DE69520158T2

DE69520158T2 - Filterhilfsmittel für anschwemm-filtration

Info

Publication number: DE69520158T2
Application number: DE69520158T
Authority: DE
Inventors: Sophie Brocheton
Original assignee: Interbrew SA; Krontec SA
Current assignee: Interbrew SA; Krontec SA
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-11-23
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2015-11-24
Also published as: BR9509862A; KR987000406A; AU705612B2; CN1168692A; DK0820505T3; CA2207394A1; CZ173697A3; AU4257796A; PT820505E; CN1079829C; CA2207394C; ES2155901T3; HU218877B; WO1996017923A1; MX212664B; MX9704180A; GR3035893T3; KR100394183B1; CZ292502B6; EP0820505B1

Description

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen bei der Anschwemmung verwendeten Filtrationszusatzstoff, der verbesserte Eigenschaften aufweist.
Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf die Verwendung dieses Zusatzstoffes für die Filtration jeder Flüssigkeit, insbesondere die Filtration von Bier, Saft, Wein oder anderen Getränken.

Zusammenfassung des Standes der Technik

Die Filtrationszusatzstoffe sind geteilte Substanzen, die bei den Feststoff-Flüssigkeits-Trennungen durch Ablagerung auf einem Sieb oder einer Unterlage entweder allein, oder gemischt mit den zurückzuhaltenden Partikeln verwendet werden, und durch eine hauptsächlich mechanische Wirkung die Wirksamkeit der Trennung sicherstellen oder verbessern.
Diese Wirksamkeit kann sich entweder auf das qualitative Niveau des erhaltenen Filtrats, zum Beispiel seine Reinheit oder seine Sterilität, oder auf das quantitative Niveau, nämlich die Erhöhung der Filtrat- Durchflußmenge beziehen.
Die verwendeten hauptsächlichen Zusatzstoffe sind;
- die Diatomeen, die aus der Kalzinierung der Diatomiten, Versteinerungen von Algen, die zu der Familie des Planktons gehören und im allgemeinen Kieselgur genannt werden, hervorgegangen sind;
- die Perlite, die von einem vulkanischen Gestein, dem Rhyolith, herrühren. Dieses gebrochene und gemahlene Gestein wird in einem Kalzinierungsofen auf mehr als das 20-fache ausgedehnt.
- die Stärke in Form von zum Beispiel Kartoffelstärke;
- die Flugaschen;
- die Zellulose;
- die synthetischen Materialien, wie Polyerfasern, Glas- oder Kunststoffkugeln,
Diese Zusatzstoffe bilden während der Filtration ein poröses Milieu, das die zu eliminierenden Verunreinigungen einfängt und das Abfließen der flüssigen Phase erleichtert. Es ist bekannt, daß diese Zusatzstoffe entweder bei der Vorschicht, oder bei der Anschwemmung verwendet werden können.
Bei der Vorschicht wird der Zusatzstoff vor der Filtration der Suspension auf das Filtrationsmittel aufgebracht.
Bei der Anschwemmung wird der Zusatzstoff vor der Filtration mit der Suspension gemischt, im allgemeinen mittels einer Dosierpumpe. Diese Suspension bildet einen gemischten Kuchen, der aus Zusatzstoff und Verunreinigungen besteht. Es kommt sehr häufig vor, daß eine Suspension mit Anschwemmung auf einer Vorschicht filtriert wird, und zwar, um ein gut geklärtes anfängliches Filtrat zu verwirklichen, das Filtrationsmittel vor der Wanderung von feinen Partikeln, die es verstopfen können, zu schützen, und das Zerlegen und die Reinigung des Filtermaterials zu begünstigen.
Ein besonders nützlicher Sektor für die Anwendung der Zusatzstoffe ist der Brauereisektor.
In der europäischen Patentanmeldung EP-A-0483099 wird ein Filtrationszusatzstoff beschrieben, der speziell dazu bestimmt ist, bei der Anschwemmungstechnik auf dem Brauereigebiet verwendet zu werden. Dieser Zusatzstoff besteht aus kugelförmigen Kugeln mit einer Granulometrie zwischen 5 um und 50 um, und einem mittleren Durchmesser von nahezu 20 um. Diese Zusatzstoffe werden vorzugsweise in Form von Kuchen verwendet, deren Porosität zwischen 0,3 und 0,5 liegt.
Diese kugelförmigen Kugeln sind unkomprimierbare Kugeln, die der Abrasion und den Regenerationsmitteln widerstehen, und wenig empfindlich. gegenüber der Temperatur und der Nahrungsqualität sind. Sie sind gewöhnlich aus Glas oder aus vollem oder hohlem Kunststoff verwirklicht.
In dem Dokument US-A-4326964 wird ein Verfahren zur Filtration auf einem "tiefen Bett'" (deep bed) beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Flüssigkeit, die Verunreinigungen enthält, durch ein Filterbett filtriert, das dabei in zunehmendem Maße verstopft wird. Um die Zyklusdauer zu erhöhen und die Verstopfung des Filters an der Oberfläche zu begrenzen, wird vorgeschlagen, ein Bett vorzusehen, das aus Schichten mit verschiedenen Granulometrien besteht, und bei dem sich die größten Partikel:in dem oberen Bereich des Bettes befinden, und die feinsten Partikel auf dem Boden des Filters angeordnet sind, um die kleinsten Verunreinigungen einzufangen. Es ist vorgesehen, eine Reinigung vorzunehmen, wenn das Bett verstopft ist, die durch eine Gegenstromwaschung mit einer solchen Durchflußmenge verwirklicht wird, daß ein Fluidisierungsphänomen auftritt. Dieser Vorgang ruft eine Mischung zwischen den verschiedenen Schichten mit verschiedenen Granulometrien hervor. Um diese Homogenisierung der Schichten mit verschiedenen Granulometrien zu verhindern, wird vorgeschlagen, Materialien zu verwenden, deren spezifische Massen so gewählt werden, daß eine Entmischung hervorgerufen wird. Insbesondere die Zugabe von hohlen Silikakugeln zu dem Zement ist ein Mittel, das vorgeschlagen wird, um dieses Ziel zu erreichen.

