DE19731398A1 - Verwendung enzymhaltiger Lösungen zum Reinigen von Gär- und Lagertanks - Google Patents
Verwendung enzymhaltiger Lösungen zum Reinigen von Gär- und LagertanksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Reinigung von Gär- oder Lagertanks in der
Getränkeindustrie. Sie betrifft insbesondere die Reinigung von solchen Tanks, in
denen durch Gärung zubereitete Getränke wie insbesondere Bier hergestellt
und/oder gelagert werden.
Bei der Herstellung und/oder Lagerung von Getränken, bei deren Herstellung
Gärprozesse wie insbesondere die alkoholische Gärung eingesetzt werden, entstehen
besonders schwer zu entfernende Verschmutzungen und Rückstände. Wie
beispielsweise bei der Herstellung von Bier können diese Rückstände Tannine,
Hopfenharze und ähnliche schlecht auflösbare Rückstände enthalten. Derzeit erfolgt
eine aufwendige und wenig zufriedenstellende Reinigung mit klassischen
Reinigungsmitteln. Die Reinigung kann beispielsweise mit alkalischen Reinigern,
basierend auf etwa 1 bis 3%iger Natronlauge, gegebenenfalls zusammen mit
Additiven, erfolgen. Alternativ können saure Reiniger eingesetzt werden, die
beispielsweise auf etwa 1 bis 3%iger Phosphorsäure beruhen. Die Reinigungszeiten
liegen im Bereich von etwa 20 bis etwa 60 Minuten, wobei die Reinigungslösungen
eine Temperatur im Bereich von etwa 5 bis etwa 20°C aufweisen.
Die Reinigungsergebnisse sind für die hartnäckigen Rückstände durch Gärung
hergestellter Getränke in den Gär- und/oder Lagertanks jedoch nicht immer
befriedigend. Zumindest sind aufwendige Spülvorgänge erforderlich, die einen
hohen Wasserverbrauch mit sich bringen. Die Entsorgung der verbrauchten stark
alkalischen oder stark sauren Reiniger führt zu einer beträchtlichen
Abwasserbelastung.
Daher besteht der Bedarf nach einem hinsichtlich Reinigungsergebnis,
Wasserverbrauch und Abwasserbelastung verbesserten Verfahren zur Reinigung
von Gär- und/oder Lagertanks in der Getränkeindustrie.
Die Lösung der Aufgabe basiert auf der Erkenntnis, daß durch den Einsatz von
bestimmten enzymhaltigen Formulierungen eine besonders gute Reinigungswirkung
gegenüber Tanninen, Hopfenharzen und ähnlichen hartnäckigen Verschmutzungen
erreicht werden kann. Die Erfindung betrifft demnach die Verwendung
enzymhaltiger wäßriger Lösungen zur Reinigung von Gär- oder Lagertanks in der
Getränkeindustrie. Sie betrifft insbesondere die Verwendung derartiger Lösungen
zur Reinigung von solchen Gär- oder Lagertanks, in denen durch Gärung,
beispielsweise durch alkoholische Gärung, erhaltene Getränke hergestellt oder
gelagert wurden. Ein besonderes Beispiel eines derartigen Getränks ist Bier.
Vorzugsweise enthalten die wäßrigen Reinigungslösungen eines oder mehrere
Enzyme ausgewählt aus folgenden Gruppen: Laccasen, Peroxidasen, Oxireductasen,
Transferasen, Hydrolasen, Isomerasen, Lyasen, Proteasen und Ligasen. Besonders
bevorzugt ist die Verwendung von Laccasen oder Peroxidasen, die vorzugsweise in
Kombination miteinander eingesetzt werden.
Vorzugsweise erfolgt die Verwendung derart, daß die Gesamtkonzentration der
Enzyme in der wäßrigen Reinigungslösung im Bereich von etwa 0,001 bis etwa 1
Gew.-% liegt. Bei geringeren Einsatzkonzentrationen verschlechtert sich das
Reinigungsergebnis, während sich bei höheren Konzentrationen als etwa 1 Gew.-%
das Reinigungsergebnis nicht mehr wesentlich verbessert. Vorzugsweise liegen die
Konzentrationen der einzelnen Enzyme im Bereich von etwa 0,002 bis etwa 0,3
Gew.-%. Kombiniert man mehrere Enzyme miteinander, stellt man die
Gesamtkonzentration vorzugsweise auf den Bereich von etwa 0,005 bis etwa 0,5
Gew.-% ein.
