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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein maschinelles Verfahren zur Reinigung von Geschirr oder
anderen mit Lebensmittelresten verunreinigten Oberflächen. Dabei
geht es insbesondere darum, den kontinuierlichen oder diskontinuierlichen
Prozess der maschinellen Geschirr-Reinigung, der sowohl in Einfach- als
auch Mehrtankmaschinen ausgeübt
werden kann, zu verbessern.
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Üblicherweise
werden Verfahren zur Geschirr-Reinigung so durchgeführt, dass
das mit Speiseresten verschmutzte Geschirr, zu dem zum Beispiel
Tabletts, Besteckteile und Lippenstiftreste aufweisende Gläser gehören, in
einer Vorwaschzone bzw. in einem Vorwaschzyklus, also vor dem eigentlichen
Waschvorgang, mit Wasser besprüht
oder überstrahlt
werden. Dieses Wasser ist kaltes oder vorgewärmtes Frischwasser, Kühlwasser
einer Phrasenkondensation, meist aber Überlaufwasser einer Waschflotte,
welches meist mit geringem Druck und über verhältnismäßig große Wascharmöffnungen auf das Geschirr gespritzt
wird. Im Anschluss an diese Vorwaschzone bzw. dem Vorwaschzyklus
gelangt das Geschirr in die eigentliche Waschzone bzw. den Waschzyklus,
wo das Geschirr mit einer Waschflotte bespritzt wird.
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Die Waschflotte besteht üblicherweise
aus Wasser mit einer Temperatur von etwa 50 °C bis 65 °C, dem ein Reiniger zugegeben
ist. Um Fette, Stärke,
Farbstoffe und Eiweiß mit
ausreichender Sicherheit zu entfernen, werden dem Wasser z. B. pulvrige
oder flüssige
Reinigungsmittel hinzugefügt,
mit dem Resultat, dass etwa 0,1 bis 0,3 Gew.-% aktiver Waschsubstanzen
in der Reinigungslösung
vorliegen. Die so resultierende Waschflotte wird üblicherweise über unterschiedlich
angeordnete Düsen
auf die zu reinigenden Gegenstände gesprüht. Auf
diese Weise wird der auf dem Geschirr befindliche Schmutz entfernt,
zumindest aber angequollen bzw. angeweicht und teilweise gelöst. In einer
nachfolgenden Klarwaschzone bzw. in einem Klarwaschzyklus werden
die angequollenen oder angeweichten Speise- bzw. Schmutzreste mittels Wasser entfernt.
Gleichzeitig wird die Waschflotte abgespült. Bei dem nachfolgenden Spülschritt
mit Nachspülwasser
besteht dieses üblicherweise
aus Frischwasser und einem Klarspüler, der in der Regel sicherstellt,
dass nur ein hauchdünner Wasserfilm
auf dem Geschirr verbleibt, der in nachgeordneten Trockenzonen ablaufen
und/oder verdunsten kann.
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Die maschinellen Voraussetzungen
sind je nach Anwendung im gewerblichen und Haushaltsbereich unterschiedlich.
Dabei enthalten die Reinigungsmaschinen im gewerblichen Bereich
je nach Typ und Einsatzgebiet üblicherweise
mehrere hintereinander angeordnete Tanks, aus denen Spül- bzw.
Waschflotte gegen das die Maschine durchlaufende Waschgut gesprüht wird.
Die Tanks sind in der Regel kaskadenartig aneinandergesetzt, wobei
die Spül-
bzw. Waschflotte die Tanks nacheinander vom Waschgut-Auslaßende zum
Waschgut-Einlaßende
hin durchläuft.