Ziele der Erfindung

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Filtrationszusatzstoff zu liefern, der dazu bestimmt ist, bei den Anschwemmungstechniken verwendet zu werden, und der ein verbessertes Verhalten aufweist als die Zusatzstoffe, die gemäß dem Stand der Technik beschrieben sind, und speziell als der Zusatzstoff, der in dem Dokument EP-A- 483099 beschrieben ist.
Dieser Filtrationszusatzstoff muß sich insbesondere für eine Verwendung in der Brauerei, und speziell für die Technik der Anschwemmung, die für die Klärung des Biers bestimmt ist, eignen.
Hauptsächliche kennzeichnende Elemente der vorliegenden Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf einen Zusatzstoff, der dazu bestimmt ist, bei der Anschwemmung verwendet zu werden, und der im wesentlichen aus winkligen und unter Druck unverformbaren Partikeln besteht, die einen Formfaktor aufweisen, der durch das Verhältnis zwischen der kleinsten und der größten Abmessung definiert ist, und im Mittel zwischen 0,60 und 0,85, und im Mittel vorzugsweise nahe bei 0,7 liegt.
Vorzugsweise ist die granulometrische Verteilung dieser Partikel durch einen (mit dem Malvern gemessenen) mittleren Durchmesser zwischen 30 und 40 um gekennzeichnet, und dadurch gekennzeichnet, daß 70% der Partikel einen Durchmesser zwischen 15 und 50 um aufweisen sollen.
Vorzugsweise soll die (nach der BET-Methode gemessene) spezifische Oberfläche der Partikel, die den Zusatzstoff bilden, bei Korrektur mit dem Wert der Dichte des Zusatzstoffes, kleiner als 106 mjm sein. Dies bedeutet ebenfalls, daß die Partikel eine geringe innere Porosität aufweisen sollen, so daß eine zu starke Adsorption vermieden wird.
Vorzugsweise werden diese Partikel in Form eines körnigen Milieus (Kuchens) verwendet, dessen Porosität zwischen 0,5 und 0,7 liegt, und dessen Permeabilität (aufgrund der Messung des spezifischen Widerstandes bestimmt) bei ungefähr 1,5 Darcy liegt.
Die Dichte des Zusatzstoffes soll nicht um mehr als 25% größer sein als die Dichte der zu filtrierenden Suspension, um jegliches Dekantations- oder Entmischungsphänomen zu vermeiden.
Der Zusatzstoff gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt, gemäß den Anschwemmungstechniken verwendet zu werden, speziell auf dem Gebiet der Brauerei.
Natürlich können die sogenannten gemischten Techniken, bei denen eine Suspension mit Anschwemmung auf einer Vorschicht verwendet wird, ebenfalls verwendet werden.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Es wird versucht, die bemerkenswerten Eigenschaften herauszustellen, die erhalten werden, wenn ein Zusatzstoff der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wozu dieser Zusatzstoff mit sogenannten herkömmlichen Zusatzstoffen (Diatomeen) und einem Zusatzstoff, wie er in dem Dokument EP-A-0483099 geschrieben ist, verglichen wird.
Die sogenannten herkömmlichen Zusatzstoffe sind Diatomeen, die entweder bei der Anschwemmung verwendet werden, wie die rosarote Kieselgur, die durch einfaches Kalzinieren erhalten wird, oder als Vorschichten verwendet werden, wie die weiße Kieselgur, die durch Kalzinieren und durch Sintern erhalten wird. Als Beispiel nennen wir den CBL als rosarote Kieselgur, und den DIF BO als weiße Kieselgur, wobei diese zwei Zusatzstoffe von der Firma CECA vertrieben werden.
Andererseits wurde ein Zusatzstoff, wie er in der Patentanmeldung EP-A-0483099 beschrieben ist, ebenfalls verwendet, um einen Vergleichstest mit dem Zusatzstoff der vorliegenden Erfindung zu machen.
In der Tabelle 1 sind die: hauptsächlichen Größen wiedergegeben, die ermöglichen, die verschiedenen Filtrationszusatzstoffe zu kennzeichnen. Diese Zusatzstoffe sind im wesentlichen gekennzeichnet durch:
