DE4221487C2 - Verfahren zur Entkeimung mittels Druck und Ultraschall - Google Patents
Verfahren zur Entkeimung mittels Druck und UltraschallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entkeimung eines
biologisch kontaminierten stückigen bis pulvrigen Stoffes,
z. B. Lebensmittel, Gewürze oder
Krankenhausabfall.
Die DE-OS 39 34 500 beschreibt ein Verfahren zur Entkeimung
von Gewürzen mittels Ultraschall in einem Mikrowellenfeld.
Bei Krankenhausabfällen wird der Autoklav verwendet, der
bei 100 bis 150°C und bei hohem Druck arbeitet. Vor allem
Flüssigkeiten werden auf diese Weise sterilisiert, jedoch
müssen ein hoher Arbeitsaufwand und lange Totzeiten beim
Entleeren, Beschicken und Aufheizen in Kauf genommen
werden.
Andere Möglichkeiten der Dekontamination sind die
Bestrahlung mit UV-, Röntgen- oder Gammastrahlung, wobei
der UV-Strahlung die größte Bedeutung zukommt.
Sie wird zur Teilentkeimung von Räumen eingesetzt,
chemische Mittel, wie Ethylenoxid oder β-Propiolacton
haben sich bei der Sterilisation von Nahrungsmitteln,
Pharmaka, Geräten und Apparaten bewährt, jedoch sagt
man ihnen karzinogene Wirkung nach.
Flüssigkeiten werden in Autoklaven oder durch
Pasteurisierung (5-10 min. Erhitzung auf 75°C bis
80°C) oder Tyndallisieren (an drei aufeinanderfolgenden
Tagen je 30 min. Erhitzung auf 100°C) sterilisiert.
Durch trockene Hitze werden Bakterien erst bei höheren
Temperaturen und länger anhaltender Einwirkung
abgetötet als durch feuchte Hitze. Glasgeräte, Pulver
und Öle werden daher zwei Stunden bei 160°C in einem
Trockensterilisator entkeimt.
Thermolabile Substanzen enthaltene Lösungen entkeimt
man am bequemsten durch Filtration. Je nach Porengröße
des Filters können einem dabei jedoch z. B. Viren
entgehen.
Ultraschall weist Frequenzen über 20 000 Hz auf. Er
wird bereits auf den verschiedensten Gebieten
eingesetzt. Seine stark dispergierende Wirkung hilft
bei der zumindest teilweisen Vermischung sonst nicht
mischbarer Stoffe, wie H2O und Benzol. Seine
ausfällende Wirkung wird zur Entnebelung von Flughäfen
und Reinigung von Abgasen ausgenutzt. Hochpolymere
Stoffe, wie z. B. Rohrzucker, werden unter der
Einwirkung von Ultraschall zerspalten (hier: in
Monosaccaride), Wasser bildet freie H2O2-Radikale. In
der Medizin wird Ultraschall sowohl zur Therapie durch
Erwärmen oder Massage als auch in der Diagnostik
eingesetzt.
Die meisten der oben angeführten
Dekontaminationsverfahren sind ungeeignet für die
Entkeimung von Abfallstoffen oder Lebensmitteln,
entweder, weil sie einen zu großen Aufwand erfordern,
wenn sie in größerem Maßstab durchgeführt werden
sollen, oder weil sie unerwünschte Nebeneffekte auf das
kontaminierte Material haben. Pasteurisieren und
Tyndallisieren bewirken keine vollständige
Dekontamination. Bestrahlung oder Behandlung von
Lebensmitteln mit chemischen Stoffen, wie Propiolacton
ist meistens wenig sinnvoll.