Am Auslaßende
wird den Maschinen in der Regel Frischwasser zugeführt. Die benötigte Menge
an Reinigungsmittel wird in zumindest einen auch als Dosiertank
bezeichneten Waschtank dosiert. Üblicherweise
erfolgt die Zudosierung von Reinigungsmittel automatisch in Abhängigkeit
von der Leitfähigkeit
oder dem pH-Wert der Waschflotte oder gegebenenfalls auch mittels
einer zeit- oder taktgesteuerten Dosierpumpe. Es kann auch möglich sein,
dass eine separate Dosierung mehrerer Komponenten stattfindet. Beispielsweise
kommt es vor, dass eine Laugen-Basis-Lösung auf Basis einer wässrigen
Alkalihydroxid-Lösung
vorgelegt wird. Zu dieser Basis-Lösung können dann je nach Bedarf ein
oder mehrere Additive hinzugefügt
werden. Die Dosage dieser Zusätze
erfolgt üblicherweise
proportional zur Zugabe der Basis-Lauge oder zeitgesteuert. Gewünschtenfalls
kann die Dosierung der Additive auch in Abhängigkeit des Taktes der die Waschgüter durch
die Maschine befördernden
Kette erfolgen. Weiterhin ist auch eine Dosierung von Additiven bzw.
die Anhebung der Additiv-Konzentration aufgrund der Erkennung des
Anteils an Additiv in der Basis-Lauge über sensorische Erfassung eines
Tracers, der im Additiv enthalten ist, möglich.
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Wie in der
EP 282 214 dargelegt, war in der Vergangenheit
ein häufig
auftretendes Problem, dass auch bei Verwendung relativ hoher Mengen
an Reinigungsmitteln bei der regulären konventionellen Reinigung
auf periodische Grundreinigungsschritte nicht gänzlich verzichtet werden konnte.
Dabei hat die Grundreinigung den Zweck, im Laufe der Zeit aufgebaute,
jedoch optisch nicht sofort erkennbare Beläge aus insbesondere wasserunlöslicher
Stärke
zu entfernen. Bei dieser Grundreinigung, werden die Gegenstände, bevorzugt
das Geschirr, gelegentlich mit Waschflotte, die ein mehrfaches der üblichen
Konzentration an Aktivsubstanzen enthält, behandelt. Dies stellt
eine starke Belastung des Abwassers dar. Mit diesem Problem hat
sich, wie gesagt, die
EP 282 214 auseinandergesetzt.
Durch die Verbesserung des Wirkungsgrades der Reinigung wurde versucht,
den Arbeitsaufwand, den Wasser- und Chemieverbrauch und damit auch
die Belastung der Umwelt zu reduzieren, wobei gleichzeitig erreicht
werden sollte, dass ausreichend gut gereinigt wird. Die
EP 282 214 versucht das Problems
dadurch zu lösen,
dass auf die verschmutzten Gegenstände eine hoch konzentrierte
Reinigungsformulierung aufgesprüht
wird, worauf eine Einwirkungsphase folgt, und anschließend die
Reinigungslösung
und Schmutz in einem oder mehreren folgenden Stufen wieder entfernt
werden.
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Wie dargelegt, erwähnt die
EP 282 214 als ein wesentliches
Ziel der Erfindung, die Belastung des Abwassers zu verringern. Dennoch
wird bei genauerer Betrachtung des gesamten Prozesses deutlich,
dass ein wesentlicher Aspekt bei der Belastung von Abwasser nicht
berücksichtigt
wurde. Bei der Aufbereitung von Abwasser ist es üblicherweise unabdingbar, dass
das Abwasser vor bzw. während
der Aufbereitung in entsprechenden Aufbereitungsanlagen einen bestimmten
pH-Wert aufweist.
Dieser pH-Wert liegt in der Regel, je nach Art der Aufbereitung
in der Nähe
des Neutralpunktes von Wasser. Je nach Gesetzgebung existieren sogar
länderspezifische
Abwasservorschriften, die einen bestimmten pH-Wert für das Abwasser
vorschreiben. Das bedeutet nichts anderes, als dass bei stark saurem
oder stark alkalischem Abwasser vor der weiteren Aufbereitung erneut
Chemie zur Neutralisation zugesetzt werden muss. Mit anderen Worten,
die Chemie, die in dem Reinigungsvorgang gemäß der
EP 282 214 eingespart werden kann, belastet
zwar einerseits das Abwasser nicht mehr, andererseits ist jedoch
dennoch im nachhinein Chemie einzusetzen, um das abfließende Abwasser vor
der Wasseraufbereitung zu neutralisieren. Diesem Problem trägt die
EP 282 214 in keiner Weise
Rechnung. Im Gegenteil, in der gesamten Offenbarung der
EP 282 214 wird nur von alkalischen
Reinigungsmitteln gesprochen und diese empfohlen. So wird in Säule 3 ab
Zeile 15 explizit auf die zu verwendenden Reinigungsagenzien eingegangen.