- ihre spezifische Oberfläche (So), gemessen nach der BET-Methode, wobei der Wert mit der Dichte des Zusatzstoffes korrigiert wird und in m²/m³ gemessen wird;
- ihren mittleren Durchmesser (dmit), sowie die Durchmesser bei 10% Durchlauf (d10) und bei 80% Durchlauf (d60), bestimmt aufgrund von granulometrischen Analysen, die mit dem Malvern (Laserstrahl) gemacht werden.
Ebenso sind die granulären Milieus im natürlichen Zustand (ohne Hefe), die den Kuchen bilden, gekennzeichnet durch:
- ihre Porosität sEi, berechnet aufgrund der scheinbaren Dichte;
- ihre Permeabilität Bo, bestimmt aufgrund der Messung des spezifischen Widerstandes;
- ihre wirkliche Dichte (pa), bestimmt durch Pyknometrie. Die Vergleichstests bestehen darin, daß eine konzentrierte Suspension von Zusatzstoff und Hefen bei konstantem Druck filtriert wird, wobei das Verhältnis der zwei Bestandteile so groß bleibt wie bei einem Bier, das 106 Hefen pro ml enthält, und dem 100 g Zusatzstoff/hl zugegeben werden. Diese Konzentration an Hefen kann für ein zentrifugiertes Bier als maximal angesehen werden.
Die diskontinuierlichen Tests im Labor wurden bei einer Probe von 2 Liter Bier durchgeführt, das 1011 Hefen enthielt, und dem 100 g Zusatzstoff zugegeben wurden. Die Filtration erfolgt unter einem Druck von 2 bar. Die abgelagerten Kuchen sind gekennzeichnet durch:
- ihren spezifischen Widerstand, welcher der Widerstand gegen die Fortbewegung der Flüssigkeit pro Kilo Feststoff der Suspension ist (gemessen in m/kg);
- ihre scheinbare Dichte p~s in kg/m³).
In der Tabelle 2 sind im wesentlichen die Daten des spezifischen Widerstandes und der Dichte der gemischten Milieus (Zusatzstoff + Verunreinigungen) für die vier obenerwähnten Zusatzstoffe wiedergegeben.
Gemäß den in der Tabelle 2 wiedergegebenen Daten stellt man fest, daß der Zusatzstoff der vorliegenden Erfindung bei Anwesenheit von Hefen zu der Bildung von Kuchen führt, deren spezifischer Widerstand wesentlich niedriger ist als die spezifischen Widerstände, die für die sogenannten herkömmlichen Zusatzstoffe (Kieselgur) und für den in dem Dokument EP-0483099 beschriebenen Zusatzstoff erhalten werden. Die scheinbare Dichte des mit dem neuen Zusatzstoff gebildeten Kuchens ist größer als diejenige, die für die mit der Kieselgur gebildeten Kuchen gemessen wurde, aber kleiner als diejenige des Kuchens, der mit dem in dem Dokument EP- 0483099 beschriebenen Zusatzstoff gebildet wurde. Dies bedeutet, daß der Druckanstieg bei dem Filter und die Zunahme des Kuchens bei dem Zusatzstoff der vorliegenden Erfindung wesentlich geringer sind als bei den herkömmlichen Zusatzstoffen. Diese Vorteile sind beträchtlich und ermöglichen eine längere Filtrationszeit, bevor der bei dem Filter zulässige maximale Druck erreicht wird oder die Filtrationskammern mit Kuchen gefällt sind, wodurch die Produktions-Nutzungsdauer des industriellen Filters maximiert wird.
Außerdem ermöglichen die Form und die granulometrische Verteilung der Zusatzstoffpartikel der vorliegenden Erfindung, einen Kuchen mit einer homogenen Struktur zu verwirklichen, was den Vorteil hat, die Wirksamkeit der Vorgänge bei der Verdrängung eines Fluids durch ein anderes zu verbessern. Dies ist ein wichtiger Vorteil in dem Fall der Regenerierung des Zusatzstoffes.
Tabelle 1: Charakteristische Größen von Filtrationszusatzstoffen
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Tabelle 2: Spezifischer Widerstand und Dichte der gemischten Milieus
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Claims

