Reindampf

für die besondere Dampfqualität

Manfred Stransky, 08/06/2022

Energieeffizientes Medium Dampf

Dampf ist ein sehr effizientes und zuverlässiges Medium und lässt sich für verschiedenste Prozessanwendungen einsetzen. Wegen seiner hohen Energiedichte und der Eigenschaft, diese Energie in kürzester Zeit (durch Kondensation) abzugeben, ist dieses Medium geradezu ideal für jegliche Prozesse der Energieübertragung geeignet.

Darüber hinaus besitzt Dampf eine keimtötende Wirkung. Dies liegt in seiner physikalischen Eigenschaft begründet, bei Berührung mit kälteren Gegenständen / Medien schlagartig zu kondensieren. Dabei gibt der Dampf in Bruchteilen von Sekunden seine zur Dampfbildung benötigte aufgenommene Energie wieder frei. Kondensat entsteht so lange, bis die mit dem Dampf in Berührung kommenden Gegenstände die Temperatur des Dampfes ­angenommen haben. Das führt zur sicheren Zerstörung von Bakterien, Viren, Pilzsporen etc. in kurzen Zeiträumen. Diese Eigenschaft macht man sich besonders im Bereich der Dampfsterilisation oder Dampfdesinfektion zunutze, wobei in der Regel Reindampf zum Einsatz kommt. Hier kommt der Dampf direkt mit dem Sterilisiergut in Berührung, anders als bei der Wärmeausnutzung des Dampfes in geschlossenen Systemen, wo der Dampf zum Beispiel seine Energie indirekt in einem Wärmeübertrager auf ein Sekundär­medium überträgt.

 
Dampf tötet Keime sehr viel schneller und effektiver ab als jedes andere Medium und ist daher im Gesundheitswesen und in der ­Pharmaindustrie ­unersetzlich.
Manfred Stransky, Außendienstmitarbeiter Spirax Sarco GmbH

Am Vergleich typischer Sterilisationsparameter verschiedener Medien wird deutlich: Dampf tötet Keime sehr viel schneller und effektiver ab als jedes andere Medium und ist daher im Gesundheitswesen und in der Pharmaindustrie unersetzlich – beispielsweise, wie bereits erwähnt, für die Sterilisation, bei RLT-Geräten (raumlufttechnische Geräte) oder für die Befeuchtung und Klimatisierung von Sterilräumen.

Reindampf ist die im Augenblick zweithöchste Dampfqualitäts-Klasse für Anwendungen, bei denen besondere Anforderungen an die Reinheit und Qualität gestellt werden.

 

die verschiedenen Stufen des Dampfreinheitsgrades

 

Der größte Teil des Reindampfes wird mittels sogenanntem „Fremddampf“ – umgangssprachlich auch Schwarzdampf genannt – in Dampfumformern erzeugt, die sogenannten Reindampferzeuger. Hier wird über einen innen liegenden Wärmeübertrager das Speisewasser / Kesselwasser aufgeheizt und verdampft.

Bauteile und Leitungen aus Edelstahl

Um die hohe Qualität bei der Reindampferzeugung mittels Dampfumformer sicherzustellen, bestehen die medienberührenden Bauteile aus nicht rostendem, austenitischem Stahl. Ihre Oberflächen sollen eine metallisch einwandfreie innere Beschaffenheit besitzen.

Werkstoffe für die Reindampfleitungen (Dampf- und Kondensat-Leitungsnetz) sollten ebenfalls aus austenitischem Stahl bestehen. In bestimmten Sonderfällen, wie z. B. bei Verwendung des Reindampfes für pharmazeutische Sterilisiergüter, müssen die Rohrleitungen unter Formiergasfüllung geschweißt sein, um eine mögliche Korrosion der Innenseiten an den Schweißstellen und damit eine Ablösung von Eisen-Ionen zu verhindern.

 

Speisewasser muss ­vorbehandelt werden

Für die Reindampferzeugung muss die Qualität des Speisewassers / Kesselwassers den Anforderungen für Reindampf-Speisewasser nach DIN EN 285 entsprechen. Daher wird demineralisiertes Wasser verwendet.

Das Speisewasser erfordert somit eine Vorbehandlung, die sich nach der Beschaffenheit der im Wasser enthaltenen Substanzen richtet. Möglichkeiten der Speisewasseraufbereitung zur Demineralisierung sind zum Beispiel:

  • Umkehrosmose (RO)
  • Deionat (DI-Wasser) – auch vollentsalztes Wasser (VE) genannt

Das verwendete Reindampf-Speisewasser wird nicht weiter chemisch aufbereitet, da die meisten Partikel, anorganische Bestand­teile, gelöste Feststoffe usw. bereits während der Wasseraufbereitung entfernt werden.