Insbesondere ab Säule
3, Zeile 24, wird offenbart, dass beispielsweise das Abwechseln
von Besprühung
mit hoher Alkalität
und nachfolgender niedrigerer Alkalität Vorteile haben könnte. Anschließend wird
dargelegt, dass ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass Chemikalien,
die üblicherweise
nicht miteinander verträglich
sind, beispielsweise oxidierende Substanzen wie Hypochlorit mit
Wasserbehandlungssubstanzen, wie beispielsweise NTA, in dem Verfahren
nebeneinander genutzt werden könnten.
Weiter unten in Säule
3 ab Zeile 42 wird ausgeführt,
dass verschiedene Substanzen bekannt sind, die die Penetration verbessern
und das Anlösen
und Ablösen
des Schmutzes fördern
können.
Weiterhin führt
die
EP 282 214 A1 aus, dass
typischerweise eine Grundformulierung eine Quelle von Alkalität und eine
Quelle eines Sequestriermittels enthalten wird. Ausgehend von derartigen
Formulierungen ist es möglich,
sich auf spezielle Probleme einzustellen, wie z.B. Teerückstände oder
andere Rückstände, die
auf Geschirr auftreten können.
Beim Lesen dieser Textpassagen der
EP
282 214 und auch beim Lesen des in Säule 4 ab Zeile 3 folgenden
Beispiels ergibt sich für
den Fachmann zwangsläufig,
dass es üblich
ist, derartige Verfahren mit alkalisch formulierten Mitteln durchzuführen. Dies
umso mehr, da dies auch der bisher gängigen Praxis entspricht. Wie
dargelegt, ergibt sich in der Praxis jedoch das Problem, dass aufgrund
der hohen Mengen an Alkalität,
die je nach Verfahren auf hohen Mengen alkalischer Reinigungslösungen und/oder
auf hohe Konzentrationen alkalischer waschaktiver Substanzen zurückzuführen sind,
die entstehenden Abwässer
einen hohen pH-Wert haben. Somit ist es auch und gerade bei der
Befolgung der Lehre der vorliegenden
EP
282 214 erforderlich, ja oftmals sogar durch Abwasservorschriften
vorgeschrieben, die für
den Reinigungsprozess eingesetzte Alkalität vor oder bei der Behandlung
des Abwassers mit Säuren
auf einen bestimmten pH-Wert zu neutralisieren.
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Dementsprechend stellte sich die
vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zu Verfügung zu stellen,
das einerseits hinsichtlich der Reinigung das in der
EP 282 214 gestellte Problem löst, ohne
Grundreinigung auszukommen. Zusätzlich
und in Abgrenzung zur
EP 282 214 stellte
sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, den Aufwand für die Neutralisation
vor oder bei der Behandlung in Abwasseraufbereitungsanlagen möglichst
gering zu halten. Dabei sollte wenn möglich darauf geachtet werden,
daß die
anwendungstechnischen Anforderungen bzgl. maschineller und sonstiger
Voraussetzungen erfüllt
werden.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist ein Verfahren zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen maschinellen
Reinigung von Geschirr, bei dem das Geschirr zumindest in einem
Verfahrensschritt mit einer sauren und in einem anderen Verfahrensschritt
mit einer alkalische Reinigungslösung
behandelt wird, umfassend
- a) das Aufbringen
einer sauren wässrigen
Reinigungslösung
auf das zumindest teilweise verschmutzte Geschirr, und
- b) die Entfernung der genannten sauren wässrigen Reinigungslösung und
des Schmutzes in einem oder mehreren Folgeschritten,
wobei
die mindestens eine alkalische Behandlung vor und/oder nach der
sauren Behandlung stattfinden kann und sich die alkalische und mindestens
eine saure wässrige
Reinigungslösung
wenigstens teilweise neutralisieren.
