WO2000011962A1 - Verfahren zur reinigung von milcherhitzern - Google Patents
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- C11D3/386—Preparations containing enzymes, e.g. protease or amylase
- C11D3/38618—Protease or amylase in liquid compositions only
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- C11D2111/14—
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- C11D2111/44—
Definitions
- the invention described below lies in the field of cleaning dairy equipment with the aid of enzymes and relates in particular to the cleaning of milk heaters.
- a common method to make milk last longer is to briefly heat the milk to high temperatures. In this process, which is also called pasteurization, the germs which are always present in the raw milk are killed, so that the milk can no longer spoil due to the multiplication of these microorganisms.
- the milk heaters are usually designed as tube or plate heat exchangers in which the milk is heated to temperatures of around 80 ° C. for 10-20 seconds using the flow-through method. It is inevitable that on the hot surfaces of these heaters around which milk flows, during prolonged operation, deposits of burnt-on milk residues build up, which impair the flow and the efficiency of the temperature transfer. To restore optimal working conditions, it is therefore necessary to carry out thorough cleaning to remove these deposits on a regular basis.
- a multi-stage cleaning process is widespread, in which highly alkaline cleaners based on alkali lye are used in alternation with strongly acidic cleaners based on mineral acids, each with the addition of other cleaning-strengthening additives, in particular surfactants. With this method, a satisfactory detachment of the coverings is achieved.
- the need to use strongly acidic or alkaline solutions is considered to be disadvantageous, not only for reasons of occupational safety, but also because the supply of such solutions places a great strain on the sewage system.
- the extreme pH values of these solutions can seriously disturb the balance of biological sewage treatment plants, on the other hand, the salt load resulting from these solutions is in an undesirably high range.
- the invention is based on the surprising discovery that, under certain circumstances, a simple reversal of the process steps leads to a sudden improvement in cleaning performance.
- the invention therefore relates to a process for cleaning milk heaters, in which the surfaces to be cleaned of these devices are treated in succession with a) the aqueous solution of an acid and b) the aqueous solution of an enzyme from the group of the highly alkaline proteases and c) rinsed with water become.
- Steps a and / or b) are preferably carried out at elevated temperature.
- the cleaning method according to the invention can be started with one or more pre-rinse cycles with which loosely adhering deposits are rinsed off the surfaces of the milk heaters.
- pre-rinse cycles with which loosely adhering deposits are rinsed off the surfaces of the milk heaters.
- water of room temperature or elevated temperature is used for this.
- the treatment of the surfaces to be cleaned with an aqueous acid solution is essential to the invention in step a.
- the temperature of this solution can be at room temperature, but preferably has higher values between approximately 30 ° C. and approximately 80 ° C., in particular between approximately 40 ° C. and approximately 70 ° C.
- the exposure times depend to a certain extent on the temperature of the acid solution, with higher temperatures allowing shorter exposure times.
- the exposure times are usually of the order of a few minutes to a few hours, the range from about 5 minutes to about 60 minutes, in particular from about 10 minutes to about 20 minutes, being particularly preferred.
- the content of acid in the solution used in step a also determines the necessary exposure times within certain limits, whereby lower concentrations make longer exposure times necessary.
- the acid content in the solution used is preferably between approximately 0.2% by weight and approximately 2% by weight, in particular between approximately 0.5% by weight and approximately 1% by weight, in each case based on the solution as a whole.
- Suitable acids are strong mineral acids, but also strong organic acids, for example sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, amidosulfonic acid, methanesulfonic acid, glycolic acid, lactic acid and citric acid. Mixtures of two or more acids can also be used. Acids that do not have a corrosive effect on the system parts are preferably used.
- Phosphoric acid, nitric acid, methanesulfonic acid and citric acid are particularly preferred.
- the solutions used in step a preferably contain not only acid, but also other active substances and auxiliaries which support the detachment of the deposits.
- active ingredients and auxiliaries are surfactants, corrosion inhibitors, solubilizers and foam regulators.
- the surfactants can be anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants or amphoteric surfactants, of which, however, nonionic surfactants are particularly preferred.
- the surfactant content in the acid solution can be up to over 10% by weight and is preferably between about 0.1 and about 10% by weight, in particular between about 0.5 and about 1% by weight.
- nonionic surfactants are in particular the addition products of long-chain alcohols, alkylphenols, amides and carboxylic acids with ethylene oxide (EO), optionally together with propylene oxide (PO).
- EO ethylene oxide
- PO propylene oxide
- these include, for example, the addition products of long-chain primary and secondary alcohols with 12 to 18 C atoms in the chain, in particular of fatty alcohols and oxo alcohols of this chain length, and the addition products of ethylene oxide and fatty acids with 12 to 18 C atoms in the chain with preferably 2 to 8 moles of ethylene oxide.
- the mixed addition products of ethylene and propylene oxide and fatty alcohols having 12 to 18 carbon atoms are particularly preferred, in particular those which contain about 2 mol of EO and about 4 mol of PO in the molecule.
- nonionic surfactants are, for example, the fatty alcohol alkoxylates offered by Henkel under the names Dehypon ® LS24, Dehypon ® LS54, Eumulgin ® 05, Dehydol ® LT8, Dehydol ® LT6, Dehydol ® LS6 and Dehydol ® LT104 as well as those from BASF the name Lutensol ® offered ethoxylates of oxo alcohols, in particular the representatives derived from C 3 / i 5 oxo alcohols with 3 to 12 moles of EO. Also preferred are the alcohol alkoxylates offered by this company under the name Plurafac LF.
