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WO2003033033A2 - Verfahren und vorrichtung zur durchflusssterilisation von flüssigkeiten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur durchflusssterilisation von flüssigkeiten Download PDF

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Publication number
WO2003033033A2
WO2003033033A2 PCT/EP2002/009754 EP0209754W WO03033033A2 WO 2003033033 A2 WO2003033033 A2 WO 2003033033A2 EP 0209754 W EP0209754 W EP 0209754W WO 03033033 A2 WO03033033 A2 WO 03033033A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
methyl
methacrylate
internals
antimicrobial
ammonium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2002/009754
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English (en)
French (fr)
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WO2003033033A3 (de
Inventor
Peter Ottersbach
Beate Kossmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Original Assignee
Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH filed Critical Creavis Gesellschaft fuer Technologie und Innovation mbH
Priority to JP2003535835A priority Critical patent/JP2005505411A/ja
Priority to EP02772257A priority patent/EP1434739A2/de
Priority to US10/490,744 priority patent/US20050000916A1/en
Priority to AU2002337054A priority patent/AU2002337054A1/en
Publication of WO2003033033A2 publication Critical patent/WO2003033033A2/de
Publication of WO2003033033A3 publication Critical patent/WO2003033033A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVATION OF FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES
    • A23B2/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general
    • A23B2/70—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals
    • A23B2/725—Preservation of foods or foodstuffs, in general by treatment with chemicals in the form of liquids or solids
    • A23B2/729—Organic compounds; Microorganisms; Enzymes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/23—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/23—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets
    • A61L2/232—Solid substances, e.g. granules, powders, blocks, tablets layered or coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for flow sterilization of biologically contaminated liquids.
  • Mucus layers often form, which cause microbial populations to rise extremely, which have a lasting impact on the quality of water, beverages and food, and can even lead to product spoilage and consumer health damage.
  • Bacteria must be kept away from all areas of life where hygiene is important. This affects textiles for direct body contact, especially for the genital area and for nursing and elderly care. In addition, bacteria must be kept away from furniture and device surfaces in care stations, in particular in the area of intensive care and the care of small children, in hospitals, in particular in rooms for medical interventions and in isolation stations for critical infections and in toilets.
  • Plastic cladding are equipped that are particularly easy to handle. In addition to the undesirable visual impression, the function may also be more appropriate Components are reduced. In this context, for example, algae growth of photovoltaic functional areas should be considered.
  • Plants for this purpose should be low-maintenance, easy to produce, low in energy consumption and very efficient.
  • the present invention is therefore based on the object of developing a method for the cold sterilization of liquids such as water which does not have the disadvantages of the prior art described.
  • the present invention therefore relates to a device for the sterilization of liquids, constructed from a hollow body which is completely or partially filled with packing elements or internals and through which the liquid flows, the packing elements or internals containing antimicrobial polymers.
  • the device according to the invention can additionally have an electrical or mechanical pump with which the liquid to be sterilized is pumped through the device can. It is also possible for the liquid to flow through the device from a reservoir located above the device due to its own pressure.
  • the fillers in the device according to the invention are expediently in a tube or a closed flow-through cartridge. It is not absolutely necessary for the fillers to fill the entire available cavity, but the largest possible surface with the antimicrobial polymers should be available for efficient sterilization.
  • the packing or internals can be prefabricated and z. B. consist of glass, polymers, metals or ceramics or contain these materials.
  • Packings or internals in the sense of the present invention are, for example: Raschig rings, saddles, Pall rings, plate trays, wire mesh rings, wire mesh.
  • internals are filter plates, baffles, column trays or perforated plates.
  • Structured mixer packs or demister packs are particularly preferred. These packing elements or internals are then coated with the antimicrobial polymers.
  • the packing can be coated directly by a solution of the at least one antimicrobial polymer in a, generally organic, solvent or an aqueous dispersion of the antimicrobial polymer.
  • organic solvents that dissolve the antimicrobial polymer in sufficient concentration can be used as solvents for the coating formulation.
  • solvents for the coating formulation include, for example, alcohols, esters, ketones, aldehydes, ethers, acetates, aromatics, hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and organic acids, in particular methanol, ethanol, propanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, butyl acetate, acetaldehyde, ethylene glycol, propylene glycol, THF, diethyl ether, dioxane , Toluene, n-hexane, cyclohexane, cyclohexanol, xylene, DMF, acetic acid and chloroform.
