen soll. Es soll kein Edelstahl zum Einsatz kommen, da ein Stromfluss nur zwischen den Elektroden erlaubt ist. Der menschliche Körper, wenn ein Stromfluss stehend von der Hand bzw. Arm durch das Standbein erfolgt, hat einen Widerstand von etwa 1 K Ohm und die menschliche Haut eine Durchschlagsspannung von etwa 250 Volt. Wenn eine Leitfähigkeit durch z. B. Zusatz von reinem Kochsalz oder Natriumsulfat auf Werte von 1 bis 20 mS/cm gebracht wird, genügen schon 10–30 Volt Spannung um ein elektrische Feld aufzubauen. Je nach Grösse der Elektrodenfläche, die in einem gewissen Abstand in der Waschmaschine installiert sind, werden 10 bis 100 Ampere benötigt, welches einer Leistung von etwa 1000 bis 2000 Watt entspricht. Die angelegte Spannung wird vorzugsweise kaum 24 Volt je übersteigen, kann aber den Erfordernissen angepasst werden.
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Bei vielen Anwendungen spielt der Effekt der hohen Salinität/TDS-Wert eine Rolle, da ein osmotischer Schock Mikroorganismen beeinflusst. Auch können hierbei in Kochsalzlake gehaltene Produkte wie Oliven oder Mozzarella bei der Entkeimung im Durchlauf im Salzgehalt gemindert werden. Es entfällt hier also eine Salzaddition.
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Da die Niedervoltgleichspannung relativ gering ist wird diese durch die geltenden Vorschriften gedeckt, welches zu einem einfacheren Umgang mit dem System führt. Die Konstruktion der Waschmaschine wird aber durch Vorkehrungen, die dem Stand der Technik entsprechen z. B. VDE-/CE-Norm abgesichert, wobei FI-Schutzschalter, Berührungsschutz-Schalter der Abdeckung des Bades und anderen Sicherungsmethoden zum Einsatz kommen. Die Elektroden bestehen aus ganz unterschiedlichen Materialien.
- A DSA-Elektroden mit Titanträger und Mischoxiden (Ir- oder Ru-Oxid):
- B Edelstahl-Platten unbeschichtet z. B. V2A mit 50 Hz, AC-Mode;
- C Titan-Platten oder Tantal-Platten oder platiniertes Titan.
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Diese Materialien erfüllen in Reaktion und Anordnung im System unterschiedliche Aufgaben. Sollen korrosionsbeständige Materialien wie Titan, Platin, Gold nur elektromagnetische Felder erzeugen mit bestimmter Frequenz von z. B. 50 Hz, liefern die katalytisch beschichteten DSA-Elektroden z. B. HOCl. Hingegen reagieren die Edelstahlelektroden vorzugsweise unter Strom-Pulsung oder AC-Betrieb bei 50 Hz und liefern Radikale wie Hydroxylradikale, die mit der Matrix Wasser reagieren und den CSB-Wert absenken, wobei auch Mikroben inaktiviert werden.
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Es steht also nicht allein die Inaktivierung von Mikroben durch Auschaltung des des Membranpotentials im Vordergrund, da metabolisch inaktive Keime, wo das Membranpotential Null (0) mV beträgt, keine weitere Zellteilung mehr erlaubt. Auch bei Vorhandensein von nur wenig Desinfizenzien wie HOCl tritt zusätzlich eine Lyse ein, wobei die Stimulation der Zellmembranen durch beschriebene Effekte erfolgt und diese Reaktion erleichtert. Durch diese Vorgehensweise entfallen der Zusatz von organischen, bioziden Stoffen, die eine Keiminaktivierung erreichen sollen oder die Anwendung von höheren Konzentrationen von anorganischen Bioziden, die in Deutschland nach der Trinkwasserverordnung nicht erlaubt sind.
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Untersuchungen haben ergeben, dass früher oder später eine Resistenzbildung von Keimen durch organische Biozide auftreten kann oder das Stoffe, die nur in erlaubter Konzentration nach der Trinkwasserverordnung nicht ausreichen, um Keimlinge bzw. Sprossen oder auch Salate wirksam in Richtung Keimfreiheit, zu behandeln.
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Es gilt als bekannt, dass natürlich auch Resistenzen durch anorganische Biozide wie z. B. Chlor auftreten können. Dieses passiert aber kaum oder sehr selten, da die Kill-Kinetik zu schnell abläuft und in Kombination mit elektromagnetischen Feldern noch schneller abläuft. Darum gelingt eine Entkeimung mit der vorgeschlagenen Technologie besser.
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Bei der Inaktivierung von Keimen in alten, klassischen Vorgehensweisen, wurde das Membranpotential von Keimen völlig ausser Acht gelassen und bisher keine Technologie eingesetzt, die dieses wirksam nutzte.