1. Filtrationszusatzstoff, der dazu bestimmt ist, bei der Anschwemmung verwendet zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß er aus winkligen und unter Druck unverformbaren Partikeln besteht, deren (mit dem Bildanalysator gemessener) Formfaktor, der durch das Verhältnis zwischen der kleinsten und der größten Abmessung definiert ist, im Mittel zwischen 0,60 und 0,85, und vorzugsweise nahe bei 0,7 liegt, wobei die Form der Partikel homogen und isotrop ist.

2. Zusatzstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die granulometrische Verteilung der Partikel durch einen (mit dem Malvern) gemessenen, mittleren Durchmesser zwischen 30 und 40 um definiert ist, und daß 70% der Partikel einen Durchmesser zwischen 15 und 50 um aufweisen.

3. Zusatzstoff gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die (nach der BET- Methode gemessene) spezifische Oberfläche der Partikel, bei Korrektur des Wertes mit der spezifischen Masse des Zusatzstoffes, kleiner als 106 m²/m³ sein soll.

4. Zusatzstoff gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel ein körniges Milieu oder einen Kuchen bilden sollen, die eine Porosität zwischen 0,5 und 0,7 und eine Permeabilität über 0,5 Darcy aufweisen.

5. Zusatzstoff gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Masse die Masse der zu filtrierenden Suspension nicht um mehr als 25% übersteigt.

6. Zusatzstoff gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Glas- oder Kunststoffpartikeln besteht.

7. Verwendung des Filtrationszusatzstoffes gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche zur Filtration irgendeiner Flüssigkeit, insbesondere von Getränken, wie Bier, gemäß dem Anschwemmungsverfahren, wobei der Filtrationszusatzstoff der zu filtrierenden Suspension zugemischt wird.

8. Verwendung gemäß Anspruch 7, insbesondere auf dem Gebiet der Brauerei, bei der eine Filtrationszusatzstoff- Vorschicht auf dem Filtermittel gebildet wird, bevor die Filtration der Suspension vorgenommen wird.