Gemäß DIN EN 285, Anhang B, gelten für das Speisewasser folgende Grenzwerte:

 

Kriterien


 

Sterilisator

Speisewasser (VE)

Kondensat

Gesamthärte

 < 0,02 mmol/l

< 0,02 mmol/l

 Abdampfrückstand

 < 10mg/l

-

Chlorid-Gehalt

 < 2mg/l

< 0,1 mg/l

pH-Wert

5 - 7,5

5 - 7,0

Silikat (SiO2)

< 1 mg/l

< 0,1 mg/l

Phosphat (P2O2)

< 0,5 mg/l

< 0,1 mg/l

Leitfähigkeit

< 5 µS/cm

< 3 µS/cm

Eisen

 < 0,2 mg/l

< 0,1 mg/l

Schwermetalle

< 0,1 mg/l

< 0,1 mg/l


Für andere Bereiche der Anwendung von Reindampf (z. B. Lebensmittelindustrie) gibt es nur wenige Regeln und derzeit keine allgemeingültigen Normen, was die Qualitäten des Speisewassers und Dampfes (Kondensat) anbelangt. Hier sollte das sogenannte HACCP-Konzept (Deutsch: HACCP = Risiko-Analyse Kritischer Kontroll-Punkte) auch im Bereich des Dampfes angewendet werden.

 

Absalzeinrichtung verhindert zu hohe Salzkonzentration im Kesselwasser

Die Erzeugung von Reindampf erfolgt wie oben erwähnt aus demineralisiertem Speisewasser / Kessel­wasser mit entsprechend niedrigem Salzgehalt. Durch die Abdampfung steigt jedoch die zulässige Salzkonzentration im Kesselwasser. So können schon nach kurzer Zeit, meistens nach einem Tag (bei hohem Durchsatz schon nach 2 bis 3 Stunden), die zulässigen Grenzwerte überschritten werden. Daher muss ein Reindampferzeuger bzw. ein Reindampfumformer eine Absalzeinrichtung besitzen.

In Einzelfällen, wenn die Dampfentnahme nur in größeren Zeitspannen erfolgt, kann das demineralisierte Kesselwasser theoretisch auch täglich entleert und neu mit frischem VE-Wasser gefüllt werden. Dennoch sollte klar sein, dass eine Kesselspeisung, die lediglich mit demineralisiertem Wasser, aber ohne eine gleichzeitig wirksame, dauernde und kontrollierte Absalzung erfolgt, keine einwandfreie Reindampferzeugung nach DIN EN 285 gewährleisten kann.

Darüber hinaus besteht aufgrund der hohen Salzkonzentrationen, besonders von Chloriden und von Hypochloriden, eine erhöhte Korrosionsgefahr. Die Beschaffenheit des Kesselwassers in Reindampferzeugern muss daher ständig überwacht werden, damit die einwandfreie Erzeugung von Reindampf gewährleistet werden kann.

Da eine Überwachung der Kesselwasserbeschaffenheit während des Betriebes aus oben genannten Gründen notwendig ist, muss ein Reindampferzeuger eine Proben-Entnahmeeinrichtung für Kesselwasser besitzen. Diese wird zweckmäßigerweise gekühlt, da die Grenzwerte aus der DIN EN 285 für eine Prüftemperatur des Kesselwassers bei 25° C gelten. Ferner ist eine automatische Leitfähigkeitsüberwachung des Kesselwassers unumgänglich, diese steuert die notwendige Absalzung.

 

Entgaserdom sorgt für optimale ­Sterilisierwirkung

Beim Kesselspeisewasser für Dampferzeuger aus nicht rostendem Stahl sind die Grenzwerte in DIN EN 285, Anhang B, zu berücksichtigen. Besonderes Augenmerk, gerade bei der Sterilisation, ist auf den Gehalt an nicht kondensierbaren Gasen (nkG) zu legen. Bereits sehr geringe Mengen davon können die Sterilisierwirkung beeinträchtigen, weil sich die Gase im Zentrum von sogenannten „porösen“ Sterilisier­gütern wie Wäsche ansammeln und damit verhindern, dass an allen Stellen Dampf einwirken kann. Welcher Anteil an nkG problematisch ist, hängt u. a. vom Sterilisierverfahren ab. 

In DIN EN 285 ist festgelegt, dass ein Sterilisator mit einem Anteil von 3,5 % an nkG im Versorgungsdampf (Gasvolumen nkG bezogen auf das Volumen des kondensierten Dampfes) noch einwandfrei sterilisieren muss. Ein höherer Anteil ist daher nur nach Vereinbarung mit dem Hersteller zulässig. 

NkG gelangen hauptsächlich in gelöster Form über das Speisewasser in den Dampferzeuger. Im Dampferzeuger wird das Wasser auf Siedetemperatur aufgeheizt. Die gelösten Gase entweichen dann sofort, da die Löslichkeit mit der Temperatur stark sinkt. Wenn die gelösten Gase durch die Wasseraufbereitung nicht ausreichend entfernt werden können, ist das Speisewasser thermisch zu entgasen. Hierfür werden sogenannte Entgaserdome auf den ­Reindampferzeuger aufgesetzt. Über eine am Kopf des Entgaserdomes sitzende Entgaserleitung werden die nkG nach außen geleitet.

Eine Reindampferzeugerstation  mit aufgesetztem Entgaserdom

Zusammenfassung

Für Anwendungen, bei denen hohe Anforderungen an die Dampfqualität gestellt werden, ist Reindampf die erste Wahl. Aufgrund seiner Erzeugung in Reindampferzeugern / Reindampfumformern aus austenitischem Stahl können diese hohen Anforderungen erfüllt werden. Eine stetige Überwachung der Grenzwerte des Speisewassers und Kondensates führt zu einer konstant hohen Qualität des Dampfes.

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