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Ausser dem Elsteril-Verfahren (PEF) welches für Fruchtsäfte eingesetzt wurde und mit sehr hohen Spannungen und Stromstärken arbeitet und eine Elektropermeabilisierung einsetzt mit Verfahrensparametern zum Abtötungserfolgs bei einer elektrischen Feldstärke von ca. 5–50 kV/cm und einem Elektroenergieeintrag von ca. 20–200 kJ/kg.
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Um eine Wäsche mit Trinkwasser allein von Schnittsalaten optimal durch zu führen sind folgende genannte Faktoren wichtig. Da bei der Wäsche an Schnittstellen Zellsaft, Zucker, Farbstoffe etc. austreten können, erhöht sich der CSB- und TOC-Wert.
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Folgende Tabelle zeigt ein Beispiel der CSB-Werte Beispiel einer 2-stufigen Wäsche
| Produkt | Waschstufe 1 | Waschstufe 2 |
| Pariser-Misch-Salat | 900 mg/l | 320 mg/l |
| Endividien | 185 mg/l | 64 mg/l |
| Mischsalat | 273 mg/l | 110 mg/l |
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Man sieht aus diesem Beispiel einer klassischen Wäsche nur mit Wasser, dass sich bei der Wäsche nach jeder Waschstufe der CSB-Wert und später festgestellt, auch der TOC-Wert in etwa gleichem Masse reduziert wird. Die Werte nehmen etwa um ein Drittel (1/3) je Waschstufe ab. Das bedeutet, dass die eine gemessene Bakterienzahl als TVC (total viable count) bzw. GKZ (Gesamtkeimzahl) in den ersten zwei Waschstufen nur geringfügig reduziert wird – etwa ein Zehntel bis ein Fünftel – bei gleicher Temperatur von 5°C und 5 Minuten Kontaktzeit. Es ist bekannt, dass die Resultate einer Keimreduktion nur mit Wasser allein bei einer mehrstufigen Wäsche kaum oder gerade zwei Log-Stufen erreichen, da Wasser selbst keine biozide Wirkung besitzt.
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Weiter entscheidend ist natürlich die mechanische Bewegung der Waschmaschine und das Verhältnis von Waschgut, Kg Salat zu Kg Wasser. Beim Einsatz von 100 ppm Chlor und einem Verhältnis von 6 zu 1 Wasser zu Waschgut, wurde bei klassischer Vorgehensweise, offenes Waschbad, nur eine Reduktion der Gesamtkeimzahl von 108 Keimen/ml auf 106 Keime/ml mit einer Waschstufe erreicht. Durch eine Hintereinanderschaltung von 5 Waschstufen mit je 200 ppm Chlor wurde eine Keimreduktion der Gesamtkeimzahl von etwa 108 auf 102 Keime erreicht, wobei das eingesetzte Wasser folgende Daten aufwies: TDS 97,2 mg/l; °dH = 5; COD = 25 mg/l; TOC 4 mg/l; pH = 7,9; Leitfähigkeit: 210 μS/cm bei 5°C. Deshalb sind Dauer der Waschung nach altem Vorbild mit zu hoher Kontaktzeit unzureichend.
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Die CSB-, TOC- und TDS-Werte unterscheiden sich produktabhängig sehr stark voneinander, wobei Erbsen kleine Werte aufweisen und Sprossen/Keimlinge kleine bis mittelgrosse Werte erreichen und Schnittsalate die höchsten Werte erreichen. Da nach klassischer Arbeitsweise durch Zusatz von bioziden Stoffen wie Chlor, Ozon, Chlordioxid in Wasser eine Lösung hergestellt wird, die dann appliziert wird, tritt in den ersten beiden Stufen schon eine zu hohe Zehrung dieser Biozide ein. Darum kann auch keine signifikante Entkeimung erfolgen.
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Nur durch Kombination einer nach TVO erlaubten Konzentration an bioziden Stoffen mit einer gleichzeitig in der Waschstufe implementierten Elektroden-Anordnung zum Aufbau eines elektrischen, elektromagnetischen Feldes, gelingt es die Gesamtkeimzahl in 2 bis 3 Waschstufen auf bessere Keimwerte, zu reduzieren. Nur unter Einbeziehung des HACCP-Konzeptes und Gesamtbedingungen einer fast sterilen Umgebung, welches den gesamten Prozess umfassen muss, gelingt eine Keimreduktion auf Werte um 100 Keime/ml.