- suitable nonionic surfactants are Esters from fatty acids with 6 to 12 carbon atoms and polyols, especially carbohydrates, eg glucose.
- the preferred anionic surfactants used are alkylbenzenesulfonates, fatty alcohol sulfates, olefin sulfonates and alkanesulfonates and the salts of so-called ether carboxylic acids, as are obtainable from the ethoxylates of long-chain alcohols by reaction with chloroacetic acid.
- the alkali salts, in particular the sodium salts of the anionic surfactants, are preferably used.
- Suitable cationic surfactants are in particular aliphatic and heterocyclic quaternary ammonium compounds and quaternary phosphonium compounds which have at least one long-chain C 8 -C 8 -alkyl radical at the quaternary center.
- Examples of such cationic surfactants are, for example, coconut alkyl benzyl dimethyl ammonium chloride, dioctyl dimethyl ammonium chloride and tributyl tetradecyl phosphonium chloride.
- amphoteric surfactants are C 8 -cis fatty acid amide derivatives with a betaine structure, in particular derivatives of glycine, for example cocosalkyldimethylammonium betaine.
- Organophosphonic acids and phosphonocarboxylic acids for example octylphosphonic acid, nitrilotrimethylene phosphonic acid and phosphonobutanthecarboxylic acid or salts thereof, are preferably used as corrosion inhibitors.
- Solubilizers are used in particular when the acid solution used in the process is to be prepared by dilution from a liquid concentrate. They primarily serve to homogenize the components in this liquid concentrate.
- suitable solubilizers are non-surfactant sulfonates and sulfates, for example cumene sulfonate, Xylene sulfonate and octyl sulfonate, as well as lower water-miscible alcohols.
- suitable solubilizers are non-surfactant sulfonates and sulfates, for example cumene sulfonate, Xylene sulfonate and octyl sulfonate, as well as lower water-miscible alcohols.
- other substances customary for the purpose are also suitable.
- the content of solubilizers, as with the other auxiliaries is also selected as required and is preferably about 1 to about 10% by weight, in particular about 2 to about 5%
- the treatment with the acid solution in step a can be followed by a further rinse cycle, which is preferably carried out with water at room temperature or at an elevated temperature.
- This rinse cycle can be expedient in order to remove adhering acid from the milk heater before the enzyme solution is used in step b. In many cases, this intermediate rinse cycle can also be dispensed with.
- the action of the enzyme solution in step b can also take place at room temperature, but here too it is often more expedient to accelerate the detachment of the deposits by allowing the solution to act at elevated temperatures.
- Preferred application temperatures are between approximately 30 ° C. and approximately 80 ° C., in particular between approximately 40 ° C. and approximately 70 ° C. With the above limitation in mind, higher temperatures generally result in faster cleaning.
- the exposure times of the enzyme solution can range from a few minutes to a few hours. Exposure times between about 5 minutes and about 120 minutes, in particular between about 20 minutes and about 60 minutes, are particularly preferred.
- the enzymes used according to the invention are so-called highly alkaline proteases. This term is to be understood as meaning proteases which have an isoelectric point in the range above pH 10 and whose optimum activity lies in the pH range from approximately 9 to approximately 12.
- the important representatives of this enzyme group include certain representatives of the serine proteases obtained from bacteria, termed subtilisins, which have been given the common name I-S2 as a subgroup. These include, for example, the enzymes referred to as Subtilisin 147, Subtilisin 309 and Subtilisin PB92 (see RJ Siezen et al, Protein Engineering Vol 4, No 7, 719-737 (1991)).
- Highly alkaline proteases are also commercially available as enzyme preparations, for example under the names Savinase ® , Esperase ® , Durazym ® , Maxacal ® , Purafect ® , Opticlean ® and BLAP ® .
- these preparations generally contain larger amounts of stabilizing agents and carriers.
- the enzyme content is usually not given as a percentage by weight, but rather in the form of activity units which reflect the protein-splitting activity available in the respective enzyme preparation.
- the KNPU Karlo Novo Protease Units
- the enzyme solution used according to the invention should preferably contain 0.16 KNPU to 160 KNPU, in particular 0.8 KNPU to 80 KNPU per liter. The range from 1.6 KNPU to 16 KNPU per liter of application solution is particularly preferred.
- various highly alkaline proteases Savinase ®, Maxacal ®, Purafect ® and BLAP ® are particularly preferred in the present process.
- the enzyme solution used in step b should have a pH between about 8 and about 12, preferably between about 8.5 and about 9.5 (measured at 20 ° C.).
- a pH value well below the value in the activity maximum is chosen above all when it matters, the activity of the enzyme in the application solution as far as possible maintain for a long time.
- the pH can be adjusted by methods known per se, for example a device for automatically metering the necessary amount of alkali. However, it is more expedient to add salts, which have a buffering effect in this area, to the enzyme solution.
- the enzyme solution can contain other active ingredients and auxiliary substances if this appears appropriate.
- Examples include enzyme stabilizers, for example borates, glycols, such as, for example, ethylene glycol, propylene glycol and glycerol, and surfactants, in particular the nonionic surfactants preferred in stage a.