Der pH-Wert der enzymhaltigen wäßrigen Reinigungslösung liegt vorzugsweise in
dem Bereich, in dem die Enzyme ihre optimale Wirkung entfalten. Je nach
Enzymtyp können sich unterschiedliche pH-Bereiche als optimal erweisen. Im
allgemeinen soll der pH-Wert im Bereich von etwa 2 bis etwa 11 liegen. Bei der
bevorzugten Verwendung von Laccasen und/oder Peroxidasen stellt man den
pH-Wert vorzugsweise auf einen Bereich von etwa 3 bis etwa 10 ein.
Es ist im allgemeinen ausreichend, wenn die enzymhaltige wäßrige Lösung außer
den Enzymen keine weiteren Wirkstoffe enthält. Je nach Art der Verschmutzung
kann die Enzymwirkung durch Zusatz weiterer Wirkstoffe jedoch verbessert
werden. Hier sind beispielsweise zu nennen:
- 1. Nichtionische, anionische oder kationische Tenside, insbesondere anionische Tenside wie beispielsweise Alkylsulfate oder nichtionische Tenside wie beispielsweise Alkoxylate von Fettalkoholen oder Fettaminen,
- 2. monomere, oligomere oder polymere Phosphate, insbesondere Diphosphate,
- 3. Silicate,
- 4. organische Komplexbildner wie beispielsweise Hydroxycarbonsäuren wie insbe sondere Milchsäure, Citronensäure, Weinsäure oder Gluconsäure, chelatisierende Aminocarbonsäuren wie beispielsweise Ethylendiamintetraessigsäure oder Nitri lotriessigsäure, Phosphonsäuren wie beispielsweise 1-Hydroxyethan-1,1-diphos phonsäure oder Phosphonocarbonsäuren wie beispielsweise Phosphonobutantri carbonsäure.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von
Gär- und/oder Lagertanks in der Getränkeindustrie, insbesondere von Tanks für
durch Gärung erhaltene Getränke, indem man die Tanks für eine Zeitdauer im
Bereich zwischen etwa 30 Minuten und etwa 5 Stunden mit einer enzymhaltigen
wäßrigen Lösung behandelt, die die vorstehend beschriebenen Komponenten
enthält. Bevorzugt sind Behandlungszeiten im Bereich von 10 bis 60 Minuten. Die
Behandlung kann dabei im einfachsten Falle dadurch erfolgen, daß man die Tanks
mit der enzymhaltigen wäßrigen Lösung füllt oder indem man die Tankinnenwände
mit der enzymhaltigen wäßrigen Lösung besprüht. Durch die mechanische Wirkung
eines kräftigen Sprühstrahls kann die Reinigungswirkung gesteigert werden. Die
Temperatur der enzymhaltigen wäßrigen Lösung wählt man dabei vorzugsweise im
Bereich von etwa -5 und +85°C, insbesondere im Bereich von etwa 20 bis etwa 70°C.
Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann auch als sogenanntes "Cleaning-
in-Place-Verfahren" (CIP-Verfahren) eingesetzt werden. Hierbei wird die
Reinigungslösung in einem Stapelbehälter bevorratet und von hieraus durch ein
Leitungssystem in die zu reinigenden Behälter gepumpt und wieder in den
Stapelbehälter zurückgeführt. Da hierdurch die selbe Reinigungslösung für mehrere
Reinigungszyklen verwendet werden kann, verringert sich der Gebrauch an
Reinigungslösung.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Reinigungslösung als sogenannter
Dünnschichtreiniger ("thin film cleaner") formuliert und eingesetzt werden. Hierbei
stellt man die Fließeigenschaften (Viskosität, Thixotropie) der Reinigungslösung
durch Zusatz geeigneter Verdicker so ein, daß die Lösung auf die Wände der zu
behandelnden Behälter aufgesprüht werden kann und daß diese an den Wänden als
dünner Film haftet bzw. langsam abläuft. Hierdurch bleiben die zu reinigenden
Oberflächen lange mit der Reinigungslösung in Kontakt, ohne daß der gesamte
Behälter gefüllt werden muß. Hierdurch kommt man mit einem vergleichsweise
geringen Volumen an Reinigungslösung aus. Nach Ende der erwünschten
Einwirkungszeit wird der Film des Reinigungsmittels mit Wasser abgespült.
