DE10063425A1 - Verhinderung von Tropfenbildung bei der Flaschenreinigung - Google Patents

Abstract

Verwendung eines Mittels, enthaltend ein kolloidales Metalloxid, ausgewählt aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid oder Mischungen der genannten zur Behandlung von harten Oberflächen während oder im Anschluß an die Reinigung der harten Oberflächen.

Description

Die im folgenden beschriebene Erfindung liegt auf dem Gebiet der gewerblichen Reinigung und betrifft die Verwendung von Metalloxid-haltigen Mitteln sowie ent­ sprechende Verfahren zur Reinigung und/oder Behandlung von Gegenständen, insbesondere Mehrwegflaschen und anderen Mehrwegbehältern, die der Auf­ nahme von Lebensmitteln dienen.

Zahlreiche Lebensmittel, insbesondere Molkereiprodukte und Getränke, werden in zunehmendem Maße in Mehrwegverpackungen angeboten, die nach Entleerung vom Kunden zurückgegeben werden und erneut als Verpackung für diese Le­ bensmittel dienen können. Beispiele für so verpackte Lebensmittel sind Milch, Kakao, Sahne, Joghurt, Milchmixgetränke, Mineralwasser, Fruchtsäfte, Bier, Li­ monaden, Softdrinks und andere Mixgetränke. Die Mehrwegbehälter können aus verschiedensten Materialien bestehen, insbesondere aus Glas oder aus Kunst­ stoffen, wie Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polyester (beispielsweise Polyethylenterephthalat, PET oder Polyethylennaphthenat, PEN) und Polyethylen (PE). Die Behälter können in ihrer Form den verschiedensten Anwendungs­ zwecken angepaßt sein. So werden für Flüssigkeiten vorzugsweise Flaschen ver­ wendet, während für Lebensmittel mit pastöser, gelartiger oder fester Konsistenz vorzugsweise Becher oder Dosen verwendet werden. Der Einfachheit halber wird im folgenden nur von Flaschen oder Flaschenreinigung gesprochen, wobei sinn­ gemäß auch die anderen in dieser Weise zu reinigenden Behälter bzw. deren Reinigung gemeint sind.

Es ist selbstverständlich, daß die zurückgegebenen bereits benutzten Flaschen vor der Wiederverwendung in hygienisch einwandfreier Weise gereinigt werden müssen. Üblicherweise werden im Gewerbe für diesen Zweck vollautomatische Reinigungsmaschinen eingesetzt, in denen die Flaschen durch mehrere Reini­ gungszonen transportiert werden. Je nach Art der Behälter und der verwendeten Lebensmittel kommen hier unterschiedliche Maschinenkonstruktionen in Betracht. In der Regel ist in den Maschinen wenigstens eine Zone zur Vorspülung vorhan­ den, in wenigstens einer weiteren darauf folgenden Zone wird eine Behandlung mit einer Reinigungslösung bei erhöhter Temperatur vorgenommen und schließ­ lich ist wenigstens eine weitere Zone vorgesehen ist, in der die Flaschen mit Was­ ser gespült werden. Die Vorspülung wird häufig auch als Vorweiche und die Zone, in der die Behandlung mit der Reinigungslösung stattfindet, als Laugenzone be­ zeichnet. Sowohl für die Vorspülung, die Reinigung als auch die Nachspülung können mehrere getrennte Zonen vorhanden sein und je nach Verwendungs­ zweck sind weitere Zonen, wie beispielsweise eine vorgeschaltete Resteentlee­ rung der Flaschen vorgesehen. Die Kontaktierung der Flaschen mit den Reini­ gungsflüssigkeiten kann in jeder Zone anders erfolgen und ist meist als Spritz- oder Tauchvorgang ausgebildet. Üblicherweise werden die Flaschen beim Durchlaufen der Anlage im Vorreinigungsbereich zunächst langsam erwärmt, im Laugenbereich bei deutlich erhöhter Temperatur behandelt und dann in den fol­ genden Nachspülzonen wieder abgekühlt. Durch die Einteilung in unterschiedliche Bäder und Zonen werden Reinigungsmittel, Wasser und Wärmeenergie wirt­ schaftlich und effektiv genutzt.