- substances for complexing the water hardness should also be mentioned, such as, for example, polymeric phosphates and salts of organic phosphonic acids and phosphonocarboxylic acids, such as, for example, nitrilotrimethylene phosphonate, hydroxyethane diphosphonate and salts of phosphonobutane tricarboxylic acid.
- additives which should be mentioned are dispersing substances, for example the salts of citric acid, gluconic acid, lactic acid and polyaspartic acid.
- the alkali metal salts in particular the sodium salts, are preferably used for the auxiliaries and additives.
- the surfaces to be cleaned may be expedient to treat the surfaces to be cleaned additionally with one or more active ingredient solutions before or after the final rinse with water in order to deactivate enzyme residues and / or to disinfect the surfaces to be cleaned.
- Deactivation of possibly adhering enzyme residues is advisable if even the smallest enzyme activities are not allowed to remain on the surfaces. fen. Disinfection is necessary when as much as possible sterility is important.
- active substances in suitable concentrations can be used both for deactivating the enzymes and for disinfecting the surfaces.
- alkaline solutions containing active chlorine are suitable for both purposes.
- aqueous solutions of organic or inorganic acids are preferably used for the deactivation of the enzymes.
- Acidic disinfectants are also preferably used for disinfection, optionally in combination with anionic and / or nonionic surfactants. Acidic disinfectants based on peroxycarboxylic acids, in particular peracetic acid, optionally in combination with mineral acids, are particularly preferred. Of course, it is also possible to allow active substances for enzyme inhibition and disinfectant substances to act together in a solution on the surfaces to be cleaned if they are compatible with one another or, if appropriate, to use active substances which fulfill both functions, such as, in particular, acidic solutions of peroxycarboxylic acids. If desired, a rinse with water can be added after the treatment with the deactivation or disinfection solution.
- the treatment of the surfaces to be cleaned with the various liquids normally takes place in such a way that these liquids are passed through the milk heater instead of milk.
- Fresh water is usually used for rinsing; the cleaning solutions, however, are preferably circulated for some time.
- the flow rate depends on the size of the milk heater to be cleaned. You can work with a constant or alternating flow rate. In individual cases it can also be useful to interrupt the current for certain times and let the solutions act on the surface while standing.
- the active ingredient solutions to be used in the process can be prepared by metering the individual components separately into the water.
- liquid aqueous enzyme concentrates can have the following composition:
- enzyme stabilizers 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight, of enzyme stabilizers.
- the milk heater was then subjected to a cleaning process with the test sheets, cleaning on the one hand using the process according to the invention and on the other hand using the same enzymatic cleaning solution, but acid rinsing being carried out after the enzymatic cleaning.
- the method according to the invention comprised the following steps:
- the comparison process consisted of the following steps:
- the rinse water and the treatment solutions were sent through the milk heater in all tests in the same way that the milk takes in normal operation.
- a flow rate of 1.0 meter per second was also selected for rinsing water and the cleaning solutions.
- the cleaning effect was determined with the aid of a video camera and a downstream computer program, the area parts still covered with deposits after the cleaning process being shown in%.
- the enzymatic cleaner used had the following composition:
- a surfactant-containing phosphoric acid had the following composition:
Abstract
Bei diesem Verfahren werden die zu reinigenden Flächen des Milcherhitzers nacheinander mit a) der wäßrigen Lösung einer Säure und b) der wäßrigen Lösung eines Enzyms aus der Gruppe der hochalkalischen Proteasen behandelt und dann mit Wasser gespült. Trotz des Verzichts auf starkes Alkali führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer gründlichen Ablösung der auf den Oberflächen sitzenden Beläge.
Description
„Verfahren zur Reinigung von Milcherhitzern"
Die im folgenden beschriebene Erfindung liegt auf dem Gebiet der Reinigung von Molkereigeräten mit Hilfe von Enzymen und betrifft insbesondere die Reinigung von Milcherhitzern.
Ein weit verbreitetes Verfahren, um Milch länger haltbar zu machen, ist es, die Milch kurzzeitig auf hohe Temperaturen zu erhitzen. Bei diesem Verfahren, das auch pasteurisieren genannt wird, werden die in der Rohmilch stets enthaltenen Keime abgetötet, so daß ein Verderb der Milch durch Vermehrung dieser Mikroorganismen nicht mehr zustande kommen kann. Die Milcherhitzer sind üblicherweise als Röhren - oder Plattenwärmetauscher ausgebildet, in denen die Milch im Durchströmverfahren für Zeiten in der Größenordnung von 10 - 20 Sekunden auf Temperaturen um etwa 80 °C erhitzt wird. Es ist unvermeidbar, daß sich auf den heißen, von Milch umströmten Oberflächen dieser Erhitzer im Laufe eines längeren Betriebs Beläge aus angebrannten Milchresten aufbauen, die den Durchfluß und die Effizienz der Temperaturübertragung beeinträchtigen. Zur Wiederherstellung optimaler Arbeitsbedingungen ist es deshalb notwendig, regelmäßig eine gründliche Reinigung zur Entfernung dieser Beläge vorzunehmen. Weit verbreitet ist ein mehrstufiges Reinigungsverfahren, bei dem hoch alkalische Reiniger auf Basis von Alkalilauge im Wechsel mit stark sauren Reinigern auf Basis von Mineralsäuren jeweils unter Zusatz von weiteren reinigungsverstärkenden Additiven, insbesondere Tensiden, eingesetzt werden. Mit diesem Verfahren wird eine zufriedenstellende Ablösung der Beläge erreicht. Die Notwendigkeit, stark saure bzw. alkalische Lösungen zu verwenden, wird aber als nachteilig angesehen, nicht nur aus Gründen der Arbeitssicherheit, sondern auch deshalb, weil die Abgabe solcher Lösungen das Abwassersystem sehr stark belastet. So können zum einem die extremen pH-Werte dieser Lösungen das Gleichgewicht biologischer Kläranlagen empfindlich stören, zum anderen liegt die aus diesen Lösungen resultierende Salzfracht in einem unerwünscht hohen Bereich.