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Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,
dass die genannte saure Reinigungslösung eine oder mehrere Säuren ausgewählt aus
den mineralischen und/oder organischen Säuren enthält, wobei besonders bevorzugt
zumindest eine Säure
vorliegt, die ausgewählt
ist aus Schwefelsäure,
Salpetersäure,
Phosphorsäure,
Ameisensäure,
Essigsäure,
Propionsäure,
Glykolsäure,
Zitronensäure,
Maleinsäure,
Milchsäure, Gluconsäure, Alkansulfonsäure, Amidosulfonsäure, Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Phosphonsäuren, Polyacrylsäuren oder
Mischungen derselben und ganz besonders bevorzugt aus Ameisensäure, Glykolsäure, Gluconsäure, Amidosulfonsäure oder
den Alkansulfonsäuren,
insbesondere Methansulfonsäure
oder Mischungen derselben ausgewählt
ist.
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Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäß aufzusprühende wässrige saure
Reinigungslösung
als weitere Komponenten einen Korrosionsinhibitor und/oder eine üblichen
Komplexbildner, besonders bevorzugt ausgewählt aus den Phosphonsäuren, insbesondere
Dioctylphosphonsäure.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es außerdem
bevorzugt, dass die genannte saure Reinigungslösung zwischen 0,01 und 10 Gew.-%,
einer oder mehrerer waschaktiver Substanzen, bezogen auf die Reinigungslösung, enthält, wobei
es besonders bevorzugt ist, wenn die genannte saure Reinigungslösung weniger
als 0,9 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,8 Gew.-%
und insbesondere weniger als 0,5 Gew.-% einer oder mehrerer waschaktiver
Substanzen, bezogen auf die Reinigungslösung, enthält.
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Die genauen Bedingungen richten sich
auch nach den genaueren Umständen
in der Praxis und den anwendungstechnischen Anforderungen an das
Verfahren. Besteht beispielsweise aufgrund der vorgegebenen anlagenspezifischen
Umstände
in der praktischen Anwendung Korrosionsgefahr bei zu hoher Säure-Konzentration
in der sauren Reinigungslösung,
dann empfiehlt es sich eher schwach saure Reinigungslösungen mit
einem Aktiv-Gehalt an Säure
von weniger als 0,9 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als
0,8 Gew.-% und insbesondere weniger als 0,5 Gew.-% zu verwenden.
Je nach maschinellen Voraussetzungen können schwach saure Reinigungslösungen auch
den Vorteil haben, dass die Zehrung in den Laugenbäder, in
die möglicherweise
saure Lösung
verschleppt wird, nicht zu hoch ist.
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Abgesehen von den anwendungstechnischen
Anforderungen wird bei Betrachtung des Gesamt-Prozesses auch bei
dieser Arbeitsweise in Abgrenzung zur
EP
282214 aufgrund der Teilneutralisation ein weniger belastetes
Abwasser erreicht. Dadurch ist gewährleistet, daß ein geringerer
Aufwand vor der weiteren Aufbereitung des Abwassers erforderlich
ist.
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Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist es weiterhin bevorzugt, das die genannte saure wässrige Reinigungslösung über eine
gewisse Kontaktzeit (während
der nicht weitergesprüht
wird) auf das Geschirr und den Schmutz einwirken zu lassen, wobei
die Kontaktzeit vorzugsweise 2 bis 100 Sekunden, besonders bevorzugt
5 bis 100 Sekunden und ganz besonders bevorzugt 8 bis 25 Sekunden
beträgt,
wobei es ebenfalls bevorzugt ist, wenn das Geschirr während der
genannten Kontaktzeit nicht absichtlich besprüht wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird die genannte saure Reinigungslösung als feine, sanfte nebelähnliche
Sprühflüssigkeit
auf das Geschirr aufgesprüht.
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Eine ebenfalls bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahren
besteht darin, dass die genannte saure Reinigungslösung als
Schaum auf das Geschirr aufgebracht wird.