Nachdem lose anhaftende Lebensmittelreste und Verunreinigungen in der Vor­ spülzone entfernt worden sind, findet die eigentliche Reinigung in der Laugenzone statt. Dieser Bereich umfaßt wenigstens eine Zone, in der die Flaschen in Abhängigkeit von dem Flaschenmaterial mit einer Reinigungslösung bei hohen Temperaturen von üblicherweise etwa 50 bis 90°C behandelt werden. Besonders gute Reinigungseffekte werden erzielt, wenn 1 bis 3 Laugenbäder mit einer darauf folgenden Laugenspritzzone kombiniert werden. Als Lauge wird bei den herkömmlichen Reinigungsverfahren eine Reinigungslösung verwendet, die ca. 0,5 bis 3% Natriumhydroxid sowie Zusätze an Sequestriermitteln, Tensiden sowie anderen reinigungsaktiven Komponenten enthält.

Zum Abschluß der Behandlung in der Reinigungsmaschine werden die Flaschen üblicherweise mit Wasser von Trinkwasserqualität ausgespült. Insbesondere bei Kunststoff-Oberflächen kommt es aufgrund der hydrophoben Oberflächeneigen­ schaft zu einer Tropfenbildung auf der Flaschenoberfläche. Je nach Reinigungs­ erfolg kann auch bei Flaschen aus anderem Material Tropfenbildung auftreten. Diese Tropfen stellen an und für sich kein Problem dar, jedoch führen sie dazu, daß bei der üblicherweise nachfolgenden automatischen Flascheninspektion (Kontrolle, ob die Flaschen vollständig gereinigt sind) erkannt werden und die betroffenen Flaschen als "nicht sauber" aus dem Prozeß ausgeschleust werden.

Aufgrund der Tatsache, daß besonders neue Flaschen betroffen sind (ältere Flaschen weisen aufgrund der nutzungsbedingten Oberflächenschädigung bzw. Oberflächenkorrosion eine höhere Hydrophilie auf), werden die gewünschte Verjüngung des Flaschenparks erschwert und die Kosten hierfür erhöht.

In der Praxis wird versucht, die Benetzung der Flaschen zu verbessern und dadurch die Tropfenbildung zu vermeiden. Durch Benetzung bildet sich ein geschlossener Flüssigkeitsfilm. Bei der Inspektion der Flaschen werden diese demzufolge nicht aussortiert. Allerdings hat eine derartige Behandlung den Nachteil, daß Rückstände der Benetzungsmittel auf der Flaschenoberfläche ver­ bleiben. Es handelt sich zwar um toxikologisch unbedeutende Stoffe bzw. Men­ gen, allerdings sind die Oberflächen nicht "vollständig rein". Die vorhandenen Stoffe gehen in das abgefüllte Getränk über. Es kommt somit zu einer gewissen Kontamination des Lebensmittels, was insbesondere hinsichtlich des berechtigten Reinheitsanspruchs der Konsumenten kritisch ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, besonders diesen Punkt zu ver­ hindern bzw. zu reduzieren.

Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Mittels, enthaltend ein kolloidales Metalloxid, ausgewählt aus Silizumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid oder Mischungen der genannten zur Behandlung von harten Oberflächen während oder im Anschluß an die Reinigung der harten Oberflächen.

Die Orthokieselsäure, H₄SiO₄, ist eine sehr schwach Säure, die nur in großer Verdünnung (Konzentration < 2 × 103 mol/L) und bei pH-Werten zwischen 2 und 3 für einige Tage beständig ist. Bei größeren und kleineren pH-Werten spaltet sie intermolekular Wasser ab. Als erstes Kondensationsprodukt tritt so die Dikieselsäure (Pyrokieselsäure, H₆Si₂O₇) auf.

Weitere Kondensation führt auf dem Weg über cyclische Kondensate (insbeson­ dere [Si(OH)₂-O-]₄) und käfigartige Kondensate zu annähernd kugelförmigen Po­ lykieselsäuren. Formales Endprodukt der Kondensation ist polymeres Siliciumdi­ oxid, (SiO₂)_x, das Anhydrid der Kieselsäure. Bei der Kondensation laufen ketten­ verlängernde, ringbildende und verzweigende Prozesse nebeneinander ab, so daß die Polykieselsäuren ungeordnet aufgebaut (amorph) sind. Die Si-Atome be­ finden sich bei allen Kondensaten im Mittelpunkt von unregelmäßig miteinander verknüpften Tetraedern, an deren 4 Eckpunkten O-Atome liegen, die gleichzeitig den Nachbartetraedern angehören. Die Kondensate besitzen in besonderem Maße die Fähigkeit, kolloidale Lösungen von Poly-Kondensaten zu bilden, in denen die Kondensat-Partikel Teilchengrößen zwischen 0,5 und 150 nm besitzen. Diese werden als Kieselsole bezeichnet.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung spricht man von kolloidalem Siliziumdioxid. In wäßriger Umgebung liegt diese Form von Siliziumdioxid meist als milchig weiße kolloidale Dispersion vor. Aufgrund der kolloidalen Natur haben die Partikel große spezifische Oberflächen von 60 bis 290 m²/g SiO₂. Kolloidales Siliziumdioxid der beschriebenen Art wird beispielsweise durch die Firma Du Pont unter der Be­ zeichnung Ludox® und Syton® im Markt angeboten. Analog kann der Fachmann Metalloxid ausgewählt aus Aluminiumoxid und Titanoxid, die in kolloidaler Form vorliegen, im Sinne der vorliegenden Erfindung verwenden.