Als Alternative ist beispielsweise in der US-Patentschrift 4,212,761 ein Reinigungsverfahren vorgeschlagen worden, bei dem schwach alkalische Lösungen von Proteasen als alleinige Reinigungslösungen oder gefolgt von einem sauren Nachspülgang auf die Milcherhitzer einwirken. Dieses Reinigungsverfahren vermeidet zwar die oben geschilderten Nachteile, genügt aber in seiner Reinigungsleistung im allgemeinen nicht den Anforderungen, die bei den heute üblichen Betriebsbedingungen an ein Reinigungsverfahren gestellt werden. Vor allem werden hartnäckig festsitzende Beläge, die bei längerer ununterbrochener Betriebsdauer der Milcherhitzer zustande kommen, nicht mit ausreichender Geschwindigkeit entfernt.
Es war eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, hier eine weitere Verbesserung zu schaffen. Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Entdeckung aus, daß eine einfache Umkehr der Verfahrensschritte unter bestimmten Umständen zu einer sprunghaften Verbesserung der Reinigungsleistung führt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Reinigung von Milcherhitzern, bei dem die zu reinigenden Flächen dieser Geräte nacheinander mit a) der wäßrigen Lösung einer Säure und b) der wäßrigen Lösung eines Enzyms aus der Gruppe der hochalkalischen Proteasen behandelt und c) mit Wasser gespült werden.
Vorzugsweise werden die Schritte a und/oder b) bei erhöhter Temperatur durchgeführt.
Zwar wird auch beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf den Einsatz einer sauren Reinigungslösung verzichtet, doch ist es hier erstmals möglich, ohne die Verwendung einer stark alkalischen Reinigungslösung auszukommen und trotzdem ein voll befriedigendes Reinigungsergebnis zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann mit einem oder mehreren Vor- spülgängen begonnen werden, mit denen lose anhaftende Beläge von den Oberflächen der Milcherhitzer abgespült werden. Dazu wird im einfachsten Fall Wasser von Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur eingesetzt. Auf diese Vor- spülgänge kann aber auch verzichtet werden.
Erfindungswesentlich ist in Schritt a die Behandlung der zu reinigenden Oberflächen mit einer wäßrigen Säurelösung. Die Temperatur dieser Lösung kann bei Raumtemperatur liegen, hat vorzugsweise aber höhere Werte zwischen etwa 30 °C und etwa 80 °C, insbesondere zwischen etwa 40 °C und etwa 70 °C. Die Einwirkzeiten hängen in gewissen Grenzen von der Temperatur der Säurelösung ab, wobei höhere Temperaturen kürzere Einwirkzeiten erlauben. Üblicherweise liegen die Einwirkzeiten in der Größenordnung von wenigen Minuten bis wenigen Stunden, wobei der Bereich von etwa 5 Minuten bis etwa 60 Minuten, insbesondere etwa 10 Minuten bis etwa 20 Minuten besonders bevorzugt wird.
Der Gehalt an Säure in der im Schritt a angewendeten Lösung bestimmt ebenfalls in gewissen Grenzen die notwendigen Einwirkzeiten, wobei geringere Konzentrationen längerer Einwirkzeiten notwendig machen. Vorzugsweise liegt der Gehalt an Säure in der angewendeten Lösung zwischen etwa 0,2 Gew.-% und etwa 2 Gew.-%, insbesondere zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 1 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Lösung als Ganzes. Als Säuren kommen starke Mineralsäuren, aber auch starke organische Säuren in Betracht, beispielsweise Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Amidosulfonsäure, Methansulfonsäure, Glykolsäure, Milchsäure und Zitronensäure. Auch Gemische von zweien oder mehreren Säuren können verwendet werden. Bevorzugt werden Säuren eingesetzt, die nicht korrosiv auf die Anlagenteile wirken. Besonders bevorzugt werden Phosphorsäure, Salpetersäure, Methansulfonsäure und Zitronensäure.
Vorzugsweise enthalten die in Schritt a verwendeten Lösungen nicht nur Säure, sondern daneben weitere Wirk- und Hilfsstoffe, die die Ablösung der Beläge unterstützen. Beispiele derartiger Wirk- und Hilfsstoffe sind Tenside, Korrosionsinhibitoren, Lösungsvermittler und schaumregulierende Mittel.
Bei den Tensiden kann es sich um anionische Tenside, nichtionische Tenside, kationische Tenside oder um amphotere Tenside handeln, von denen allerdings nichtionische Tenside besonders bevorzugt werden. Der Tensidgehalt in der Säurelösung kann bis über 10 Gew.-% betragen und liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,1 und etwa 10 Gew.-%, insbesondere zwischen etwa 0,5 und etwa 1 Gew.-%.