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Beispiel einer Wäsche von Wiener-Würstchen mit dem vorgeschlagenen, neuen Verfahren. Eine Waschkammer (siehe .) mit einem Wasservolumen von 500 Litern aus Polypropylen gefertigt wird mit Elektroden ausgerüstet. Die Waschkammer wird permanent mit frischem Wasser, welches desinfiziert wurde nach TVO durchströmt. Es wird also im Gegenstromprinzip gearbeitet. Die Elektrode besteht aus Titan die mit Metalloxiden beschichtet ist eine typische DSA-Elektrode mit 2 mm Stärke und besitzt folgende Abmessungen in cm: 60 × 20. Die Salinität des Wassers wird durch Zugabe von Kochsalz auf Leitfähigkeitswerte von 1,57 mS/cm bei Raumtemperatur erhöht. Das Waschwasser wies eine Konzentration von 0,3 ppm Rest-Chlor auf.
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Es wurde eine Gleich-Spannung von 17 V angelegt wobei etwa 50 bis 100 Ampere gemessen wurden. Die Wäsche wurde statisch durch Einspeisung unter Druck durch Düsen von elektrolysiertem Frischwasser durchgeführt, wobei das Waschgut sich im Bassin wie ähnlich bei einer Flotation bewegte. Das Waschwasser wurde kontinuierlich erneuert, so dass immer eine Depotwirkung bei 0,3 ppm aktives Restchlor bestand. Die Aufrecherhaltung dieser Depotwirkung soll das Waschsystem gegen Reinfektion schützen.
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Nachgeschaltet befand sich ein Bassin, dass nur mit elektrolytisch behandeltem Trinkwasser befüllt wurde, um überschüssiges Kochsalz abzuführen. Dieses Wasser kann wieder recycelt werden, um es wieder im Prozess einzusetzen.
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Das Verhältnis von Waschgut zu Waschwasser betrug 1 zu 10. Es konnten nach der Behandlung maximal etwa 100 Keime pro g nachgewiesen werden. Die Batch-Arbeitsweise dauerte 5 bis 10 Minuten.
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Als weiteres Beispiel wurde eine Schnittsalatwäsche durchgeführt. Hier eignet sich besonders gut ein Röhrensystem wie in dargestellt wurde. Diese kontinuierliche Arbeitsweise geschieht unter Zuführung von Schnittsalat und Wasser durch einen grösseren Trichter, wobei das Waschgut mit leichtem Druck in das Röhresystem eingespült wurde. Bei 12,5 m3 Wasser pro Stunde mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Rohrlänge von ca. 18 m ergibt sich eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,96 m/s. Das Verhältnis von Waschgut zu Wasser beträgt im Durchschnitt 1 zu 10. Damit können in Abhängigkeit vom spezifischen Gewicht und Oberfläche des Salats 500 bis 1000 Kg pro Stunde Salat entkeimt werden. Das Waschwasser hatte eine Leitfähigkeit von 1,5 mS/cm bei 12,5°C. Die Konzentration an Desinfizenzien aktives Restchlor betrug 0,3 ppm.
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Als Ergebnis wurde eine Keimreduktion um 104 Keime/ml erreicht, wobei eine Keimkonzentration auf dem Waschgut von 10 bis 100 Keime/g erreicht wurde.
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Gute Werte einer Keimreduktion erhält man mit einem Verhältnis von 1:15 von Waschgut zu Wasser. Steigert man dieses Verhältnis und nimmt eine noch höheren Wasseranteil in einem Rohrsystem mit 15 cm Durchmesser und 20 m Länge wird nur eine geringfügige Keimreduktion verzeichnet. Üblicherweise nimmt man zwei DSA-Elektroden-Segmenten von je einem Meter und einer Edelstahlelektrode und zwei Titanelektroden – also insgesamt 5 Elemente mit einem Meter Länge.
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Wesentlich in Bezug auf ökonomische Gesichtspunkte ist eine Wasseraufbereitung nach dem Waschschritt wobei Feststoffe bzw. Partikel durch einen Filtratonsschritt entfernt werden und durch Elektrokoagulation und Desinfektion dieses Wasser in nahezu Echtzeit entkeimt und im CSB und anderen Werten abgesenkt werden kann. Das so behandelte Wasser entspricht in seiner Güte dem Trinkwasser und kann somit wieder in den Waschprozess eingespeist werden.
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Zeichnungserklärung
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Zeichnung 1
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Eine schematische Seitenansicht einer Waschmaschine gemäss einer Ausführungsform.
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Zeichnung 2
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Eine Darstellung von Zeichnung 1 Aufsicht von oben
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Zeichnung 3
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Eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Wanne in Trapezform
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Zeichnung 4
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Eine schematische Ausführungsform in Röhrenform
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Zeichnung 5
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Eine schematische Darstellung einer Waschmaschine in Röhrenform mit im Halbkreis integrierten Elektroden
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wand aus Kunststoff z. B. Polypropylen
- 2
- Elektroden
- 3
- Waschgut-Eintrag
- 4
- Wasser-Eintrag
- 5
- Trichter
- 6
- Rohrleitung für Produkt- und Wasserführung
- 7
- Flansch
- 8
- Produkt- und Wasser-Ausfluss