Derartige Dünnschichtreiniger sind - jedoch ohne die erfindungsgemäß
einzusetzenden Enzyme - im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind aus
der EP-B-265 979 (Akzo) Verdickungsvormischungen zur Herstellung von
verdickten wäßrigen einphasigen Reinigungsmitteln bekannt, die aus 0,1 bis 10
Gew.-% eines Tensids, das beispielsweise ein tertiäres Aminoxid sein kann, und
0,01 bis 3 Gew.-% eines organischen anionischen Sulfonats bestehen. Diese
verdickten wäßrigen Reinigungsmittel zeigen thixotropes Verhalten, das heißt, sie
haben eine hohe Viskosität bei niedrigen Scherkräften. Auch aus der EP-A-276 501
(Akzo) sind verdickte, wäßrige Reinigungsmittel mit thixotropem Verhalten
bekannt, die ein primäres, sekundäres oder tertiäres Amin oder Diamin mit
mindestens einem aus mindestens 10 C-Atomen bestehenden Kohlenwasserstoffrest
sowie ein organisches Sulfonat und eine schwache Säure mit einem pK-Wert kleiner
2,0 enthalten. Weitere Dokumente, die sich mit verdickenden
Reinigungsmittelkonzentraten beschäftigen, sind zum Beispiel W096/21721 (Jeyes
Group PLC), EP-A-0 724 013 (Colgate-Palmolive) sowie US-5,078,896 (Akzo).
So beschreibt auch die deutsche Offenlegungsschrift DE 46 04 636 (Henkel KGaA)
verdickende wäßrige Reinigungsmittel für harte Oberflächen, die eine Kombination
aus mindestens einem tertiären Aminoxid, mindestens einem Alkylpolyglycosid und
mindestens einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel ausgewählt aus der
Gruppe der ein- oder mehrwertigen Alkohole, der Glycolether und der
Alkanolamine, enthalten. Diese Schrift offenbart nicht den Einsatz für Innenflächen
von Rohrleitungen oder Behältern.
Auch die WO95/02664 (Jeyes Group PLC) beschreibt durch Wasserzugabe
verdickbare Reiniger, die entweder Ethersulfate, gegebenenfalls in Verbindung mit
weiteren oberflächenaktiven Stoffen, oder Kationtenside, gegebenenfalls zusammen
mit Niotensiden, beanspruchen. Auch hier wird nur die Verwendung auf harten
außenliegenden Oberflächen wie Toilettenbecken, Wänden oder Fußböden
beschrieben.
Die US-Patentschrift 4,842,771 (Akzo N.V.) beschreibt Reinigungslösungen, die
unter Scherbelastung ihre Viskosität verringern (thioxotropes Verhalten) und
quartäre Ammoniumsalze oder Aminoxide sowie Cumolsulfonat, Xylolsulfonat,
Toluolsulfonat oder Mischungen der Sulfonate enthalten. Diese Mittel sind für die
Verwendung an nicht-horizontalen harten Oberflächen einsetzbar.
Die EP-A-0 595 590 (Page, White & Farrer) offenbart ein chlorfreies,
niedrigalkalisches Reinigungsmittelkonzentrat, das Aminoxide, Aniontenside, ein
hydrophob modifiziertes Polymer, einen Verdünner und Alkalien enthält und auf
harten Oberflächen einen Gelfilm ausbildet.
In der EP-A-0 314 232 (Unilever) werden wasserverdickbare
Reinigungsmittelkonzentrate beschrieben, die ein Tensid aus der Gruppe der Amine,
Aminoxide und quartären Ammoniumsalze, ein Cotensid, ionisierbare
Verbindungen sowie Wasser enthalten. Diese Reiniger werden ebenfalls für harte
Oberflächen eingesetzt.
Mit Wasser verdickbare Reinigerkonzentrate enthalten demnach tensidische
Komponenten, wobei sowohl Aniontenside, Kationtenside als auch Niotenside
sowie eventuell Amphotenside zum Einsatz kommen, Verdünnungsmittel, saure
oder alkalische Bestandteile, Builder und Cobuilder, beispielsweise Polymere sowie
weitere Wirk- und Hilfsstoffe. Durch Zumischen der erfindungsgemäß zu
verwendenden Enzyme zu derartigen Mischungen werden wäßrige Lösungen
erhalten, die als Dünnschichtreiniger im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können. Je nach beabsichtigtem Anwendungszweck kann das
Reinigerkonzentrat weitere Komponenten enthalten, beispielsweise zusätzliche
Alkalien, Chelatkomplexbildner, weitere anionische und/oder nichtionische
Tenside, Enzyme, Konservierungsmittel, Sequestrierungsmittel, Oxidations-
(Bleich)mittel, Farbstoffe und/oder Parfüme.
Mit den vorstehend beschriebenen Verdickersystemen können auch die in der
vorliegenden Erfindung beschriebenen enzymhaltigen wäßrigen Lösungen als
Dünnschichtreiniger formuliert werden.
Nach der Reinigung werden die Tanks vorzugsweise mit Leitungswasser ausgespült.