Beispiele geeigneter nichtionischer Tenside sind insbesondere die Additionsprodukte aus langkettigen Alkoholen, Alkylphenolen, Amiden und Carbonsäuren mit Ethylenoxid (EO), gegebenenfalls zusammen mit Propylenoxid (PO). Hierzu zählen beispielsweise die Additionsprodukte von langkettigen primären und sekundären Alkoholen mit 12 bis 18 C-Atomen in der Kette, insbesondere von Fettalkoholen und Oxoalkoholen dieser Kettenlänge und die Additionsprodukte aus Ethylenoxid und Fettsäuren mit 12 bis 18 C-Atomen in der Kette mit vorzugsweise 2 bis 8 Mol Ethylenoxid. Besonders bevorzugt werden die gemischten Additionsprodukte aus Ethylen und Propylenoxid und Fettalkoholen mit 12 bis 18 C-Atomen, insbesondere solche, die etwa 2 Mol EO und etwa 4 Mol PO im Molekül enthalten. Beispiele geeigneter nichtionischer Tenside sind etwa die unter den Bezeichnungen Dehypon® LS24, Dehypon® LS54, Eumulgin® 05, Dehydol® LT8, Dehydol® LT6, Dehydol® LS6 und Dehydol® LT104 von der Firma Henkel angebotenen Fettalkoholalkoxylate sowie die von der Firma BASF mit der Bezeichnung Lutensol® angebotenen Ethoxylate von Oxoalkoholen, insbesondere die von Cι3/i5-Oxoalkoholen abgeleiteten Vertreter mit 3 bis 12 Mol EO. Bevorzugt werden ebenfalls die unter der Bezeichnung Plurafac LF von dieser Firma angebotenen Alkoholalkoxylate. Weitere geeignete nichtionische Tenside sind die
Ester aus Fettsäuren mit 6 bis 12 C-Atomen und Polyolen, insbesondere Kohlenhydraten, z.B. Glukose.
Als anionische Tenside werden vorzugsweise Alkylbenzolsulfonate, Fettalkoholsulfate, Olefinsulfonate und Alkansulfonate sowie die Salze von sogenannten Ethercarbonsäuren, wie sie aus den Ethoxylaten langkettiger Alkoholen durch Umsetzung mit Chloressigsäure zugänglich sind, verwendet. Vorzugsweise werden die Alkalisalze, insbesondere die Natriumsalze der anionischen Tenside eingesetzt.
Als kationische Tenside eignen sich insbesondere aliphatische und heterocy- clische quartäre Ammoniumverbindungen und quartäre Phosphoniumverbindun- gen, die am quartären Zentrum wenigstens einen langkettigen C8 - Cι8-Alkylrest aufweisen. Beispiele derartiger kationischer Tenside sind etwa Kokosalkyl-Ben- zyl-Dimethylammoniumchlorid, Dioctyl-Dimethyl-Ammoniumchlorid und Tributyl- tetradecylphosphoniumchlorid.
Als amphotere Tenside eignen sich insbesondere C8 - Cis-Fettsäureamidderivate mit Betainstruktur, insbesondere Derivate des Glycins, beispielsweise Kokosal- kyldimethylammoniumbetain.
Als Korrosionsinhibitoren werden vorzugsweise Organophosphonsäuren und Phosphonocarbonsäuren, beispielsweise Octylphosphonsäure, Nitrilotrimethy- lenphosphonsäure und Phosphonobutanthcarbonsäure oder auch deren Salze eingesetzt.
Lösungsvermittler kommen insbesondere dann zum Einsatz, wenn die im Verfahren eingesetzte Säurelösung durch Verdünnen aus einem flüssigen Konzentrat hergestellt werden soll. Sie dienen in erster Linie der Homogenisierung der Bestandteile in diesem flüssigen Konzentrat. Beispiele geeigneter Lösungsvermittler sind nichttensidische Sulfonate und Sulfate, beispielsweise Cumolsulfonat,
Xylolsulfonat und Octylsulfonat, sowie niedere wassermischbare Alkohole. Selbstverständlich sind hier, ebenso wie bei den anderen Hilfsstoffen, auch andere für den jeweiligen Zweck gebräuchliche Substanzen geeignet. Der Gehalt an Lösungsvermittlern wird wie bei den anderen Hilfsstoffen auch nach Bedarf gewählt und beträgt vorzugsweise etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, insbesondere etwa 2 bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf die flüssigen Säurekonzentrate als Ganzes.
An die Behandlung mit der Säurelösung in Schritt a kann sich ein weiterer Spülgang anschließen, der vorzugsweise mit Wasser bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur ausgeführt wird. Dieser Spülgang kann zweckmäßig sein, um anhaftende Säure aus dem Milcherhitzer zu entfernen bevor die Enzymlö- sung in Schritt b eingesetzt wird. In vielen Fällen kann auf diesen Zwischenspül- gang aber auch verzichtet werden.
