Thermische Entkeimung von Kühlschmierstoffen

Wer mit Kühlschmierstoffen arbeitet, kennt das Problem: Man kommt morgens in die Pro­duk­tions­halle und es „stinkt zum Himmel“, weil in einer Werkzeugmaschine der Kühlschmierstoff ge­kippt ist.

Ursächlich dafür sind bekanntermaßen Mikroorganismen, also Pilze und Bakterien, die im Kühl­schmierstoff (KSS) einen perfekten Nährboden finden. Diese Mikroorganismen kommen im Wesent­lichen bei wassermischbaren KSS vor, und häufen sich temperaturbedingt im Sommer und in süd­lichen Ländern. Die Geruchsbelästigung entsteht durch die Ausscheidungen anaerober Bakterien.

Neben der Geruchsbelästigung führen Bakterien und Pilze zu weiteren un­er­wünschten Nebeneffek­ten: Sie beeinträchtigen die Wirksamkeit des KSS und ver­schlechtern somit dessen Ge­brauchs­eigen­schaften. Gelegentlich kommt es zur Verstop­fung von Rohren durch Pilzfäden und/oder Schleim­bakterien, aus­nahms­weise sogar zur Bildung von bis zu Kohlkopf-gro­ßen Pilzgewächsen.

Eine gezielte Pflege des KSS ist daher jedenfalls sinnvoll, um die Ge­brauchseigen­schaften länger zu erhalten, d.h. die Standzeit bzw. Lebensdauer des KSS zu ver­län­gern. Dadurch re­du­zieren sich die Kosten für den Einkauf von neuem KSS-Konzentrat, die oftmals unterschätzten Kosten für die Ent­sor­gung des gebrauchten KSS, sowie die Maschi­nen­stillstandzeiten während des Wechselprozesses.

Zur Pflege des KSS gehören in vielen Fällen die Filterung des KSS mit Hilfe spezieller KSS-Filter sowie das Entfernen von Ober­flächen-Ölen mit Hilfe von Skimmern und Öl­abscheidern. Derlei mechanische Metho­den sind je­doch gegen bereits vorhandene Mikroorganismen machtlos. Auch die Über­wachung des KSS im Hin­blick auf Nitrite, Ni­tra­te und den pH-Wert erlaubt lediglich, festzustellen, dass bzw. wann neue Maß­nahmen ge­setzt werden müssen.

Für die Bekämpfung der Bakterien und Pilze im KSS gibt es nur wenige Metho­den. Weit ver­brei­tet ist die Bestrahlung mit ultra­vio­let­tem Licht. Diese funktio­niert bei transpa­ren­ten Flüssig­keiten relativ problemlos, doch bei KSS dringen UV-Strahlen auf Grund der milchigen Be­schaffenheit und von Verunreinigungen nur ober­flächlich ein. Daher muss der KSS auf einen so dünnen Film redu­ziert werden, dass UV-Licht diesen durch­drin­gen kann. Dies er­weist sich in der Praxis als große Her­ausfor­de­rung, und oft sind die Ergeb­nis­se in der Praxis nur bescheiden: Oft werden nur 60-80%, z.T. sogar unter 50% der vor­handenen Bak­te­ri­en und Pilze abgetötet.

Sicherlich am weitesten verbreitet ist die Verwendung von Bioziden, d.h. von Bakteriziden und Fun­gi­ziden. Diese haben unzweifelhaf­t den Vor­teil, kostengünstig und z.T. auch sehr effizient zu sein. Allerdings handelt es sich bei Bio­ziden um Gefahrstoffe im Sinne der CLP-Verord­nung der EU, die eine fachge­rech­te Verwendung und (teure) Entsorgung erfor­dern.

So wird in mancher Hinsicht „der Teufel mit dem Be­elzebub“ ausgetrieben, denn Bio­zide können be­achtliche ge­sund­heit­liche Be­schwer­den verursachen. Diese reichen von leichten Ent­zündun­gen all­täglicher Wunden über Haut­aus­schläge über Allergien bis hin zu Reizungen von Haut, Au­gen und Schleimhäuten. Insbeson­de­re Konzentrate, die immer öfter zur Anwendung kommen, dürfen in keinem Falle mit der Haut in Kontakt kommen, da schon kleinste Spritzer zu erheblichen ge­sund­heit­lichen Schäden führen können.

Die Vermeidung von Bioziden würde daher die Gesundheitsrisiken für die Mitarbeiter re­du­zieren und tendenziell dazu beitragen, die Krankenstände zu reduzieren.