  • At least one antimicrobial polymer can be incorporated into a lacquer which is used to coat the fillers or internals.
  • the antimicrobial polymers can also be applied to the packing by melting or other thermal forming processes. In individual cases, it is also possible to use the antimicrobial polymers themselves, in particular in granular form, as fillers.
  • a polymer blend of antimicrobial and non-antimicrobial polymers can also be used to produce the packing or the antimicrobial coatings.
  • Non-antimicrobial polymers are e.g. B. polymethyl methacrylate, PVC, polyacrylic acid, polystyrene, polyolefins, polyterephthalates, polyamides, polysulfones, polyacrylonitrile, polycarbonates, polyurethane, cellulose derivatives.
  • the antimicrobial polymers are preferably produced from nitrogen or phosphorus-functionalized monomers.
  • Antimicrobial polymers consisting of at least one monomer from the group are particularly suitable for this purpose
  • Acrylic acid 3-dimethylaminopropyl ester acrylic acid 2-diethylaminoethyl ester, acrylic acid 2-dimethylaminoethyl ester, dimethylaminopropyl methacrylamide, diethylaminopropyl methacrylamide, acrylic acid 3-dimethylaminopropylamide, 2-methacryloyloxyethyltrimethyl ammonium methyl sulfate, methacrylate ethyl 2-diethylamethylamethylethylamylethylamethylamethylethylamylethylamylethylamethylamylethylamethylamylethylamethylamethylethylammonylamethylethylammonylammonylamethylamethylethylammonylamethylethylammonylamethylethylammonylamethylethylammonylamethylethylammonylamethylethylammonylamethylethylammonylamethylethylam
  • Suitable monomers are acrylic or methacrylic compounds, such as. B.
  • the devices according to the invention are suitable for the sterilization of all liquids in which undesired bacteria are present.
  • This can e.g. B. drinking water, process water in the chemical or pharmaceutical industry, or in the food processing industry.
  • liquid foods such as beer, wine, milk, mayonnaise, creams, ketchup, soft ice cream as end products or in the form of preliminary stages.
  • the present invention therefore furthermore relates to processes for the sterilization of liquids containing water, the liquid being sterilized by at least one of the abovementioned. Devices is directed.
  • Liquids that can be sterilized with the device according to the invention or the methods according to the invention are e.g. B. the above Liquids or drinking water, wastewater, process water or liquid or pasty food that can be pumped through appropriate devices.
  • tert-butylaminoethyl methacrylate (Aldrich) and 240 mL ethanol are placed in a three-necked flask and heated to 65 ° C under a stream of argon. Then 0.4 g Azobisisobutyronitrile dissolved in 15 mL ethanol is slowly added dropwise with stirring. The mixture is heated to 70 ° C. and stirred at this temperature for 6 hours. After this time, the solvent is removed from the reaction mixture by distillation. The product is then dried in a vacuum at 50 ° C for 24 hours. The reaction product is then ground up finely.
  • 1 g of the product from Example 1 is dissolved in one liter of cyclohexane. 1000 glass rings with a length of 7 mm and an inner diameter of 5 mm, divided into portions of 100 glass rings each, are immersed in this solution for 10 seconds each. The glass rings are then removed and dried in a drying cabinet at 40 ° C. for 24 hours. The pre-dried coating is then dried for a further 24 hours at 35 ° C in a vacuum drying cabinet at approx. 1 mbar. The dried glass rings are placed in a glass tube 1 m long and 8 cm in diameter, which is sealed with glass wool at both openings and has a valve for flow regulation at the lower outlet.
  • Example Ia The glass tube from Example Ia is clamped vertically in a tripod, and from the top one liter of a germ suspension of Staphylococcus aureus is added, which has a germ count of 10 7 germs per mL. A flow rate of approx. 50 mL per minute is set by adjusting the outlet valve. After the germ suspension has run through completely, the number is measured again. Staphylococcus aureus germs can no longer be detected.
  • Example 2 The glass tube from Example Ia is clamped vertically in a tripod, and from the top one liter of a germ suspension of Pseudomonas aeruginosa is added, which has a germ count of 10 7 germs per mL. A flow rate of approx. 50 mL per minute is set by adjusting the outlet valve. After the germ suspension has run through completely, the number is measured again. The number of bacteria has dropped to 10 3 bacteria per mL.