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Dabei wird an dieser Stelle darauf
hingewiesen, dass auch andere denkbare Auftragungsformen in Frage
kommen bzw. der Erfolg der Methode nicht von der Art des Auftragens
alleine abhängt.
Beispielsweise könnte
man die genannte Reinigungslösung
auch durch Auftropfen oder durch das im Markt als Thin film Cleaning
(TFC) bekannte Verfahren der Firma Ecolab auf das Geschirr aufbringen.
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Dabei ist es bevorzugt, dass je nach
Art der Auftragung die hierfür
geeigneten Düsen
oder sonstige Hilfsmittel verwendet werden. Vorzugsweise wird bei
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
die genannte saure Reinigungslösung
vor dem letzten Spülzyklus
oder der letzten Spülzone
aufgebracht.
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Außerdem besteht eine bevorzugte
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
darin, dass vor der Behandlung mit der genannten sauren Reinigungslösung eine
alkalische Behandlung des Geschirrs erfolgt, deren pH-Wert besonders
bevorzugt größer als
10 ist, wobei es ebenfalls bevorzugt sein kann, dass nach der Behandlung
mit der genannten sauren Reinigungslösung eine alka lische Behandlung
des Geschirrs erfolgt, wobei es jedoch ganz besonders bevorzugt
ist, wenn das Geschirr insgesamt wenigstens drei Reinigungsschritten
unterworfen wird und vor und nach der Behandlung mit der genannten
sauren Reinigungslösung
jeweils eine alkalische Behandlung des Geschirrs erfolgt.
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Es sei weiterhin dargelegt, dass
für den
Fall, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
mindestens zwei alkalische Schritte vorkommen, es besonders bevorzugt
ist, dass der in der Verfahrensreihenfolge frühere alkalische Schritt einen
niedrigeren pH-Wert aufweist, als der in der Verfahrensreihenfolge
spätere
alkalische Schritt. Dies ist von Vorteil, um die Zehrung bei einem
zwischen den beiden genannten alkalischen Schritten erfolgenden
sauren Schritt möglichst
gering zu halten.
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Dabei ist es bevorzugt, bei der genannten
alkalischen Behandlung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
das Geschirr mit einer oder mehreren wässrigen Reinigungslösungen in
Kontakt zu bringen, die zwischen 0,1 und 4 Gew.-% eines Alkaliträgers, vorzugsweise
eines Hydroxids ausgewählt
aus Natrium-, Kaliumhydroxid oder Gemischen derselben enthalten.
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Als weitere bevorzugte Alkaliträger, zusätzlich zu
oder anstelle von Hydroxiden, ausgewählt aus Natrium- und Kaliumhydroxid
seien beispielhaft Alkalisilikate, Ethanolamine, wie Triethanolamin,
Diethanolamin und Monoethanolamin sowie Alkalicarbonate Alkaliträgers, vorzugsweise
eines Hydroxids ausgewählt
aus Natrium-, Kaliumhydroxid genannt. Natürlich können auch andere Alkaliträger eingesetzt
werden, da es in erster Linie auf die Anhebung des pH-Werts ankommt.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden
Erfindung richtet sich auf eine gewerbliche Geschirrspülmaschine,
die mehrere Tanks enthält,
die in bekannter Weise kaskadenartig aneinandergesetzt sind und
aus denen Spül-
bzw. Waschflotte gegen das Geschirr gesprüht wird, um anschließend wieder
in die Tanks abzulaufen, wobei die Tanks, die bei Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
für einen
oder mehrere saure Reinigungsschritte vorgesehen sind, aus säurere sistentem
Material bestehen und/oder mit säureresistentem
Material ausgekleidet sind.
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Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden
Erfindung eine Eintank-Waschmaschine, beispielsweise eine Haushalts-Geschirrspülmaschine,
die in einem erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt werden kann und insbesondere an den aufgrund mit sauren
Reinigungslösungen
in Berührung
kommenden Stellen aus säureresistentem
Material besteht und/oder mit säureresistentem
Material ausgekleidet ist.