Wenig bekannt, aber dafür umso effektiver ist die thermische Entkeimung, die im Krankenhaus- und im Nahrungsmittelsektor als Pasteurisierung be­kannt ist. Hierzu wird der KSS auf 65°C aufge­heizt. Da Proteine und damit Bakterien und Pilze bei ca. 62-63°C zer­stört werden, ist diese Methode nahe­zu zu hundert Prozent effektiv.

In einer Versuchsreihe der ph-cleantec aus Fell­bach wurde die thermische Entkeimung bei 107 Kun­den mit 75 verschiedenen KSS unter­sucht. Bei 88 Kunden fanden sich Bak­terien, bei 29 der 107 Kunden fanden sich auch Pilze im KSS.

Anmerkung: Der Anteil an Pilzen und Bak­terien vor der Ent­keimung des je­weiligen KSS sagt nur aus, dass sich bei einem bestimmten Kun­den zu einem be­stimm­ten Zeit­punkt viele oder we­nige Keime be­fan­den; dies mag an der Tem­pe­ratur, der An­wen­dung, oder am Alter des KSS liegen, und be­sagt nichts über die Qua­lität des je­weiligen KSS oder da­rü­ber, ob ein bestimm­ter KSS be­son­ders anfällig für die Ent­wicklung von Kei­men ist.

Die Graphen 1a, 1b und 2 zeigen die Ergeb­nis­se der thermischen Entkeimung für diver­se KSS in der Pra­xis. Dabei handelt es sich um eine logarith­mische Skala, 10^3 be­deutet also 10 x 10 x 10 = 1000. Gemessen wurden Koloniebildende Ein­heiten pro Milliliter (KbE/ml).

Testergebnisse der ph-cleantec GmbH bei diversen Kunden im Zeitraum Oktober 2017 bis heute – Blatt 1 Bakterien: blaue Balken vor Entkeimung; grüne Balken nach Entkeimung
Testergebnisse der ph-cleantec GmbH bei diversen Kunden im Zeitraum Oktober 2017 bis heute – Blatt 2 Bakterien: blaue Balken vor Entkeimung; grüne Balken nach Entkeimung

In 90% der Fälle – bei 79 von 88 Kunden - konn­ten die Bakterien auf null reduziert werden (Graphik 1a und 1b). Lediglich in 9 Fällen ver­blie­ben über­haupt Bakterien, konn­ten aber im Schnitt um einen Faktor 10^3 reduziert werden. Selbst bei schwe­rem Be­fall – 10^6 oder 10^7 bak­te­ri­el­le Kei­me pro Milli­liter – fanden sich nach der Ent­keimung in 23 von 26 Fällen keinerlei Bak­te­rien mehr im Kühlschmier­stoff, und in den ver­blei­ben­den Fällen wurden die Bakterien um einen Fak­tor 1.000 bzw. 10.000 reduziert.

Noch erfolg­reicher war die thermische Entkei­mung bei Pilzen (Graphik 2): Diese wurden in allen 29 Fällen auf null redu­ziert.

Graphik 1b - Bakterien Blatt 2: Aus Sicht des Anwenders besonders relevant ist, dass die thermische Entkeimung in der Praxis und auf Dauer funktioniert. Unternehmen, die das System an­wen­den, können völlig auf Biozide verzichten und die Lebens­dauer des KSS hat sich deutlich ver­län­gert, seit sie den KSS regelmäßig ent­kei­men. Dies wird auch von KSS-Her­stellern bestä­tigt.

Vom Ergebnis her ist die thermische Entkeimung somit sicher eine der effizientesten Methoden zur Ent­kei­mung von KSS. Sie ist, da sie völlig ohne Chemie oder Biozide auskommt, zudem umwelt- und ge­sund­heitsfreundlich. Schließlich ist die thermische Entkeimung aus­ge­spro­chen kosten­günstig, denn es sind lediglich ge­rin­ge In­vestitionen für eine Entkeimungsmaschine – z.B. den Ther­moDes oder den 1000 SR mit der Opti­on Entkeimung von der ph-cleantec in Fellbach – sowie mi­ni­ma­le laufende Kosten, im wesent­lichen Strom, not­wen­dig. Die Ent­keimung sollte in jedem Fall während der laufen­den Produktion erfolgen, damit auch der KSS in den Lei­tungen entkeimt wird. Damit entstehen während der Entkeimung kei­ne Stillstandkosten.

Dies sei an einem einfachen Beispiel verdeut­licht: Bei einem Unternehmen mit zehn Werk­zeugmaschinen (WZM) à 500 Liter, bei dem der KSS zwei Mal pro Jahr ausgetauscht wird, be­trägt der jährliche Verbrauch 10.000 Liter KSS. Bei Kosten von €5/l KSS-Konzentrat und einer 6%-igen Konzentration kostet das 10.000 l x 6% x €5 = €3.000. Die Entsorgung kostet weitere €0,12/l, ergibt 10.000 l x €0,12 = €1.200. Hinzu kom­men die Kosten des Still­stan­des: Ange­nom­men, die WZM stehen für den Wechsel des KSS jeweils acht Stunden still, und eine Stunde Still­stand kostet €100, so kostet das 10 WZM x 2 Wech­sel pro Jahr x 8 Stunden x €100 = €16.000. Die Ge­­samt­kosten betragen somit €20.200.