Besonders bevorzugt liegt der Durchmessser der Partikel des kolloidalen Metall­ oxids durchschnittlich zwischen 1 und 100 nm.

Die Durchmesser der Partikel können beispielsweise durch mikroskopische Aufnahmetechniken oder andere übliche Methoden erfaßt und zugeordnet werden.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß in dem erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel der Anteil des kolloidalen Metalloxids, bezogen auf das gesamte zu verwendende Mittel, 0,1 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 50 Gew.-% ausmacht.

Bevorzugt ist es, daß das zu verwendende Mittel zur Anwendung mit Wasser oder einer wäßrigen Reinigungslösung um einen Faktor von 500 bis 500.000 verdünnt wird.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäß zu verwendende Mittel zusätzlich weitere Komponenten ausgewählt aus

• a) mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise Alkandiolen, Alkantriolen sowie deren Estern und Ethern, besonders bevorzugt Glycerin und ebenfalls bevorzugt weitere Hydroxyverbindungen ausgewählt aus Glukose, Arabinose, Ribulose, Fructose und den davon abgeleiteten Oligo- und/oder Polysacchariden und deren Ester und Ether, und
• b) Tensiden, vorzugsweise nichtionischen Tensiden, wie Fluortensiden und Zuckertensiden.

Weitere bevorzugte Bestandteile sind Fettalkylamine und/oder deren Alkoxylate, insbesondere Kokosfettaminethoxylate und/oder Imidazolinverbindungen und/oder amphotere Tenside und/oder nichtionische Tenside und/oder Ether­ carbonsäuren und/oder Etheraminverbindungen sowie übliche Lösevermittler.

Vorzugsweise liegt das erfindungsgemäß zu verwendende Mittel als Flüssigkeit, Lösung, Gel, Emulsion, Paste, Pulver, fester Formkörper oder Dispersion vor.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Reinigungs- oder Be­ handlungsverfahren, bei dem zu reinigende oder behandelnde Gegenstände, wie in industriellen Reinigungsverfahren üblich, durch unterschiedliche Zonen einer kontinuierlich arbeitenden Mehrtank-Reinigungsmaschine befördert und dort mit unterschiedlichen wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht werden, von denen wenigstens eine mit einem erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel versetzt ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, daß die zu reinigenden oder behandelnden Gegenstände Mehrweggebinde in der lebensmittelverarbei­ tenden Industrie sind.

Dabei werden die derart gereinigten oder behandelten Gegenstände vorzugs­ weise in einem der Reinigung und/oder Behandlung in der Mehrtank-Reinigungs­ maschine nachgeschalteten Vorgang einer automatischen Rückstands-Kontrolle, sowie gewünschtenfalls gleichzeitiger Aussortierung verunreinigter Gegenstände, unterzogen. Die Rückstandskontrolle wird vorzugsweise anhand in der Praxis be­ kannter Methoden, die auf der Reflexion und/oder Transmission von Strahlung beruhen, durchgeführt.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Reinigungs- oder Be­ handlungsverfahren, bei dem zu reinigende oder behandelnde Gegenstände, wie in industriellen Reinigungsverfahren üblich, durch unterschiedliche Zonen einer kontinuierlich arbeitenden Mehrtank-Reinigungsmaschine befördert und dort mit unterschiedlichen wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht werden, wobei die Mehrweggebinde nach Durchlaufen der kontinuierlich arbeitenden Mehrtank-Rei­ nigungsmaschine in einem separaten, sich anschließendem Behandlungsschritt, mit einem erfindungsgemäß zu verwendenden Mittel in verdünnter oder konzen­ trierter Form in Kontakt gebracht werden.

Dabei ist es auch bei diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die zu reinigenden oder behandelnden Gegenstände Mehrweggebinde in der lebensmittelverarbeitenden Industrie sind.