  • Example 2 Example 2;
  • 1 g of the product from Example 2 is dissolved in one liter of cyclohexane. 1000 glass rings with a length of 7 mm and an inner diameter of 5 mm, divided into portions of 100 glass rings each, are immersed in this solution for 10 seconds each. The glass rings are then removed and dried in a drying cabinet at 40 ° C. for 24 hours. The pre-dried coating is then dried for a further 24 hours at 35 ° C in a vacuum drying cabinet at approx. 1 mbar. The dried glass rings are placed in a glass tube 1 m long and 8 cm in diameter, which is sealed with glass wool at both openings and has a valve for flow regulation at the lower outlet.
  • Example 2a The glass tube from Example 2a is clamped vertically in a stand, and from the top one liter of a germ suspension of Staphylococcus aureus is added, which has a germ count of 10 7 germs per mL. A flow rate of approx. 50 mL per minute is set by adjusting the outlet valve. After the germ suspension has run through completely, the number is measured again. The bacterial count has dropped to 10 3 germs per liter.
  • Example 2c The glass tube from Example 2a is clamped vertically in a stand, and a liter of a germ suspension of Pseudomonas aeruginosa is added from above, which has a germ count of 10 7 germs per mL. By adjusting the outlet valve, a flow of approx. 50 mL set per minute. After the germ suspension has run through completely, the number is measured again. The number of germs has dropped to 10 4 germs per mL.
  • Example 3 a 5 g of the product from Example 3 is diluted with one liter of water. 1000 glass rings with a length of 7 mm and an inner diameter of 5 mm, divided into portions of 100 glass rings each, are immersed in this dispersion for 10 seconds each. The glass rings are then removed and dried in a drying cabinet at 40 ° C. for 24 hours. The pre-dried coating is then dried for a further 24 hours at 35 ° C in a vacuum drying cabinet at approx. 1 mbar. The dried glass rings are placed in a glass tube 1 m long and 8 cm in diameter, which is sealed with glass wool at both openings and has a valve for flow regulation at the lower outlet.
  • Example 3a The glass tube from Example 3a is clamped vertically in a stand, and one liter of a germ suspension of Staphylococcus aureus is added from above, which has a germ count of 10 7 germs per mL. A flow rate of approx. 50 mL per minute is set by adjusting the outlet valve. After the germ suspension has run through completely, the number is measured again. The number of bacteria has dropped to 10 3 bacteria per mL.
  • Example 3 c The glass tube from Example 3a is clamped vertically in a stand, and from the top one liter of a germ suspension of Pseudomonas aeruginosa is added, which has a germ count of 10 7 germs per mL. A flow rate of approx. 50 mL per minute is set by adjusting the outlet valve. After the germ suspension has run through completely, the number is measured again. The number of bacteria has dropped to 10 3 bacteria per mL.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchflusssterilisation biologisch belasteter Flüssigkeiten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchflusssterilisation von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchflusssterilisation biologisch belasteter Flüssigkeiten.
Besiedlungen und Ausbreitungen von Bakterien auf Oberflächen von Rohrleitungen, Behältern oder Verpackungen sind im hohen Maße unerwünscht. Es bilden sich häufig Schleimschichten, die Mikrobenpopulationen extrem ansteigen lassen, die Wasser-, Getränke- und Lebensmittelqualitäten nachhaltig beeinträchtigen und sogar zum Verderben der Ware sowie zur gesundheitlichen Schädigung der Verbraucher fuhren können.
Aus allen Lebensbereichen, in denen Hygiene von Bedeutung ist, sind Bakterien fernzuhalten. Davon betroffen sind Textilien für den direkten Körperkontakt, insbesondere für den Intimbereich und für die Kranken- und Altenpflege. Außerdem sind Bakterien fern zu halten von Möbel- und Geräteoberflächen in Pflegestationen, insbesondere im Bereich der Intensivpflege und der Kleinstkinder-Pflege, in Krankenhäusern, insbesondere in Räumen für medizinische Eingriffe und in Isolierstationen für kritische Infektionsfälle sowie in Toiletten.
Gegenwärtig werden Geräte, Oberflächen von Möbeln und Textilien gegen Bakterien im Bedarfsfall oder auch vorsorglich mit Chemikalien oder deren Lösungen sowie Mischungen behandelt, die als Desinfektionsmittel mehr oder weniger breit und massiv antimikrobiell wirken. Solche chemischen Mittel wirken unspezifisch, sind häufig selbst toxisch oder reizend oder bilden gesundheitlich bedenkliche Abbauprodukte. Häufig zeigen sich auch
Unverträglichkeiten bei entsprechend sensibilisierten Personen.