Die Einwirkung der Enzymlösung in Schritt b kann ebenfalls bei Raumtemperatur erfolgen, doch ist es auch hier vielfach zweckmäßiger, um die Ablösung der Beläge zu beschleunigen, die Lösung bei erhöhten Temperaturen einwirken zu lassen. Bei der Wahl der Temperatur muß auf die Temperaturbeständigkeit des jeweiligen Enzyms geachtet werden, damit nicht durch zu hohe Temperaturen ein vorzeitiger Aktivitätsverlust in der Enzymlösung eintritt. Bevorzugte Anwendungstemperaturen liegen zwischen etwa 30 °C und etwa 80 °C, insbesondere zwischen etwa 40 °C und etwa 70 °C. Unter Berücksichtigung der obengenannten Einschränkung bewirken höhere Temperaturen im allgemeinen schnellere Reinigung. Die Einwirkzeiten der Enzymlösung können zwischen wenigen Minuten bis hin zu einigen Stunden reichen. Besonders bevorzugt werden Einwirkzeiten zwischen etwa 5 Minuten und etwa 120 Minuten, insbesondere zwischen etwa 20 Minuten und etwa 60 Minuten. Selbstverständlich bestimmt auch die Menge an Enzym, die in dieser Lösung enthalten ist, in gewissen Grenzen die notwendige Einwirkzeit.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Enzymen handelt es sich um sogenannte hochalkalische Proteasen. Unter diesem Begriff sind solche Proteasen zu verstehen, die einen isoelektrischen Punkt im Bereich oberhalb von pH 10 aufweisen und deren Aktivitätsoptimum im pH-Bereich von etwa 9 bis etwa 12 liegt. Zu den wichtigen Vertretern dieser Enzymgruppe gehören bestimmte Vertreter der aus Bakterien gewonnenen, als Subtilisine bezeichneten Serinproteasen, die als Untergruppe die gemeinsame Bezeichnung I-S2 erhalten haben. Zu diesen zählen beispielsweise die als Subtilisin 147, Subtilisin 309 und Subtilisin PB92 bezeichneten Enzyme (s. R.J. Siezen et al, Protein Engineering Vol 4, No 7, 719- 737 (1991)). Hochalkalische Proteasen sind auch als Enzymzubereitungen im Handel erhältlich, beispielsweise unter den Bezeichnungen Savinase®, Esperase®, Durazym®, Maxacal®, Purafect®, Opticlean® und BLAP®. Diese Zubereitungen enthalten neben dem eigentlich aktiven Enzym in der Regel größere Mengen an Stabilisierungsmitteln und Trägerstoffen. Der Enzymgehalt wird in einer standardisierten Weise üblicherweise nicht als Gewichtsprozent, sondern in Form von Aktivitätseinheiten angegeben, die die verfügbare proteinspaltende Aktivität im jeweiligen Enzympräparat wiedergeben. Im folgenden wird die von der Firma Novo eingeführte Einheit KNPU (Kilo Novo Protease Units) verwendet; andere Einheiten erfordern ggf. eine entsprechende Umrechnung. Die erfindungsgemäß verwendete Enzymlösung soll vorzugsweise 0,16 KNPU bis 160 KNPU, insbesondere 0,8 KNPU bis 80 KNPU pro Liter enthalten. Besonders bevorzugt ist der Bereich von 1 ,6 KNPU bis 16 KNPU pro Liter Anwendungslösung. Von den verschiedenen hochalkalischen Proteasen werden Savinase®, Maxacal®, Purafect® und BLAP® im erfindungsgemäßen Verfahren besonders bevorzugt.
Die in Schritt b verwendete Enzymlösung soll für eine optimale Reinigungswirkung einen pH-Wert zwischen etwa 8 und etwa 12, vorzugsweise zwischen etwa 8,5 und etwa 9,5 aufweisen (gemessen bei 20 °C). Ein pH-Wert deutlich unterhalb des Wertes im Aktivitätsmaximum wird vor allen dann gewählt, wenn es darauf ankommt, die Aktivität des Enzyms in der Anwendungslösung möglichst
lange aufrecht zu erhalten. Der pH-Wert kann durch an sich bekannte Verfahren, beispielsweise ein Gerät zur automatischen Dosierung der notwendigen Menge an Alkali, eingestellt werden. Zweckmäßiger ist aber der Zusatz von Salzen, die in diesem Bereich puffernd wirken, zur Enzymlösung. Daneben kann die Enzymlösung weitere Wirkstoffe und Hilfsstoffe enthalten, wenn dies zweckmäßig erscheint. Als Beispiele seien hier Enzymstabilisatoren, beispielsweise Borate, Glykole, wie beispielsweise Etylenglykol, Propylenglykol und Glycerin, und Tenside, insbesondere die auch in der in Stufe a bevorzugten nichtionische Tenside genannt. Daneben sind auch Substanzen zur Komplexierung der Wasserhärte zu erwähnen, wie beispielsweise polymere Phosphate sowie Salze organischer Phosphonsäuren und Phosphonocarbonsäuren, wie etwa Nitrilotrimethylenphos- phonat, Hydroxyethandiphosphonat und Salze der Phosphonobutantricarbon- säure. Als weitere Zusatzstoffe sind dispergierend wirkende Substanzen zu erwähnen, beispielsweise die Salze der Zitronensäure, der Glukonsäure, der Milchsäure und der Polyasparaginsäure. In allen Fällen werden bei den Hilfs- und Zusatzstoffen die Alkalisalze, insbesondere die Natriumsalze bevorzugt eingesetzt.
Nach der Behandlung der zu reinigenden Oberflächen mit der wäßrigen Enzymlösung folgt in jedem Fall eine weitere Behandlung mit Wasser, um evtl. noch anhaftende Reinigungsmittelreste von den Oberflächen abzuspülen. Dabei kann Wasser von Raumtemperatur oder aber erwärmtes Wasser verwendet werden. Die Einwirkzeiten für das Wasser werden nach Bedarf gewählt und liegen in der Regel zwischen etwa 1 Minuten und etwa 15 Minuten, insbesondere zwischen etwa 5 Minuten und etwa 10 Minuten.
