FI115726B - Vesipitoisten liuosten desinfiointi - Google Patents

Description

115726

Vesipitoisten liuosten desinfiointi - Desinfektering av vattenhaltiga lösningar

Esillä olevan keksinnön kohteena on desinfiointi ja erityisesti sellaisten vesipitoisten liuosten desinfiointi, joita muodostuu elintarvikkeiden prosessointioperaatioiden 5 aikana, tai vastaavien liuosten, jotka sisältävät oleellisen konsentraation bakteerei-den ravintoaineita.

Kun elintarvikkeita prosessoidaan teollisesti, niistä monissa syntyy esimerkiksi soke-reiden tai vastaavien aineiden, jotka kykenevät toimimaan bakteereiden ravinteina, 10 mukaanlukien laktobasilleille ja termofiilisille basilleille, vesiliuoksia. Esimerkiksi valmistettaessa sakkaroosia sokerijuurikkaasta, juurikasleike on kosketuksessa vesi-liuoksen kanssa pitkähkön ajan korotetuissa lämpötiloissa, jotta sokerit voitaisiin uuttaa liuokseen. Prosessiin ja sokerijuurikkaan pinnalle tulee väistämättä bakteereita. Tämä kontaktiaika antaa siten erinomaisen tilaisuuden bakteereille lisääntyä; 15 laktobasillit voivat viihtyä vähemmän korotetuissa lämpötiloissa ja enemmän korotetuissa lämpötiloissa voivat viihtyä termofiiliset basillit, jolloin in situ muodostuu maitohappoa ja/tai muita epämiellyttäviä tai jopa toksisia aineita. Tämän jälkeen sokeriliuoksille suoritetaan puhdistus- ja kiteytysvaiheet. Sokeriteollisuus on täysin tietoinen näistä potentiaalisista ongelmista ja käyttää tällä hetkellä niitä vastaan 20 erilaisia biosideja. Näihin biosideihin kuuluvat ditiokarbamaatit ja formaldehydi. Vaikkakin niiden käyttöä on pidetty tehokkaana, niiden käytön salliminen elintar-;··; vikkeiden prosessoinnissa on asetettu kyseenalaiseksi. Formaldehydin käytön lisä- ongelmana on, että se voi antaa väriä sokerille ja pienentää näin sen arvoa ja/tai :*·*: lisää sokerin pesemiseen tarvittavaa pesumäärää, mikä lisää prosessointiaikoja ja : ; 25 myös voi lisätä sokeritappioita. Siten on toivottavaa löytää vaihtoehtoinen desinfi- ointisysteemi.

Prosessin, jolla valmistetaan sakkaroosia sokerijuurikkaasta, eräs niistä kohdista, johon on erityisen toivottavaa lisätä biosidia, on diffuusörit, so. se laitoksen osa, : !·. 30 jossa pilkotut ja pestyt sokerijuurikkaat saatetaan kosketukseen uuttoliuosten , , kanssa sakkaroosin uuttamiseksi. Tähän kohtaan lisätystä biosidista käytetään * t jäljempänä nimitystä "D-liuos". Toinen kohta, johon on toivottavaa lisätä biosidia, on ’ puristetun pulpin vedenkiertosysteemi, jossa osa juurikkaista uutetusta nesteestä 115726 2 erotetaan juurikkaista ja kierrätetään takaisin diffuusöreihin. Tähän kohtaan lisätystä biosidista käytetään jäljempänä nimitystä "PWC-liuos".

Eräs yhdisteryhmä, jota on ehdotettu käytettäväksi desinfiointiaineena, muodostuu 5 peroksikarboksyylihapoista, mukaanlukien peretikkahaposta. Sitä on käytetty tai ehdotettu käytettäväksi sokeriprosessiteollisuuden desinfiointiaineena Rolf Nystrand'in julkaisussa: Zukerind. 110 (1985) nro 8, s. 693-698, otsikko "Disinfectants in Beet Sugar Extraction". Nystrand'in ehdottama käsittelytapa muodostuu vain siitä, että käytetään yhtä ainoaa peretikkahappoliuosta, jossa 10 vetyperoksidin moolisuhde peretikkahappoon on korkea. Esillä olevaan keksintöön johtavien tutkimusten kuluessa on havaittu, että bakteeripopulaatioita voidaan kontrolloida hyvin ja kustannustehokkaasti käyttämällä kahta erilaista peretikkahappoliuosta, jotka on annosteltu eri kohdissa.