Eine weitere Vorgehensweise gegen oberflächige Bakterienausbreitungen stellt die
Einarbeitung antimikrobiell wirkender Substanzen in eine Matrix dar.
Daneben stellt auch die Vermeidung von Algenbewuchs auf Oberflächen eine immer bedeutsamere Herausforderung dar, da inzwischen viele Aussenflächen von Gebäuden mit
Kunststoffverkleidungen ausgestattet sind, die besonders leicht veraigen. Neben dem unerwünschten optischen Eindruck kann unter Umständen auch die Funktion entsprechender Bauteile vermindert werden. In diesem Zusammenhang ist z.B. an eine Veralgung von photovoltaisch funktionalen Flächen zu denken.
Eine weitere Form der mikrobiellen Verunreinigung, für die es bis heute ebenfalls keine technisch zufrieden stellende Lösung gibt, ist der Befall von Oberflächen mit Pilzen. So stellt z.B. der Befall von Fugen und Wänden in Feuchträumen mit Aspergillus niger neben dem beeinträchtigten optischen auch einen ernst zu nehmenden gesundheitsrelevanten Aspekt dar, da viele Menschen auf die von den Pilzen abgegebenen Stoffe allergisch reagieren, was bis hin zu schweren chronischen Atemwegserkrankungen fuhren kann.
Im Bereich der Seefahrt stellt das Fouling der Schiffsrümpfe eine ökonomisch relevante Einflussgröße dar, da mit dem Bewuchs verbundenen erhöhten Strömungswiderstand der Schiffe ein deutlicher Mehrverbrauch an Kraftstoff verbunden ist. Bis heute begegnet man solchen Problemen allgemein mit der Einarbeitung giftiger Schwermetalle oder anderer niedermolekularer Biozide in Antifoulingbeschichtungen, um die beschriebenen Probleme abzumildern. Zu diesem Zweck nimmt man die schädlichen Nebenwirkungen solcher Beschichtungen in Kauf, was sich aber angesichts der gestiegenen ökologischen Sensibilität der Gesellschaft als zunehmend problematisch herausstellt.
So offenbart z. B. die US-PS 4 532 269 ein Terpolymer aus Butylmethacrylat, Tributylzinnmethacrylat und tert.-Butylaminoethylmethacrylat. Dieses Copolymer wird als antimikrobieller Schiffsanstrich verwendet, wobei das hydrophile ter - Butylaminoethylmethacrylat die langsame Erosion des Polymers fordert und so das hochtoxische Tributylzinnmethacrylat als antimikrobiellen Wirkstoff freisetzt. In diesen Anwendungen ist das mit Aminomethacrylaten hergestellte Copolymer nur Matrix oder Trägersubstanz für zugesetzte mikrobizide Wirkstoffe, die aus dem Trägerstoff diffundieren oder migrieren können. Polymere dieser Art verlieren mehr oder weniger schnell ihre Wirkung, wenn an der Oberfläche die notwendige „mimmale inhibitorische Konzentration,, (MIK) nicht mehr erreicht wird. Aus der europäischen Patentanmeldung 0 862 858 ist weiterhin bekannt, dass Copolymere von tert.-Butylaminoethylmethacrylat, einem Methacrylsäureester mit sekundärer Aminofunktion, inhärent mikrobizide Eigenschaften besitzen. Die Verwendung von antimikrobiellen Polymeren zur Desinfektion von Flüssigkeiten ist daher bekannt.
Die Sterilisierung von Wasser- und Reinstwassersystemen stellt andererseits eine große Herausforderung dar. Die Anforderungen an solche Sterilisierungverfahren sind sehr hoch, insbesondere in solchen Bereichen, die eine direkte Kontaminationsquelle für Menschen bilden können, z.B. im Bereich der Pharmakaproduktion, der Trinkwasser- oder der Lebensmittelverarbeitung. Gerade in solchen Bereichen sucht man nach Möglichkeiten zur Kaltsterilisation, da in diesen Lösungen auch temperaturempfindliche Produkte verarbeitet werden. Weiterhin sollte der Energiebedarf einer Sterilisation möglichst gering sein. Der Einsatz von UV-Desinfektionssystemen ist nur bei UV-Stabilen Lösungen, d. h. nicht bei Lebensmitteln möglich. Der Einsatz nidermolekularere Biozide verbietet sich für solche Zwecke im Allgemeinen von selbst, da von diesen Mitteln ein beachtliches humantoxisches Potential ausgehen kann.