In besonderen Fällen kann es zweckmäßig sein, vor oder nach dem abschließenden Spülgang mit Wasser die zu reinigenden Oberflächen zusätzlich mit einer oder mehreren Wirkstofflösungen zu behandeln, um Enzymreste zu desaktivieren und/oder die zu reinigenden Oberflächen zu desinfizieren. Eine Desaktivierung möglicherweise anhaftender Enzymreste ist dann angebracht, wenn selbst kleinste Enzymaktivitäten nicht auf den Oberflächen verbleiben dür-
fen. Eine Desinfizierung ist dann notwendig, wenn es auf möglichst weitgehende Keimfreiheit ankommt. Sowohl für die Desaktivierung der Enzyme als auch für die Desinfektion der Oberflächen können an sich bekannte Wirkstoffe in geeigneten Konzentrationen verwendet werden. So eignen sich beispielsweise alkalische, aktivchlorhaltige Lösungen für beide Zwecke. Bevorzugt werden für die Desaktivierung der Enzyme aber wäßrige Lösungen von organischen oder anorganischen Säuren verwendet. Auch zur Desinfektion werden vorzugsweise saure Desinfektionswirkstoffe eingesetzt, gegebenenfalls in Kombination mit anionischen und/oder nichtionischen Tensiden. Besonders bevorzugt werden saure Desinfektionsmittel auf Basis von Peroxycarbonsäuren, insbesondere Peressigsäure, gegebenenfalls in Kombination mit Mineralsäuren. Selbstverständlich ist es auch möglich, Wirkstoffe zur Enzyminhibierung und Desinfektionswirkstoffe gemeinsam in einer Lösung auf die zu reinigenden Oberflächen einwirken zu lassen, wenn sie miteinander verträglich sind oder aber gegebenenfalls Wirkstoffe zu verwenden, die beide Funktionen erfüllen, wie insbesondere saure Lösungen von Peroxycarbonsäuren. Gewünschtenfalls kann nach der Behandlung mit der Desaktivierungs- oder Desinfektionslösung nochmals ein Spülgang mit Wasser nachgeschaltet werden.
Die Behandlung der zu reinigenden Oberflächen mit den verschiedenen Flüssigkeiten geschieht im Normalfall in der Weise, daß diese Flüssigkeiten anstelle von Milch durch den Milcherhitzer geleitet werden. Zum Spülen wird dabei in der Regel frisches Wasser verwendet; die Reinigungslösungen werden dagegen vorzugsweise für einige Zeit im Kreislauf geführt. Die Strömungsgeschwindigkeit hängt von der Größe des zu reinigenden Milcherhitzers ab. Es kann mit konstanter oder aber auch mit wechselnder Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet werden. In Einzelfällen kann es auch zweckmäßig sein, den Strom für gewisse Zeiten zu unterbrechen und die Lösungen im Stehen auf die Oberfläche einwirken zu lassen.
Die Zubereitung der im Verfahren anzuwendenden Wirkstofflösungen kann im einfachsten Fall durch getrenntes Dosieren der einzelnen Komponenten im Wassser erfolgen. Vorzugsweise wird aber von Konzentraten ausgegangen, die mehrere oder alle Bestandteile der Wirkstofflösungen in entsprechend höherer Konzentration im gewünschten Mengenverhältnis enthalten, und die jeweilige Anwendungslösung daraus durch Verdünnen mit Wasser gewonnen. Diese Konzentrate können in fester Form als Pulver, Granulate oder Blöcke vorliegen, doch werden für eine automatische Dosierung flüssige und pastenförmige Konzentrate bevorzugt. So können beispielsweise flüssige wäßrige Enzymkonzentrate folgende Zusamensetzung aufweisen:
0,5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% an hochalkalischer Pro- tease,
- 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-% an Glykol
- 0,5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% an Tensid und
0,5 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-% an Enzymstabilisatoren.
Beispiele
Zur Prüfung der Reinigungswirkung verschiedener Reinigungsmittel an verschmutzten Oberflächen von Milcherhitzern wurden in einem Micherhitzer, der als Plattenwärmetauscher ausgebildet war, auf einer der Wärmetauscherflächen kreisrunde Edelstahlbleche (Durchmesser 10 cm) so angebracht das sie von der Rückseite her erwärmt wurden und auf der Vorderseite von Milch bzw. Reinigungsmittel überströmt wurden. Vor jedem Versuch wurden die Bleche von Hand vollständig gereinigt und mit Ethanol entfettet. Die Anschmutzung der Bleche erfolgte im Praxisbetrieb des Milcherhitzers in der Weise, daß in jedem Versuch zunächst Rohmilch 4 Stunden lang mit einer Durchflußrate von 1 ,0 Meter pro Sekunde durch das auf 80 °C erhitzte Gerät geleitet wurde. Nach dieser Zeit waren die Wärmetauscherflächen und die Testbleche von einer fest sitzenden Schicht von Milchrückständen vollständig bedeckt. Der Milcherhitzer wurde dann mit den Testblechen einem Reinigungsverfahren unterworfen, wobei zum einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigt wurde und zum anderen zwar die selbe enzymatische Reinigungslösung verwendet, die Säurespülung aber nach der enzymatischen Reinigung vorgenommen wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßte folgende Schritte:
1. Vorspülung mit kaltem Wasser während 5 Minuten
2. Behandlung mit einer wäßrigen 1 %igen Säurelösung bei 60 °C während 15 Minuten (a)
3. Zwischenspülung mit kaltem Wasser während 5 Minuten
4. Behandlung mit einer Reinigungslösung, die 0,1 Gew.-% eines enzymatischen Reinigers enthielt, bei 60 °C während 30 Minuten (b)