15 Esillä olevan keksinnön mukaisesti tuodaan esiin menetelmä desinfioida sokereiden vesipitoisia liuoksia tai vastaavia liuoksia, jotka on saatu elintarvikkeiden prosessoinnin aikana ja jotka sisältävät merkittävän määrän bakteereiden ravinteita, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että puristetun pulpin vesikiertoon lisätään vaikuttava määrä peretikkahappoliuosta, jonka H202: PAA-moolisuhde on vähintään 20 12 : 1, ja että diffuusörien keskiosaan lisätään vaikuttava määrä peretikkahappo liuosta, jonka H202: PAA-moolisuhde on pienempi kuin 10 : 1.

:' *Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa yksinkertaisemmin : ’ ‘: lisäämällä seokset prosessiliuoksiin halutuissa prosessivaiheissa sopivasti ajoitetuin : 25 välein.

• * I

PWC-liuoksessa koostumuksen täsmällinen valinta tapahtuu käyttäjän harkinnan : :mukaan, edellyttäen, että vetyperoksidia käytetään oleellinen mooliylimäärä per- * * » t etikkahappoon nähden. H202: PAA-moolisuhteeksi on toivottavaa valita vähintään : !·, 30 noin 12 : 1; käytännössä moolisuhde ei tavallisesti ole suurempi kuin noin 120 : 1.

,··*! Eräissä hyvänä pidetyissä suoritusmuodoissa moolisuhde valitaan väliltä noin 18 : 1 » t ( - noin 54 : 1. Vaikka peretikkahapon konsentraatiota voitaisiin teoriassa vaihdella ’ varsin laajalla konsentraatioalueella, käytännössä on suositeltavaa, että konsentraatio on vähintään 0,5 % (w/w), jotta voitaisiin minimoida kuljetettava 3 115726 ja/tai varastoitava perhapposeoksen kokonaistilavuus. Tavallisesti valittu peretikka-hapon konsentraatio on noin 5 % (w/w) asti, ja valmistuksen käytännöllisyyden ja helppouden vuoksi konsentraatio on usein noin 2 - noin 3 % (w/w). Tällaisten seosten vetyperoksidi valitaan usein edullisesti väliltä noin 15 - noin 50 % (w/w).

5

Erityisen hyvänä pidetyissä suoritusmuodoissa voidaan esillä olevassa keksinnössä käytettävät PWC-liuokset valmistaa saattamalla väkevä vetyperoksidiliuos, joka usein valitaan 30 - 65 % (w/w) vetyperoksidia sisältävistä liuoksista, ja erityisesti liuos, joka sisältää nimellisesti 35 % (w/w), reagoimaan pienen määrän kanssa 10 etikkahappoa tai etikkahappoanhydridiä, kuten peroksidi/etikkahappo-moolisuh-teessa noin 10 : 1 - noin 30 : 1, minkä jälkeen seoksen annetaan saavuttaa tasapaino. Mukana voi olla pieni määrä tavanomaista stabilointiainetta ja/tai vahva-happo-katalyyttiä tai katalyytin ja stabilointiaineiden yhdistelmää, mukaanlukien rikkihappoa ja orgaanista fosfonihappoa, kuten etyleenihydroksidi-difosfonihappoa, 15 tyypillisesti noin 1 tai 1,5 %:iin (w/w) asti ja/tai aromaattista hydroksihappoa, kuten dipikoliinihappoa, tyypillisesti noin 0,5 % (w/w) asti. Seoksen valmistuslämpötila valitaan valmistajan harkinnan mukaan. Tavallisesti se valitaan väliltä vähintään noin 10°C, jolloin valinnassa otetaan huomioon, kuinka nopeasti tuote halutaan tuotantoyksiköstä ja onko yksikössä huolehdittu tarpeellisista turvatoimista.

20 : Peretikkahapon konsentraatio D-liuoksessa voidaan valita laajalta konsentraatio- •; -1 alueelta, mutta usein se on välillä noin 0,5 - noin 40 % (w/w) ja kaikkein useim- ·*·': miten välillä noin 4 % ja noin 20 % (w/w). Vetyperoksidin konsentraatio D-liuok- ·*·': sessa valitaan usein väliltä noin 5 - noin 30 % (w/w), mutta kaikissa tapauksissa * : 25 vetyperoksidin moolisuhteeksi peretikkahappoon D-liuoksessa valitaan usein ·': pienemmäksi kuin noin 10 : 1 ja kaikkein useimmiten pienemmäksi kuin noin 5 : 1.

Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että vetyperoksidin alhainen moolisuhde per- ; etikkahappoon nähden voidaan saavuttaa käyttämällä tislattua peretikkahappo- laatua. Kaikkein parhaimpana pidetyissä suoritusmuodoissa peretikkahapon '·_ 30 konsentraatio on välillä noin 10 - noin 15 % (w/w), ja vetyperoksidin konsentraatio • ► , · · · ’ on välillä noin 15 - noin 25 % (w/w).