Weiterhin ist die Gewinnung von Trinkwasser in Entwicklungsländern ein noch nicht befriedigend gelöstes Problem. Anlagen für diesen Zweck sollten wartungsarm sein, einfach zu produzieren, einen geringen Energiebedarf aufweisen und sehr effizient sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kaltsterilisierung von Flüssigkeiten wie Wasser zu entwickeln, welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Es wurde gefunden, dass Durchflusssysteme, die mit antimikrobiellen Polymeren beschichtete Fülllkörper enthalten, dem beschriebenen Anforderungsprofil in nahezu idealer Weise entsprechen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur Sterilisierung von Flüssigkeiten, aufgebaut aus einem mit Füllkörpern oder Einbauten ganz oder teilweise gefüllten, von der Flüssigkeit durchströmten Hohlkörper, wobei die Füllkörper oder Einbauten antimikrobielle Polymere enthalten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zusätzlich eine elektrische oder mechanische Pumpe aufweisen, mit der die zu sterilisierende Flüssigkeit durch die Vorrichtung gepumpt werden kann. Es ist weiterhin möglich, dass die Flüssigkeit aus einem über der Vorrichtung befindlichen Reservoir durch den Eigendruck durch die Vorrichtung läuft.
Die Füllkörper in der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden sich zweckmäßig in einem Rohr oder einer geschlossenen Durchflusskartusche. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Füllkörper den gesamten zur Verfügung stehenden Hohlraum ausfüllen, jedoch sollte für eine effiziente Sterilisierung eine möglichst große Oberfläche mit den antimikrobiellen Polymeren zur Verfügung stehen.
Die Füllkörper oder Einbauten können vorgefertigt sein und z. B. aus Glas, Polymeren, Metallen oder Keramiken bestehen oder diese Materialien enthalten.
Füllkörper oder Einbauten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise: Raschigringe, Sättel, Pallringe, Telleretten, Maschendrahtringe, Maschendrahtgewebe. Beispiele für Einbauten sind Filterplatten, Strombrecher, Kolonnenböden oder Lochbleche. Als Einbauten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind aber auch mehrere enge, parallel geschaltete Rohre denkbar, es resultiert also eine Art Viellrohrreaktor. Besonders bevorzugt sind strukturierte Mischerpackungen oder Demisterpackungen. Diese Füllkörper oder Einbauten werden dann anschließend mit den antimikrobiellen Polymeren beschichtet.
Die Beschichtung der Füllkörper kann dabei unmittelbar durch eine Lösung des mindestens einen antimikrobiellen Polymers in einem, im Allgemeinen organischen, Lösemittel oder einer wässrigen Dispersion des antimikrobiellen Polymers erfolgen.
Als Lösemittel für die Beschichtungsformulierung können nahezu alle organischen Lösemittel Verwendung finden, die das antimikrobielle Polymer ausreichenden Konzentration lösen. Hierzu zählen beispielsweise Alkohole, Ester, Ketone, Aldehyde, Ether, Acetate, Aromaten, Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe und organische Säuren, insbesondere Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Aceton, Methylethylketon, Butylacetat, Acetaldehyd, Ethylenglykol, Propylenglykol, THF, Diethylether, Dioxan, Toluol, n-Hexan, Cyclohexan, Cyclohexanol, Xylol, DMF, Essigsäure und Chloroform. Bei einer weiteren Verfahrensvariante kann mindestens ein antimikrobielles Polymer in einen Lack eingearbeitet werden, der zur Beschichtung der Füllkörper oder Einbauten Verwendung findet. Daneben können die antimikrobiellen Polymere auch durch Schmelzen oder andere thermische Umformprozesse auf die Füllkörper aufgebracht werden. Im Einzelfall ist auch die Verwendung der antimikrobiellen Polymere selbst, insbesondere in granulierte Form, als Füllkörper möglich.
Zur Herstellung der Füllkörper bzw. der antimikrobiellen Beschichtungen kann auch ein Polymerblend aus antimikrobiellen und nicht-antimikrobiellen Polymeren verwendet werden. Nicht-antimikrobielle Polymere sind z. B. Polymethylmethacrylat, PVC, Polyacrylsäure, Polystyrol, Polyolefine, Polyterephthalate, Polyamide, Polysulfone, Polyacrylnitril, Polycarbonate, Polyurethan, Cellulosederivate.