Kann die Lebensdauer des KSS durch die Ent­kei­mung um 50% verlängert werden, spart das Un­ter­neh­men €6.733 p.a., kann die Lebens­dauer des KSS verdoppelt werden, spart es €10.100 pro Jahr. Darüber hinaus werden die Kosten für Bakterizide und Fungizide eingespart. Schließlich kommen monetär nicht genau quan­tifizier­bare Vorteile hinzu: keine Geruchsbe­las­tung, ein sau­be­res Be­triebs­umfeld, und vor allem weniger ge­sund­­heit­lichen Probleme.

In der Praxis sind die für die thermische Entkei­mung notwendigen Geräte mobil und können pro­blem­los an die jeweilige Werkzeug­ma­schine herangefahren werden. Der KSS wird von dem Ent­kei­mungs-Gerät aus dem Tank der Werk­zeugma­schi­ne ange­saugt, entkeimt, und anschließend wieder in den Tank der Werk­zeug­maschine ein­ge­speist. Bei einer Entkeimungs-Ka­pazität von 5-6 Li­tern pro Minute kann ein Tank mit z.B. 500 Litern in weniger als zwei Stunden einmal entkeimt werden. Auch eine Einbindung in eine Zentral-Anlage ist möglich.

Idealerweise sollte der entkeimte KSS in einen keimfreien Behälter umgefüllt werden, und die Werk­zeugmaschine grundgereinigt und ent­keimt werden, bevor der KSS wieder in die Ma­schine einge­tragen wird. Das ist aber – und zwar bei allen Methoden – nicht praktikabel. Viel­mehr wird der ent­keimte KSS in der Praxis direkt wieder in das Bad eingeführt und dort mit dem nicht entkeimten KSS ver­mengt. Somit verblei­ben regel­mäßig Rest­bestände an nicht ent­keim­tem KSS im Tank der Werk­zeug­maschine, ins­be­sondere der Biofilm am Bo­den­ und an den Wän­den der Werkzeugmaschi­ne.

In der Praxis empfiehlt es sich daher, den KSS zwei Mal direkt hinter­ein­ander zu entkeimen, und ihn nach Möglichkeit etwas aufzumischen, so dass möglichst viel von den keimbelasteten Rest­be­ständen in den Ecken, Leitungen und am Boden auf­gewirbelt und entkeimt wird. Selbst dann wird man den Bio­film selber nicht er­reichen, und dieser wird den entkeimten KSS wieder neu kontaminieren. Den­noch wird es je nach konkreter Anwendung Wochen, wenn nicht Monate dauern, bis der KSS wieder so stark keim­belastet ist, dass eine neue Ent­kei­mung notwendig wird. Daher sollte die ther­mi­sche Ent­kei­mung unbedingt regel­mäßig, z.B. einmal im Monat, wiederholt werden.

Insgesamt ist eine erhebliche Ver­län­ge­rung der Lebensdauer des KSS möglich - mit ent­spre­chen­­dem Spar­potential bei der Beschaf­fung und Ent­sor­gung des KSS, bei den Still­stand­zeiten, sowie durch weniger ge­sund­heit­liche Be­schwer­den der Mit­arbeiter und damit potentiell ge­ringere Fehl­zeiten.

 

Kundenstimmen

"Seit Mitte Februar 2018 verwenden wir einen 1000 SR von ph-cleantec mit der Option thermische Entkeimung. Zusätzlich zu der Maschinenreinigung mit dem Niederdruck-Heißreinigungsgerät wenden wir diese Option prophylaktisch an, um den Inhalt des Kühlschmierstofftanks der Werkzeugmaschinen zu entkeimen. Die Reinigung und gleichzeitige Entkeimung erfolgt in unserem Hause nach einem ausgearbeiteten Plan.

Gerade bei den seit Monaten anhaltenden heißen Temperaturen konnten wir so den Einsatz von Bioziden deutlich reduzieren bzw. ganz darauf verzichten, da die thermische Entkeimung den Befall mit Bakterien und Pilze deutlich reduziert!

So werden bei diesem umweltschonenden Verfahren  Personal und Umwelt weniger belastet."

Fa. Edelstahl Rosswag Pfinztal, Herr Broschinski >> www.edelstahl-rosswag.de

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