Hill \ D-liuos voidaan valmistaa millä tahansa alalla tunnetulla menetelmällä. Tällöin yleisesti saatetaan etikkahappo- tai etikkahappoanhydridiliuos reagoimaan vetyper- 115726 4 oksidiliuoksen kanssa, valinnaisesti korotetussa lämpötilassa ja vahvahappo-katalyy-tin läsnäollessa, yhdessä mahdollisesti haluttujen stabilointiaineiden, kuten dipikol-iinihapon ja/tai orgaanisen fosfonihapon, kuten etyleenihydroksi-difosfonihapon kanssa.

5

Puristetun pulpin vesikiertoon lisättävän PWC-liuoksen hyvänä pidetty määrä riippuu luonnollisesti monista tekijöistä, kuten uudelleenkontaminoitumisen tasoista ja esiintymistaajuudesta, läsnäolevista basillikannoista ja elintarvikeprosessin käyttö-olosuhteista. Yleisesti on suositeltavaa, että tehdään sarja haarukointikokeita, joiden 10 avulla määritetään karkeasti seosten minimimäärä, jota tulisi käyttää. Monissa tähän päivään mennessä esiintulleissa olosuhteissa PWC-liuos lisätään prosessiliuoksiin tai vastaaviin liuoksiin niin, että perhapon konsentraatioksi saadaan noin 100 ppm asti. Mieluummin se valitaan väliltä vähintään 5 ppm ja usein noin 50 ppm asti, so. mieluummin väliltä noin 6,5 x 10'5M - noin 6,5 x lO^M. D-liuos lisätään diffuusöriin niin, 15 että perhapon konsentraatioksi liuoksissa saadaan noin 500 ppm asti, ja mieluummin se valitaan niin, että se on suuruusluokkaa vähintään 25 ppm ja usein noin 350 ppm asti.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa laajalla käyttölämpötila-alueella, 20 ympäristön käyttölämpötiloista alkaen, jotka voivat olla niinkin alhaisia kuin 5°C, noin 90°C asti. Keksinnön mukainen menetelmä sopii siten hyvin liitettäväksi tavan-; · · · omaisiin prosesseihin, joilla uutetaan sokereita sokerijuurikkaasta. Tällaisissa proses- :' · ’: seissa sokerijuurikkaat pestään, viipaloidaan ja saatetaan kosketukseen uuttohöy- ryn/-veden kanssa. Kaikissa prosessimuunnelmissa uutetaan oleellinen osa soke-: ; 25 reistä kontrolloidussa lämpötilassa ja pH:ssa jatkuvatoimisessa diffuusörissä, yleensä : · niin, että laseroitu juurikas kulkee vastavirtaan uuttoliuokseen nähden. Näissä prosesseissa lämpötilagradientti on tavanomainen, ulottuen noin 40 - 50°C:sta noin • 75 - 85°C:een. Eräissä muunnelmissa ensimmäiseen kontaktiin käytetään esikalt- :' ’': tauskattilaa, jossa käyttölämpötila on usein keskimäärin noin 40°C. Uuttoliuokset : | ·, 30 kierrätetään tyypillisesti ainakin jossakin määrin takaisin diffuusörin vaiheiden väliin.

’ · ’ ** Liuoksen keskimääräinen viipymäaika diffuusörissä on usein useita tunteja, jona • aikana ne bakteerit, jotka kestivät peretikkahapon kanssa tapahtuneesta kontaktista ‘ aiheutuneen alkushokin, saattavat lisääntyä, kun mukana ei ole enää biosidia tai biostaattia.

5 115726 PWC-liuokset annostellaan diffuusöriliuosten siihen osaan, joka sisältää kiertoliuok-set puristimilta, kaikkein mieluummin sen jälkeen, kun tämä liuos on seulottu mahdollisen hienojakoisen partikkelimaisen aineen poistamiseksi.

5 D-liuokset lisätään diffuusörien keskiosaan. Monissa käytännön tapauksissa tämä osa on noin yksi kolmasosa diffuusörien pituudesta, so. liuoksen ulostulosta mitattuna D-liuos annostellaan kohtaan, joka on alle yksi kolmasosa ja enintään kaksi kolmasosaa diffuusörin pituudesta. Annostelu tapahtuu mieluummin sellaisessa kohdassa, että peretikkahapon efektiivinen elinaika on vähintään se aika, jonka liuos 10 virtaa annostelukohdasta ulostuloon. Peretikkahapon efektiivinen elinaika lasketaan aikana, joka kuluu peretikkahapon konsentraation pienenemiseen konsentraatioon, jossa se ei ole oleellisesti biosidisesti aktiivinen.

Peretikkahapposeos voidaan haluttaessa lisäksi lisätä vesipitoiseen pulppiin esikalt-15 tauskattilassa, mutta monissa tapauksissa tämä ei ole tarpeen.

Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää käyttämällä on mahdollista samaa desinfiointiainetta (so. peretikkahappoa sisältävää) käyttäen kontrolloida sekä laktobasillien että termofiilisten basillien, jotka viihtyvät sokerin uuttoprosessin eri 20 vaiheissa, kasvua. Tämä vähentää prosessissa tarvittavien eri käsittelyaineiden lukumäärää.

» « *

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan myös tuottaa sokeria, joka • ennen pesua on valkoisempaa kuin siinä tilanteessa, että käytetään tiettyjä vaihto- ’: 25 ehtoisia desinfiointitapoja. Tämä pienentää pesumäärää, joka tarvitaan tuottamaan valkoisuudeltaan halutunlaista sokeria. Jotta valkoisuus olisi hyvä, on toivottavaa käyttää vähintään 5 ppm suuruisia peretikkahappokonsentraatioita puristetun pulpin ; : vesikierrossa ja vähintään 25 ppm diffuusörissä.

. , ·. 30 Edellisen keksinnön yleisen kuvauksen jälkeen seuraavassa on havainnollistettu 1. esimerkkien avulla keksinnön yksittäisten suoritusmuotojen tehokkuutta.

6 115726

Esimerkki 1

Koe suoritettiin sokerijuurikkaan prosessointilinjalla.

5 Peretikkahappoliuosta, joka sisälsi 3 % (w/w) peretikkahappoa ja 30 % (w/w) vetyperoksidia, annosteltiin jatkuvatoimisesti puristetun pulpin vesikiertoon sen jälkeen, kun liuoksesta oli poistettu partikkelimainen aines seulomalla. Käytetty peretikkahappokonsentraatio oli 11 ppm. Toinen peretikkahappoliuos, joka on kaupallisesti saatavissa Solvay Interox Ltd:lta kauppanimellä PROXITANE ja joka 10 sisälsi 12 % (w/w) peretikkahappoa ja 20 % (w/w) vetyperoksidia, shokkiannos-teltiin diffuusöreihin 210 ppm peretikkahappokonsentraatiossa, minkä jälkeen peretikkahapon konsentraatio pidettiin 130 ppm:ssä annostelemalla 10 minuuttia joka 3. tunti. Toinen peretikkahappoliuos annosteltiin diffuusörin, jossa on yhteensä 34 väliä, 17. väliin.

15

Puristetun pulpin vesikiertoon tapahtuva annostelu pienensi tämän piirin mikrobi-kontaminaatiota keskimäärin 3 log verran. Diffuusöristä tulevan raakasokerin maitohappokonsentraatio saatiin kontrolloitua alle 100 ppm maitohappoa.

20 Esimerkki 2 • : Noudatettiin esimerkin 1 menettelyä paitsi, että puristevesikiertoon annosteltiin •\· peretikkahappoliuosta tunti päällä-tunti pois-periaatteella.

'i 25 Näiden kummankin käsittelytavan havaittiin torjuvan tehokkaasti bakteeripopu- ; laatiota prosessiliuoksissa. Sakkaroosin konversiot maitohapoksi olivat riittävän alhaisia, ja tuotteen värjääntyminen oli hyväksyttävää.

Claims (7)

1. 7 115726
2. 1. Menetelmä desinfioida sokereiden vesipitoisia liuoksia, joita saadaan elintarvikkeiden prosessoinnin aikana ja jotka sisältävät bakteereiden ravinteita, tunnettu 5 siitä, että puristetun pulpin vesikiertoon lisätään vaikuttava määrä peretikkahappo-liuosta, jonka H202: PAA-moolisuhde on vähintään 12 : 1, ja että diffuusörien keskiosaan lisätään vaikuttava määrä peretikkahappoliuosta, jonka H202: PAA-moolisuhde on pienempi kuin 10 : 1.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristetun pulpin vesikiertoon syötetyn peretikkahappoliuoksen H202: PAA-moolisuhde on 12 : 1 -120 : 1 ja mieluummin 18 : 1 : 54 : 1.
4. 3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 15 että diffuusöriin syötetyn peretikkahappoliuoksen moolisuhde on alle 5 : 1.
5. 4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristetun pulpin vesikiertoon syötetyn peretikkahappoliuoksen konsentraatio on 0,5 - 5 % (w/w) ja mieluummin 2 - 3 % (w/w). 20 : 5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, i että diffuusöriin syötetyn peretikkahappoliuoksen konsentraatio on 0,5 - 40 % ; (w/w) ja mieluummin 4 - 20 % (w/w).
6. 6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristetun pulpin vesikiertoon syötetyn perhapon konsentraatio on korkeintaan 100 ppm ja mieluummin 5 ppm - 50 ppm.
7. 7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 30 että diffuusöriin syötetyn perhapon konsentraatio on korkeintaan 500 ppm asti ja mieluummin 25 ppm - 350 ppm. 115726