Modul zur Regelung moderater Temperaturen eines H2O2-Heißluftgemisches Kontinuierlicher Dampf - KEM

Modul zur Regelung moderater Temperaturen eines H2O2-Heißluftgemisches

Kontinuierlicher Dampf

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Wer Wasserstoffperoxid-Heißluftgemische auf moderate Temperaturen regeln will, sollte auf Regelmodule mit Schwingungs-Sperre setzen. Dann verdampft das H2O2 vollständig und es tritt keine unerwünschte chemische Reaktion ein.

Der Autor Michael Roick ist Mitarbeiter der GMC-I Gossen-Metrawatt GmbH, Nürnberg

Die Regelung moderater Temperaturen von H2O2-Heißluftgemischen findet Anwendung bei der Reinigung (Entkeimung) von PET-Flaschen. Dabei kann das Wasserstoffperoxyd (H2O2) auf drei Wegen eingesetzt werden:
  • flüssig
  • im dampfförmigen Zustand mit anschließender Kondensation sowie
  • in gasförmigem Zustand
Bei der Verwendung von flüssigem H2O2 sind sehr hohe Wirktemperaturen notwendig. Dar-über hinaus muss das flüssige Wasserstoffperoxid aus dem Behälter entfernt werden. Dieser Schritt ist recht zeitaufwändig, so dass dieses Verfahren zur Entkeimung von PET-Behältern nur bedingt in Betracht kommt.
Ein sehr häufig zur Anwendung kommendes Verfahren basiert auf dem Einsatz von dampfförmigem H2O2, das auf den Behälter- oder Verschlusswänden kondensiert und durch Trocknung bei höheren Temperaturen aktiviert wird. Genau hier liegt allerdings auch der Nachteil des Verfahrens: Der thermisch sensible Packstoff PET kann bei hohen Temperaturen schrumpfen. Niedrigere Temperaturen oder verkürzte Aktivierungsintervalle helfen hier nur bedingt weiter, denn das Risiko einer unzureichenden Entkeimung oder Verschleppung von H2O2-Restmengen ins Produkt würde steigen. Beim Einsatz von gasförmigem H2O2 werden die auf 50° bis 60 °C vorgewärmten Flaschen mit dem Wasserstoffperoxid beaufschlagt, eine Kondensation wird vermieden.
Voraussetzung für eine erfolgreiche Behälterentkeimung in kurzer Zeit ist eine ausreichend hohe H2O2-Konzentration in der Gasphase. Um dies ohne Kondensation des H2O2 zu erreichen, muss die Temperatur der PET-Flaschen und Verschlüsse stets über der Taupunkttemperatur des gasförmigen H2O2 liegen.
In mehreren abfolgenden Schritten erfolgt nun die Entkeimung der PET-Flaschen unter Anwendung moderater Temperaturen. Diese erlauben eine fast beliebige Verlängerung der Einwirkzeit von gasförmigem H2O2, ohne die PET-Behälter zu schädigen.
Probleme bei der Temperaturregelung von H2O2
Zur Herstellung des Gasgemisches wird H2O2 in einem Verdampfer exakt dosiert. Damit das Wasserstoffperoxid einerseits vollständig verdampft und andererseits keine unerwünschte chemische Reaktion eintritt, muss die Verdampferfläche auf eine konstante Temperatur geregelt werden. Der Temperaturfühler muss dafür nahe an der Verdampferfläche angebracht werden. Da die Verdampfung nicht kontinuierlich stattfindet, schwankt die erfasste Temperatur zyklisch, was die Regelbarkeit verschlechtert. Mit üblichen Methoden ist es deshalb nicht möglich, eine schnelle Ausregelung von Störungen zu gewährleisten, da eine störoptimierte Einstellung des Reglers zu einer stark schwankenden Stellgröße führt und die Störung unter Umständen verstärkt wird.
Abhilfe durch Regelmodul mit Schwingungs-Sperre
Wenn die Periode der zyklischen Verdampfung konstant ist, kann diese Schwingung durch Aktivieren der Schwingungs-Sperre ausgefiltert werden. Dies geschieht dadurch, dass der Signalanteil mit der eingestellten Periode schmalbandig herausgefiltert wird und für die Regelung vom Messsignal abgezogen wird. Die Temperaturwerte für die Anzeige werden nicht beeinflusst.
Eingestellt werden können Perioden von 0,3 bis 25 s. Mit anderen Einstellwerten wird das Filter deaktiviert.
Abgesehen von den Regelmodulen R355 wurde diese Spezialfunktion auch in den Mehrkanalregler R6000, in die neue Kompaktreglerserie R2500 und R2700 sowie in den „Soft“-Controller integriert.
Regelmodul R355 KEM 518
Mehrkanalregler R6000 KEM 519
Kompaktregler R2500 KEM 520
Kompaktregler R2700 KEM 521
Soft-Controller KEM 522
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