Ebenfalls bevorzugt ist es, daß die derart gereinigten oder behandelten Gegen­ stände in einem der separaten Behandlung nachgeschaltetem Vorgang einer au­ tomatischen Rückstands-Kontrolle, sowie gewünschtenfalls gleichzeitiger Aussor­ tierung verunreinigter Gegenstände, unterzogen werden, wobei bezüglich der Art der Messung die bereits gemachten Aussagen zutreffen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Mittel, enthaltend von 0,1 bis 99,9 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mittel an kolloidalem Metalloxid, ausgewählt aus Silizumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid oder Mischungen der genannten, vorzugsweise mit einem durchschnittlichen Partikel-Durchmessser zwischen 1 und 100 nm, sowie wenigstens einen mehrwertigen Alkohol, vorzugsweise ausgewählt aus Alkandiolen, Alkantriolen und deren Estern und Ethern, sowie gegebenenfalls zumindest ein nichtionisches Tensid, vorzugsweise ausgewählt aus den Fluortensiden und Zuckertensiden zur Behandlung von Mehrweggebinden während oder im Anschluß an die Reinigung von Mehrweggebinden in der lebensmittelverarbeitenden Industrie.

Schließlich ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein System zur Reini­ gung und/oder Behandlung von Gegenständen, enthaltend ein zu verwendendes Mittel zusammen mit der zum Aufbringen auf die Gegenstände nötigen Verdün­ nungs- und Auftragetechnik.

Dabei ist es auch für das erfindungsgemäße System bevorzugt, daß die zu reini­ genden und/oder zu behandlenden Gegenstände Mehrweggebinde in der le­ bensmittelverarbeitenden Industrie darstellen.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter Mehrweggebinden vorzugsweise solche zu verstehen, die im wesentlichen aus Glas oder Kunststoff, besonders bevorzugt Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphtenat (PEN) oder Polycarbonat (PC), bestehen.

Beispiele

Im Rahmen der Beispiele wurden 300 neue 1,5 L-Mehrweg-Flaschen aus dem Material Polyethylenterephthalat bei einer Temperatur von 60°C und einer Laugenkonzentration von 2,0 Gew.-% NaOH, bezogen auf die gesamte Lauge, über einen Zeitraum von etwa 10 Minuten unter praxisähnlichen Bedingungen gereinigt.

Danach wurden in einer Versuchsserie 1 (nicht erfindungsgemäß) 100 der Mehrweg-PET-Flaschen zweimal hintereinander mit 16°d hartem und 40°C warmem Wasser gefüllt und anschließend jeweils wieder entleert und zuletzt mit vollentsalztem und 16°C warmem Wasser gefüllt und wieder entleert.

In einer Versuchsserie 2 (nicht erfindungsgemäß) wurden weitere 100 der Mehrweg-PET-Flaschen einmal mit 16°d hartem und 40°C warmem Wasser, das mit etwa 10 ppm eines üblichen Fluortensids versetzt war, gefüllt, anschließend entleert und danach mit 16°d hartem und 40°C warmem Wasser gefüllt und an­ schließend wieder entleert und zuletzt mit vollentsalztem und 16°C warmem Wasser gefüllt und wieder entleert.

In einer Versuchsserie 3 wurden (erfindungsgemäß) ebenfalls 100 der Mehrweg- PET-Flaschen einmal mit 16°d hartem und 40°C warmem Wasser, das mit etwa 2 ppm an kolloidalem Siliziumdioxid mit einer Partikelgröße von durchschnittlich etwa 20 nm, versetzt war, gefüllt, anschließend entleert und danach einmal mit 16 °d hartem und 40°C warmem Wasser gefüllt und anschließend wieder entleert und zuletzt mit vollentsalztem und 16°C warmem Wasser gefüllt und wieder entleert.

Im Rahmen der Versuche wurde die Menge an Wasser bestimmt, die nach der letzten Entleerung noch an den PET-Flaschen haftete. Die Bestimmung erfolgte durch Auswiegen der Flaschen vor Beginn und nach Beendigung der Versuche. Außerdem wurde festgestellt, ob auf den Flaschen visuell erkennbare Tropfen zurückgeblieben waren. Darüber hinaus wurden die gemäß den Versuchsserien 1 bis 3 behandelten Flaschen auf einem Transportband an einem Inspektor, der praxisübliche Einstellungen zur Erkennung von Rückständen aufwies, vorbeitransportiert. Ebenso wurde festgestellt, ob auf oder an den Flaschen visuell erkennbare Rückstände indentifizierbar waren. Die Ergebnisse der 3 Ver­ suchsserien sind in folgender Tabelle enthalten:

Tabelle 1

Bestimmung der an PET-Flaschen anhaftenden Wassermengen sowie visuelle Erfassung der Tropfenbildung und Rückstandsbestimmung und Erkennung der PET-Flaschen im Inspektor

Claims (15)

1. Verwendung eines Mittels enthaltend ein kolloidales Metalloxid, ausgewählt aus Silizumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid oder Mischungen der genann­ ten zur Behandlung von harten Oberflächen während oder im Anschluß an die Reinigung der harten Oberflächen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmes­ ser der Partikel des kolloidalen Metalloxid durchschnittlich zwischen 1 und 100 nm liegt.