Bevorzugt werden die antimikrobiellen Polymere aus Stickstoff oder Phosphorfunktionalisierten Monomeren hergestellt. Besonders geeignet zu diesem Zweck sind antimikrobielle Polymere die aus mindestens einem Monomeren der Gruppe
Methacrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester,
Methacrylsäure-2-diethylaminomethylester, Acrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester,
Acrylsäure-3 -dimethylaminopropylester, Acrylsäure-2-diethylaminoethylester, Acrylsäure-2- dimethylaminoethylester, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethylaminopropylmeth- acrylamid, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylamid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethyl- ammoniummethosulfat, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, 2-Methacryl- oyloxyemyltrimethylammoniumchlorid, 3 -Methactyloylaminopropyltrimethylammonium- chlorid, 2-Memacryloyloxye yltrimethylammoniumchlorid, 2-Acryloyloxyethyl-4- benzoylbenzyldimethylammoniumbromid, 2-Methacryloyloxyethyl-4-benzoylbenzyl- dimethylammoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumbromid, Allyltriphenylphos- phoniumchlorid, 2- Acrylamido-2-methyl- 1 -propansulfonsäure, 2-Diethylaminoethylvinylether und/oder 3-Aminopropylvinylether hergestellt werden.
Zur Herstellung der antimikrobiellen Polymeren ist es möglich, neben den genannten Monomeren weitere aliphatisch ungesättigte Monomere bei der Herstellung zu verwenden. Die weiteren aliphatisch ungesättigten Monomeren müssen nicht unbedingt eine zusätzliche antimikrobielle Wirkung aufweisen. Geeignete Monomere sind Acryl-, oder Methacrylverbindungen, wie z. B. Acrylsäure, tert.-Butylmethacrylat, Methylmethacrylat, Styrol oder seine Derivate, Vinylchlorid, Vinylether, Acrylamide, Acrylnitrile, Olefine (Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen), Allylverbindungen, Vinylketone, Vinylessigsäure, Vinylacetat oder Vinylester, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, Methacrylsäurebutylester, Methacrylsäure-tert.-butylester, Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Acrylsäurebutylester und/oder Acrylsäure-tert.-butylester.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind zur Sterilisation von allen Flüssigkeiten geeignet, in denen sich unerwünscht Bakterien aufhalten. Dies kann z. B. Trinkwasser, Prozesswasser in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie, oder in der Lebensmittelverarbeitenden Industrie sein. Weiterhin ist es möglich, mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen Badewasser für mobile Dusch- oder Wascheinrichtungen, Schwimmbäder oder auch Brunnenwasser für den privaten Bedarf zu sterilisieren. In dem Bereich der Lebensmittelindustrie ist es möglich, flüssige Lebensmittel wie Bier, Wein, Milch, Majonaise, Cremes, Ketchup, Softeis jeweils als Endprodukt oder in Form der Vorstufen zu sterilisieren.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Verfahren zur Sterilisierung von Wasser enthaltenden Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit zur Sterilisation durch mindestens eine der o. g. Vorrichtungen geleitet wird.
Flüssigkeiten, die mit der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung oder den erfindungsgemäßen Verfahren sterilisiert werden können, sind z. B. die o. g. Flüssigkeiten oder Trinkwasser, Abwasser, Prozesswasser oder flüssige oder pastöse Lebensmittel, die durch entsprechende Vorrichtungen gepumpt werden können.
Zur weiteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele gegeben, welche die Erfindung weiter erläutern, nicht aber ihren Umfang begrenzen sollen, wie er in den Patentansprüchen dargelegt ist.
Beispiel 1:
50 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat (Fa. Aldrich) und 240 mL Ethanol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 65 °C erhitzt. Danach werden 0,4 g Azobisisobutyronitril gelöst in 15 mL Ethanol unter Rühren langsam zugetropft. Das Gemisch wird auf 70 °C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Reaktionsmischung das Lösemittel durch Destillation entzogen. Im Anschluss wird das Produkt für 24 Stunden bei 50 °C im Vakuum getrocknet. Das Reaktionsprodukt wird anschließend fein zermörsert.