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Beispiele
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Pro Versuch werden 10 neue, trockene
Speiseteller bei Raumtemperatur gemäß einer standardisierten Testmethode
mit einer Stärkeverschmutzung
angeschmutzt. Hierfür
wird eine etwa 6 %ige wässrige
Maisstärke
enthaltende Zusammensetzung nach Aufkochenlassen auf 75 °C abgekühlt und
davon je Teller ca. 4 ml mit Pinsel aufgetragen. Die so behandelten
Teller lässt
man mindestens 3 Stunden stehen und lässt die Teller anschließend 16
Stunden bei ca. 100 °C
trocknen. Nach dem Abkühlen
der Teller wurden in einer Krefft© Eintank
Geschirrspülmaschine
nach folgendem Schema Vergleichsversuche durchgeführt.
- a) 1 Minute reinigen mit einer 0,3 Gew.%igen
wässrigen
Lösung
eines üblichen
gleichbleibenden alkalischen Reinigungsmittels (ca. 17 Gew.% Alkalihydroxid,
14 Gew.% Tripolyphosphat und 1,5 Gew.% Alkalihypochlorit sowie ca.
1 Gew.% Alkali-Silikat und Rest Wasser).
- b) Flächendeckendes
Einsprühen
der Teller mit von Versuch zu Versuch andersartigen Ansprühlösungen, deren
Zusammensetzung in Tabelle 1 näher
beschrieben ist.
- c) 30 Sekunden einwirken lassen der aufgetragenen Ansprühlösung.
- d) 2 Minuten reinigen mit einer Lösung gemäß a).
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Die Reinigungs- und Ansprühlösungen wurden
auf Basis von enthärtetem
Wasser zur Verfügung
gestellt. Die Reinigungstemperatur in der Krefft® Eintank-Geschirrspülmaschine
betrug 60 °C.
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Es wurden zunächst 6 Versuche nach dem beschriebenen
Schema durchgeführt,
wobei die Zusammensetzung der Reinigungslösungen a) und d) beibehalten
wurde und nur die Ansprühlösung von
Versuch zu Versuch verändert
wurde.
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Die Reinigungsergebnisse wurden je
nach Reinigungserfolg mit Zahlen von 1 (kein Reinigungserfolg erkennbar)
bis 10 (vollständige
Entfernung der Verunreinigungen) bewertet.
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Die Ergebnisse der 6 Versuche sind
aus Tabelle 1 zu entnehmen.
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Tabelle
1: Reinigungsergebnisse
in Versuchen gemäß beschriebenem
Schema, wobei nur die Ansprühlösung von
Versuch zu Versuch geändert
wurde
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, wurden
die mit Abstand besten Reinigungsergebnisse in den Versuchen 3 bis
5 erzielt. Dabei kam als Ansprühlösung eine
Methansulfonsäurelösung zum
Einsatz. Das Reinigungsprinzip bestand für diesen sehr vorteilhaften
Fall also darin, dass zunächst
alkalisch, dann sauer und danach wieder alkalisch gereinigt wurde.
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Weitere Untersuchungen zeigten, dass ähnliche
Ergebnisse auch mit anderen Säuren
zu erzielen waren. Insbesondere herauszustellen sind dabei die organischen
Säuren
Ameisensäure,
Glykolsäure,
Gluconsäure,
Amidosulfonsäure
oder andere Alkansulfonsäuren,
insbesondere mit einer Alkankette von 1 bis 4 C-Atomen.
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Wie aus dieser einfachen Versuchsanordnung
erkennbar ist, gelingt es durch diesen pH-Wechsel in der Anwendung
hervorragende Reinigungsergebnisse auch bei Säure-Konzentrationen unter 0,5
Gew.-% Aktiv-Gehalt an Säure
zu erreichen. Dabei ist auch klar, dass bei niedrigeren Säure-Konzentrationen
die ungewünschte
Teilneutralisation innerhalb des Reinigungs-Prozesses, beispielsweise aufgrund
am Geschirr anhaftender Restmengen an Reinigungslösung, die
im nächsten
Schritt mit einer Reinigungslösung
von entgegengesetztem pH-Wert behandelt wird, in geringerem Umfang
ausfällt.