Bei der Verwendung von Druckgefäßen war bisher eine
Temperaturerhöhung nur durch Wärmeleitung möglich,
wodurch eine über die Zeit ungleichgemäße Erwärmung und
damit ungleichmäßige Beeinflussung über die Temperatur
erfolgte. Im schlechtesten Fall können bei
temperaturempfindlichen Produkten die äußeren Bereiche
bereits geschädigt sein, wogegen die inneren Bereiche
noch unzureichende Temperaturen für eine Entkeimung
aufweisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Verfahren vorzustellen, das eine Dekontamination eines
Ausgangsmaterials erreicht, wobei alle Bereiche des
Materials möglichst gleichzeitig und gleichmäßig
besonders schonend dekontaminiert werden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
Dabei werden die verunreinigenden Keime durch hohe
Drücke (1000-10 000 bar) in Kombination mit
Ultraschallwellen und Mikrowellen abgetötet und das
Ausgangsmaterial so sterilisiert.
Das Grundprinzip dieses Verfahrens liegt in dem
Phänomen, daß bei hohen Drücken (1000-10 000 bar)
biologische Strukturen, also auch Mikroorganismen, so
stark beeinflußt werden, daß eine teilweise oder
vollständige Entkeimung der Materialien, die dem Druck
ausgesetzt wurden, erfolgt.
Dies wird erreicht, indem die unter Hochdruck stehenden
Stoffe mit Ultraschall bestrahlt werden. Die hohen
Drücke führen zu einer starken Komprimierung des
Stoffes (das Volumen von H2O wird um etwa 10%
reduziert). Hierdurch sind ideale Bedingungen für eine
sehr gute Leitung von Schallwellen, auch im
Ultraschallbereich gegeben. Eine durch entspannte
Materialien entstehende Dämpfung der Ultraschallwellen
wird vermieden. Zusätzlich zum Druck entfalten sich die
destruktiven Eigenschaften des Ultraschalls.
Die Wirkung des Verfahrens wird in der Bildung von H2O2
aus H2O, einem starken Oxidationsmittel und somit
Zellgifts, sowie dem Auftreten von hohen
Beschleunigungskräften und dem Phänomen der Kavitation
erklärt. Hierunter versteht man die Bildung und
nachfolgende, schlagartige Kondensation von Dampfblasen
mit Temperaturen bis zu 3000°C. Es kommt zu starken
Druckstößen, erheblicher Schallbestrahlung und einer
mechanischen Zerstörung von festen Teilchen in der Nähe
eines Kavitationsereignisses.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den
Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.
Es hat sich gezeigt, daß der Einsatz von Mikrowellen,
d. h. Wellen mit Wellenlängen unter 10 cm, eine, auf die
Aufwärmung zurückzuführende, zusätzliche keimtötende
Wirkung hat.
Durch die Kombination von Mikrowellen, Ultraschall und
hohem Druck lassen sich die einzelnen Parameter
materialverträglich optimieren, wobei eine Entkeimung
unter schonenden Bedingungen erreicht wird. So wird die
nachgewiesene, keimreduzierende Temperaturerhöhung
durch Einsatz von Mikrowellen eine gleichmäßige und
schnelle Erwärmung ermöglichen, die gleichzeitig eine
gute Regelung zuläßt, vgl. dazu insbesondere DE 36 39 412 A1.
Claims (8)
1. Verfahren zur Entkeimung eines biologisch
kontaminierten stückigen bis pulvrigen Stoffes,
mittels Ultraschall, dadurch gekennzeichnet,
daß der kontaminierte Stoff
einem Druck von höher als 1000 bis höher als
10 000 bar und dem Ultraschall ausgesetzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stoff zusätzlich
einem Mikrowellenfeld ausgesetzt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein
stückiger Stoff vorher zerkleinert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Stoff gleichzeitig durch den hohen Druck
brikettiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der
Stoff zusätzlich einer Röntgen-, Gamma- oder
UV-Strahlung ausgesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß
vorher eine Befeuchtung des Stoffes mit einer
Flüssigkeit erfolgt, deren Siedepunkt <100°C liegt; vorzugsweise mit vorerhitztem
Glyzerin.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß hinterher ein
Abtrennen des Glyzerins erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Glyzerin im
Kreislauf geführt wird.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE4221487A Expired - Fee Related DE4221487C2 (de) | 1992-06-27 | 1992-06-27 | Verfahren zur Entkeimung mittels Druck und Ultraschall |
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1992
- 1992-06-27 DE DE4221487A patent/DE4221487C2/de not_active Expired - Fee Related
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