5. Nachspülung mit kaltem Wasser während 5 Minuten (c).
Das Vergleichsverfahren umfaßte folgende Schritte:
1. Vorspülung mit kaltem Wasser während 5 Minuten
2. Behandlung mit einer wäßrigen Reinigungslösung, die 0,1 Gew.-% eines enzymatischen Reinigers enthielt, bei 60 °C während 30 Minuten
3. Zwischenspülung mit kaltem Wasser während 5 Minuten
4. Behandlung mit einer wäßrigen 1%igen Säurelösung bei 60 °C während 5 Minuten
5. Nachspülung mit kaltem Wasser während 5 Minuten.
Das Spülwasser und die Behandlungslösungen wurden in allen Versuchen auf dem selben Wege durch den Milcherhitzer geschickt, den im Normalbetrieb die Milch nimmt. Auch für Spülwasser und die Reinigungslösungen wurde eine Durchströmrate von 1 ,0 Meter pro Sekunde gewählt. Die Reinigungswirkung wurde mit Hilfe einer Videokamera und eines nachgeschalteten Rechnerprogramms ermittelt, wobei die nach dem Reinigungsverfahren noch mit Belägen bedeckten Flächenanteile in % ausgewiesen wurden.
Der verwendete enzymatische Reiniger hatte folgende Zusammensetzung:
- 40 Gew.-% Savinase® 16.0 L (16 KNPU/g)
- 30 Gew.-% Dehydol® LT8 (Cι2/ι8-Fettalkohol + 8 EO) 20 Gew.-% Propylenglykol
- 10 Gew.-% Wasser
Zur Herstellung der Säurelösungen wurde in einer Versuchsreihe von konzentrierter Salpetersäure und in einer zweiten Versuchsreihe von einer tensidhaltigen Phosphorsäure ausgegangen die folgende Zusammensetzung hatte:
50 Gew.-% Phosphorsäure
- 5 Gew.-% Dehydol® LT8
- 4 Gew.-% Nat umcumolsulfonat
- 41 Gew.-% Wasser
Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die überraschenden Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem vor der Behandlung mit der Enzymlösung eine Säurebehandlung der Bleche vorgenommen wird, sind unmittelbar erkennbar.
Tabelle: Restanschmutzung auf den Testplatten (in Flächen-%)
Erfindungsgemäßes Vergleichsverfahren
Säure Verfahren
1 Gew.-% Salpetersäure 5 69
1 Gew.-% Phosphorsäure 2 67
Claims
1. Verfahren zur Reinigung von Milcherhitzern, bei dem die zu reinigenden Flächen dieser Geräte nacheinander mit a) der wäßrigen Lösung einer Säure und b) der wäßrigen Lösung eines Enzyms aus der Gruppe der hochalkalischen Proteasen behandelt und c) mit Wasser gespült werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Behandlung in Schritt a und/oder in Schritt b bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise zwischen 30 °C und 80 °C und insbesondere zwischen 40 °C und 70 °C durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Kontaktzeiten der Lösungen mit den zu reinigenden Flächen im Schritt a im Bereich von 5 Minuten bis 60 Minuten und vorzugsweise von 10 Minuten bis 20 Minuten und im Schritt b im Bereich von 5 Minuten bis 120 Minuten, vorzugsweise von 20 Minuten bis 60 Minuten liegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in Schritt a die Konzentration an Säure in der Lösung 0,2 Gew.-% bis 2 Gew.-% vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in Schritt a eine Säure aus der Gruppe Phosphorsäure, Salpetersäure, Methansulfonsäure, Zitronensäure und deren Gemische verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die in Schritt a verwendete Säurelösung weitere Hilfsstoffe, insbesondere aus der Gruppe Tenside, Korrosionsinibitoren, schaumregulierende Mittel und deren Gemische enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die in Schritt b verwendete Lösung Enzym in einer Menge von 0,16 bis 160 KNPU, vorzugsweise in einer Menge von 0,8 bis 80 KNPU und insbesondere in einer Menge von 1 ,6 bis 16 KNPU pro Liter enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die in Schritt b verwendete Lösung einen pH-Wert (bei 20 °C) im Bereich von 8 bis 12, vorzugsweise im Bereich von 8,5 bis 9,5 aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die in Schritt b verwendete Lösung weitere Hilfsstoffe aus der Gruppe Enzymstabilisatoren, Glykole, Tenside, Komplexbildner, dispergierend wirkende Substanzen und deren Gemische enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die zu reinigenden Flächen unmittelbar vor und/oder nach der Behandlung mit der Säurelösung in Schritt a mit Wasser gespült werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die zu reinigenden Flächen nach der enzymatischen Reinigung in Schritt b mit der wäßrigen Lösung eines sauren Desinfektionsmittels behandelt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , bei dem zur Desinfektion eine wäßrige Peroxi- carbonsäurelösung verwendet wird.
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