3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des kolloidalen Metalloxids, bezogen auf das gesamte zu ver­ wendende Mittel, 0,1 bis 100 Gew.-% ausmacht.

4. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verwendende Mittel zur Anwendung mit Wasser oder einer wäßrigen Reinigungslösung mit einen Faktor von 500 bis 500.000 verdünnt wird.

5. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zu verwendende Mittel zusätzlich weitere Komponen­ ten ausgewählt aus

• a) mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise Alkandiolen, Alkantriolen sowie deren Estern und Ethern, und
• b) Tensiden, vorzugsweise nichtionischen Tensiden, wie Fluortensiden und Zuckertensiden,

enthält.

6. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zu verwendende Mittel als Flüssigkeit, Lösung, Gel, Emulsion, Paste, Pulver, fester Formkörper oder Dispersion vorliegt.

7. Reinigungs- oder Behandlungsverfahren, bei dem zu reinigende oder behan­ delnde Gegenstände durch unterschiedliche Zonen einer kontinuierlich arbeitenden Mehrtank-Reinigungsmaschine befördert und dort mit unterschiedlichen wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht werden, von denen wenigstens eine ein Mittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden oder behandelnden Gegenstände Mehrweggebinde in der lebensmittelverar­ beitenden Industrie sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die derart gereinigten oder behandelten Gegenstände in einem der Reinigung und/oder Behandlung in der Mehrtank-Reinigungsmaschine nachgeschalteten Vorgang einer automatischen Rückstands-Kontrolle, sowie gewünschtenfalls gleichzeitiger Aussortierung verunreinigter Gegenstände, unterzogen werden.

10. Reinigungs- oder Behandlungsverfahren, bei dem zu reinigende oder behan­ delnde Gegenstände durch unterschiedliche Zonen einer kontinuierlich arbeitenden Mehrtank-Reinigungsmaschine befördert und dort mit unterschiedlichen wäßrigen Lösungen in Kontakt gebracht werden, wobei die Mehrweggebinde nach Durchlaufen der kontinuierlich arbeitenden Mehrtank- Reinigungsmaschine in einem separaten, sich anschließendem Behandlungsschritt, mit einem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zu verwendenden Mittel in verdünnter oder konzentrierter Form in Kontakt gebracht werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden oder behandelnden Gegenstände Mehrweggebinde in der lebensmittelverarbeitenden Industrie sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die derart gereinigten oder behandelten Gegenstände in einem der sepa­ raten Behandlung nachgeschaltetem Vorgang einer automatischen Rück­ stands-Kontrolle, sowie gewünschtenfalls gleichzeitiger Aussortierung verun­ reinigter Gegenstände, unterzogen werden.

13. Mittel enthaltend von 0,1 bis 99,9 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mittel an kolloidalem Metalloxid, ausgewählt aus Silizumdioxid, Aluminiumoxid, Titandi­ oxid oder Mischungen der genannten, vorzugsweise mit einem durchschnittli­ chen Partikel-Durchmessser zwischen 1 und 100 nm, sowie wenigstens einen mehrwertigen Alkohol, vorzugsweise ausgewählt aus Alkandiolen, Alkantriolen und deren Estern und Ethern, sowie gegebenenfalls zumindest ein nichtioni­ sches Tensid, vorzugsweise ausgewählt aus den Fluortensiden und Zucker­ tensiden zur Behandlung von Mehrweggebinden während oder im Anschluß an die Reinigung von Mehrweggebinden in der lebensmittelverarbeitenden In­ dustrie.

14. System zur Reinigung und/oder Behandlung von Gegenständen, enthaltend ein gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zu verwendendes Mittel zusammen mit der zum Aufbringen auf die Gegenstände nötigen Verdünnungs- und Auf­ tragetechnik.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu reinigenden und/oder zu behandlenden Gegenstände Mehrweggebinde in der lebensmit­ telverarbeitenden Industrie darstellen.