Beispiel la:
1 g des Produktes aus Beispiel 1 wird in einem Liter Cyclohexan gelöst. In diese Lösung werden 1000 Glasringe mit einer Länge von 7 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm, unterteilt in Portionen von jeweils 100 Glasringen, für jeweils 10 Sekunden getaucht. Danach werden die Glasringe entnommen und in einem Trockenschrank bei 40 °C für die Dauer von 24 Stunden getrocknet. Im Anschluss wird die so vorgetrocknete Beschichtung noch für 24 Stunden bei 35 °C in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 1 mbar nachgetrocknet. Die getrockneten Glasringe werden in eine Glasröhre von 1 m Länge und 8 cm Durchmesser gegeben, die an beiden Öffnungen mit Glaswolle abgedichtet wird und am unteren Auslauf ein Ventil zur Durchflussregulierung aufweist.
Beispiel lb:
Die Glasröhre aus Beispiel la wird senkrecht in ein Stativ eingespannt, und von oben wird ein Liter einer Keimsuspension von Staphylococcus aureus zugegeben, die eine Keimzahl von 107 Keime pro mL besitzt. Durch Justage des Auslaufventils wird ein Durchfluss von ca. 50 mL pro Minute eingestellt. Nach komplettem Durchlauf der Keimsuspension wird die Keinzahl erneut vermessen. Es sind keine Keime von Staphylococcus aureus mehr nachweisbar.
Beispiel lc:
Die Glasröhre aus Beispiel la wird senkrecht in ein Stativ eingespannt, und von oben wird ein Liter einer Keimsuspension von Pseudomonas aeruginosa zugegeben, die eine Keimzahl von 107 Keime pro mL besitzt. Durch Justage des Auslaufventils wird ein Durchfluss von ca. 50 mL pro Minute eingestellt. Nach komplettem Durchlauf der Keimsuspension wird die Keinzahl erneut vermessen. Die Keimzahl ist auf 103 Keime pro mL gesunken. Beispiel 2;
40 mL Dimethylaminopropylmethacrylamid (Fa. Aldrich) und 200 mL Ethanol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 65 °C erhitzt. Danach werden 0,4 g Azobisisobutyronitril gelöst in 20 mL Ethanol unter Rühren langsam zugetropft. Das Gemisch wird auf 70 °C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Reaktionsmischung das Lösemittel durch Destillation entzogen und für 24 Stunden bei 50 °C im Vakuum getrocknet. Das Reaktionsprodukt wird im Anschluss fein zermörsert.
Beispiel 2a:
1 g des Produktes aus Beispiel 2 wird in einem Liter Cyclohexan gelöst. In diese Lösung werden 1000 Glasringe mit einer Länge von 7 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm, unterteilt in Portionen von jeweils 100 Glasringen, für jeweils 10 Sekunden getaucht. Danach werden die Glasringe entnommen und in einem Trockenschrank bei 40 °C für die Dauer von 24 Stunden getrocknet. Im Anschluss wird die so vorgetrocknete Beschichtung noch für 24 Stunden bei 35 °C in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 1 mbar nachgetrocknet. Die getrockneten Glasringe werden in eine Glasröhre von 1 m Länge und 8 cm Durchmesser gegeben, die an beiden Öffnungen mit Glaswolle abgedichtet wird und am unteren Auslauf ein Ventil zur Durchflussregulierung aufweist.
Beispiel 2b:
Die Glasröhre aus Beispiel 2a wird senkrecht in ein Stativ eingespannt, und von oben wird ein Liter einer Keimsuspension von Staphylococcus aureus zugegeben, die eine Keimzahl von 107 Keime pro mL besitzt. Durch Justage des AuslaufVentils wird ein Durchfluss von ca. 50 mL pro Minute eingestellt. Nach komplettem Durchlauf der Keimsuspension wird die Keinzahl erneut vermessen. Die Keimzahl ist auf 103 Keime pro L gesunken.
Beispiel 2c: Die Glasröhre aus Beispiel 2a wird senkrecht in ein Stativ eingespannt, und von oben wird ein Liter einer Keimsuspension von Pseudomonas aeruginosa zugegeben, die eine Keimzahl von 107 Keime pro mL besitzt. Durch Justage des Auslaufventils wird ein Durchfluss von ca. 50 mL pro Minute eingestellt. Nach komplettem Durchlauf der Keimsuspension wird die Keinzahl erneut vermessen. Die Keimzahl ist auf 104 Keime pro mL gesunken.