Dabei kann die Spülwassermenge im Vergleich zur herkömmlichen stark sauren
oder stark alkalischen Reinigung deutlich reduziert werden. Dies führt zu einem
wesentlich verringerten Wasserverbrauch. Da der pH-Wert der enzymhaltigen
Reinigungslösung vorzugsweise im für Abwasser zulässigen Bereich liegt, entfällt
die sonst erforderliche Verdünnung oder Neutralisation. Abwassermenge und
Abwasserbelastung können demnach deutlich reduziert werden.
Die Überprüfung des erfindungsgemäßen Reinigungsverfahrens erfolgte in einem
sogenannten Fermentationssimulationstest. Hierzu wurden in einen 3-1-Erlenmeyer-
Kolben 200 g Malzextrakt (Malt Extract Broth) eingewogen und auf 2 kg mit
vollentsalztem Wasser aufgefüllt. Unter ständigem Rühren wurde der Malzextrakt
auf 90°C erhitzt und vollständig gelöst. Danach wurden 1,7 g zerkleinerte
Hopfenpellets zugegeben, 2 Stunden gekocht, in einem Eisbad auf ca. 10°C
abgekühlt und 20 g Hefe zugegeben. Diesen Ansatz ließ man 5 Tage bei
Raumtemperatur gären. Nach dem Gärvorgang wurde der Erlenmeyer-Kolben
vollständig entleert und einmal so mit Leitungswasser nachgespült, daß die Hefe
vollständig entfernt war.
Der an der Kolbeninnenwand anhaftende Fermentationsrückstand, der unter
anderem Brandhefe, Tannine und Hopfenharze enthält, wurde anschließend mit
erfindungsgemäßen enzymhaltigen wäßrigen Lösungen und vergleichsweise mit
einem konventionellen sauren Tankreiniger entfernt. Hierzu wurden die
Erlenmeyer-Kolben mit den Reinigungslösungen gefüllt. Die Reinigungslösungen
wiesen Raumtemperatur auf und wurden mit etwa 50 Umdrehungen pro Minute
gerührt. Hierbei wurde die Ablösung der Gärrückstände beobachtet. Nach jeweils 30
und 60 Minuten erfolgte eine visuelle, vergleichende Beurteilung der prozentualen
Verschmutzungsablösung durch die erfindungsgemäßen enzymhaltigen wäßrigen
Reinigungslösungen und durch einen in der Praxis eingesetzten Tankreiniger. Die
folgende Tabelle zeigt die prozentuale Verschmutzungsablösung in % nach 60
Minuten. Dabei wurden wäßrige Lösungen eingesetzt, die die in der Tabelle
angegebenen Wirkstoffe (Konzentrationsangaben in Gew.-%) enthielten.
| Wirkstoff (Konzentration in Wasser) | |
| Verschmutzungsablösung in % nach 60 min | |
| Laccase 0,005% | 70 |
| Peroxidase 0,005% | 70 |
| Laccase/Peroxidase 0,003/0,005% | 90 |
| Protease 0,005% | 80 |
| marktüblicher saurer Tankreiniger 1% | 55 |
Claims (9)
1. Verwendung enzymhaltiger wäßriger Lösungen zur Reinigung von Gär- oder
Lagertanks in der Getränkeindustrie.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gär- oder
Lagertanks von Rückständen von durch Gärung erhaltenen Getränken gereinigt
werden.
3. Verwendung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die wäßrige Reinigungslösung eines oder mehrere Enzyme
ausgewählt aus folgenden Gruppen enthält: Laccasen, Peroxidasen,
Oxireductasen, Transferasen, Hydrolasen, Isomerasen, Lyasen, Ligasen,
Proteasen.
4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige
Reinigungslösung Laccasen und/oder Peroxidasen enthält.
5. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Konzentration der Enzyme in der wäßrigen
Reinigungslösung im Bereich von 0,001 bis 1 Gew.-% liegt.
6. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der pH-Wert der enzymhaltigen wäßrigen Reinigungslösung
im Bereich von 2 bis 11 liegt.
7. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die wäßrige Reinigungslösung weitere Wirkstoffe
ausgewählt aus folgenden Gruppen enthält:
nichtionische, anionische oder kationische Tenside,
monomere, oligomere oder polymere Phosphate,
Silicate,
organische Komplexbildner.
8. Verfahren zur Reinigung von Gär- oder Lagertanks in der Getränkeindustrie,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Tanks für eine Zeitdauer zwischen 30
Minuten und 5 Stunden mit einer enzymhaltigen wäßrigen Lösung nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 behandelt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die enzymhaltige
wäßrige Reinigungslösung eine Temperatur zwischen -5 und +85°C aufweist.
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Owner name: ECOLAB GMBH & CO. OHG, 40589 DUESSELDORF, DE |
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