Beispiel 3:
16 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat (Fa. Aldrich), 45 g Triton X 405 (Fa. Aldrich), 200 mL VE- Wasser und 0,6 g Kaliumperoxodisulfat (Fa. Aldrich) werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 60 °C erhitzt. Danach werden über einen Zeitraum von 4 Stunden weitere 180 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat zugetropft. Anschließend rührt man die Mischung noch weitere 2 Stunden bei 60 °C, danach lässt man die entstandene Emulsion auf Raumtemperatur abkühlen.
Beispiel 3 a: 5 g des Produktes aus Beispiel 3 wird mit einem Liter Wasser verdünnt gelöst. In diese Dispersion werden 1000 Glasringe mit einer Länge von 7 mm und einem Innendurchmesser von 5 mm, unterteilt in Portionen von jeweils 100 Glasringen, für jeweils 10 Sekunden getaucht. Danach werden die Glasringe entnommen und in einem Trockenschrank bei 40 °C für die Dauer von 24 Stunden getrocknet. Im Anschluss wird die so vorgetrocknete Beschichtung noch für 24 Stunden bei 35 °C in einem Vakuumtrockenschrank bei ca. 1 mbar nachgetrocknet. Die getrockneten Glasringe werden in eine Glasröhre von 1 m Länge und 8 cm Durchmesser gegeben, die an beiden Öffnungen mit Glaswolle abgedichtet wird und am unteren Auslauf ein Ventil zur Durchflussregulierung aufweist.
Beispiel 3b:
Die Glasröhre aus Beispiel 3 a wird senkrecht in ein Stativ eingespannt, und von oben wird ein Liter einer Keimsuspension von Staphylococcus aureus zugegeben, die eine Keimzahl von 107 Keime pro mL besitzt. Durch Justage des Auslaufventils wird ein Durchfluss von ca. 50 mL pro Minute eingestellt. Nach komplettem Durchlauf der Keimsuspension wird die Keinzahl erneut vermessen. Die Keimzahl ist auf 103 Keime pro mL gesunken.
Beispiel 3 c: Die Glasröhre aus Beispiel 3 a wird senkrecht in ein Stativ eingespannt, und von oben wird ein Liter einer Keimsuspension von Pseudomonas aeruginosa zugegeben, die eine Keimzahl von 107 Keime pro mL besitzt. Durch Justage des Auslauf entils wird ein Durchfluss von ca. 50 mL pro Minute eingestellt. Nach komplettem Durchlauf der Keimsuspension wird die Keinzahl erneut vermessen. Die Keimzahl ist auf 103 Keime pro mL gesunken.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Sterilisierung von Flüssigkeiten, aufgebaut aus einem mit Füllkörpern oder Einbauten ganz oder teilweise gefüllten, von der Flüssigkeit durchströmten Hohlkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper oder Einbauten antimikrobielle Polymere enthalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper oder Einbauten mit antimikrobiellen Polymeren beschichtet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper oder Einbauten aus einem Polymerblend aus antimikrobiellen und nicht- antimikrobiellen Polymeren bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus Stickstoff- oder Phosphorfunktionalisierten
Monomeren hergestellt werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus mindestens einem Monomeren der Gruppe
Methacrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminomethylester, Acrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester,
Acrylsäure-3 -dimethylaminopropylester, Acrylsäure-2-diethylaminoethylester, Acrylsäure- 2-dimethylaminoethylester, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethyl- aminopropylmethacrylamid, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylamid, 2-Meth- actyloyloxyethyl memylammonium ethosulfat, Methacrylsäure-2-diethylamino- ethylester, 2-Methac__yloyloxyeώyltrimethylammoniumchlorid, 3-Methacryl- oylaminopropyltrimethylammonium-chlorid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethyl- ammoniumchlorid, 2-Acryloyloxyethyl-4-benzoylbenzyldimethylammoniumbromid, 2- Methacιyloyloxyemyl-4-benzoylbenzyldimethylammoniumbromid, Allyltriphenyl- phosphoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumchlorid, 2- Acrylamido-2-methyl- 1 - propansulfonsäure, 2-Diethylaminoethylvinylether und/oder 3-Aminopropylvinylether hergestellt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere zusätzlich mit einem weiteren aliphatisch ungesättigten
Monomeren hergestellt werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper oder Einbauten Glas, Polymere, Metalle oder Keramik enthalten.
8. Verfahren zur Sterilisierung von Wasser enthaltenden Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit zur Sterilisation durch mindestens eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 geleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser enthaltende Flüssigkeit Trinkwasser, Abwasser, Prozesswasser oder flüssige oder pastöse Lebensmittel sind.
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