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Verfahren zum Filtrieren von schäumenden Fliissigkeiten, insbesondere von Bierwürze und Bier, nach dem Anschwemmverfahren.
Die Erfindung betrifft die Anwendung von sogenannten Anschwemmfiltern, bei welchen die Filter- masse mit einer Flüssigkeit vermengt schwimmend auf einer Unterlage, wie z. B. einem Drahtnetz, in einer Schicht abgesetzt wird, welche dann zur Filtrierung dient. Ihre Anwendung bietet Schwierigkeiten und erfordert gewisse Anpassungen, welche durch die besondere Natur der Bierwürze und des Bieres bedingt sind.
Bei den bisher praktisch angewendeten Verfahren der Klärung der Bierwürze vor Beginn der
Gärung hat man sich damit begnügt, die groben Unreinigkeiten zu entfernen ; diese setzten sich teilweise in dem Kühlschiff oder Setzbottich von selbst ab oder wurden durch den Hopfenseiher vor der Einfüllung in das Gärgefäss zurückgehalten. Den Gedanken einer noch feineren Ausscheidung der festen Bestandteile der Würze stand mehreres im Wege.
Auf der einen Seite ging man so weit, eine weitergehende Entfernung der Schwebeteilchen für schädlich zu halten, weil man ihnen einen günstigen Einfluss in der Gärung zuschrieb, und auf der andern Seite bot die Filtrierung mit den in der Brauerei üblichen Filtern Schwierigkeiten, namentlich wegen der schmierigen auszuscheidenden Massen und der grossen Menge sehr schnell in das Gärgefäss überzuführender Flüssigkeit. Eine bestimmte nachteilige Einwirkung der Filtrierung auf den Gärvorgang war bei Versuchen auch beobachtet worden, dass nämlich die Hefe in glanzheller Würze nicht schwimmt, sondern sich sofort niedersetzt und erst später wieder steigt und demgemäss die Gärung im Anfang langsam vor sich ging und später auch leichter stecken blieb, als wenn die Schwebeteilchen noch in gewissem Masse vorhanden waren.
Die üblichen, mit zusammengepressten Filterkuchen aus Zellulosestoff arbeitenden Filter haben dabei auch ausserdem die bekannten Nachteile, dass sie mehrmals benutzt werden müssen und die aufgefangenen Schmutzstoffe zwischen zwei Benutzungen nur teilweise entfernt werden, und ein anderer Teil durch Kochen zwar sterilisiert wird, sieh aber in den Filterkuchen bis zu dessen Unbrauchbarkeit anhäuft und zuletzt einen grossen Druck für den Betrieb des Filters erfordert. Dieser Druck aber bringt Stoffe zur Lösung, die nicht erwünscht sind. Für die sterilen Brauverfahren käme noch hinzu, dass es praktisch nicht möglich ist, derartige Filter steril dem Gebrauch zuzuführen, weil eine sterile Einlegung der Filtermasse oder nachträgliche Sterilisierung derselben untunlich ist.
Die Erfindung beruht nun erstens auf der Erkenntnis, dass eine Filtrierung der Würze, namentlich bei sterilen Brauverfahren, das Bier verbessert und den ganzen Brauvorgang besser beherrschen lässt, wenn sie richtig ausgeführt wird, und dass im besonderen der Gärung Stoffe ferngehalten werden, welche bei ihr eine Gesehmacksversehlechterung des Bieres herbeiführen.
Für die richtige Ausführung der Filtrierung ist namentlich auch der Umstand wesentlich, dass die Würze zweierlei Arten von Verunreinigungen enthält : sehr fein verteilte feste Schwebeteilehen, im wesentlichen Eiweisskörper, und schmierige, im besonderen auch Harze enthaltende Teile, welche als eigentlicher Trub bezeichnet werden, welche der Filtrierung besondere Schwierigkeiten entgegensetzen und andere Filtrierungsbedingungen verlangen als die feinen Schwebeteilchen.
Es wurde nun gefunden, dass das Verfahren der Anschwemmfilter, im besonderen der sogenannten Seitz-Filter, zu dieser Filtration geeignet ist. Dieses schon sehr lange bekannte Verfahren ist aus mehreren Gründen bisher in der Bierbrauerei nicht angewendet worden. Bei ihm wird bekanntlich die Filtermasse
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in Gestalt einer dünnen Decke auf ein feines Drahtsieb, durch die Bewegung der zu filtrierenden Fliissigkeit selbst oder durch einen ihr vorausgeschickten Wasserstrom aufgeschwemmt, in welchem die Filtermasse eingeführt ist. Die Art der Flüssigkeit, in welcher die Filtermasse zwecks Anschwemmung verteilt ist, ist nicht ohne Einfluss auf die Art der sich bildenden Filterschicht. Es hat sich im besonderen gezeigt, dass mit Wasser angeschwemmt Filterdecken nicht so gut sind als mit Würze oder Bier angeschwemmt Filterdecken.
Die Filtermasse der Würze selbst zuzusetzen, widersprach den allgemeinen Anschauungen der Brauereisachverständigen. Es könnte nur die Zuführung einer sterilen Masse in Frage kommen, und auch von dieser glaubte man, unangenehme Einwirkungen auf die Würze befürchten zu müssen. Ausserdem war nötig, die mit der Masse versetzte Flüssigkeit mehrmals durch das Filter im Kreislauf durchgehen zu lassen, um eine vollständige Filterdeeke zu erhalten. Jede solcher Würzebewegungen ist unerwünscht. Endlich war nicht vorauszusehen, wie diese dünnen Filterdecken sich gegenüber den Eigentümlichkeiten der Würzeflüssigkeit überhaupt verhalten würden, welche Anschwemmungsdicken, welche Massen, auf wie lange, bei welchem Filterdruck wirksam sein würden, wie sich die klebrigen Massen während der Anschwemmung verhalten würden.
Das genannte Anschwemmfilterverfahren hat vor den üblichen auch den Vorzug, dass eine genaue Regelung der Feinheit der Filtration stattfinden kann. So sind z. B. für das Anschwemmverfahren der Seitz-Filter zehn verschiedene Filtermassen hergestellt worden. welche genau bestimmte, verschiedene Arten der Filtrierung ergeben. Ausserdem sind Filtermassen und Herstellungsverfahren derselben bekannt, bei welchen in verschiedenen Schichten verschiedene grobe Filterstoffe liegen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die Filtration den jeweiligen örtlichen Verhältnissen und Bedürfnissen anzupassen.
Die Erfindung besteht erstens darin, dass die Bierwürze oder das Bier selbst zur Anschwemmung der Filtermasse verwendet wird.
Für eine richtige Anschwemmung ist notwendig, dass die Filtermasse ganz fein und gleichmässig in der Flüssigkeit verteilt ist, was bisher durch eine einfache Umrührung oder Mischung erfolgte. Nun hat sich aber ergeben, dass dies Verfahren nicht ohne weiteres anwendbar ist, weil nient mir das Bier, sondern auch Bierwürze bei solchen Misch-und Rührverfahren schäumen. Dies kann nach der Erfindung vermieden werden, wenn die Feinverteilung unter Druck stattfindet und dabei auch die Temperaturen niedrig gehalten werden.
Es ist bei dem Filtrieren von Bier bekannt, dieses zur Vermeidung des Schäumens unter Druck und mit einem Gegendruck auf den Abfluss in der Kälte vorzunehmen, und diese Bedingungen sind hier auch einzuhalten. Ein Nachteil der bisherigen Filter war dabei, dass der Druck bei Fortgang der Filtration stark vergrössert werden musste, weil das Filter sich mit den abgeschiedenen Stoffen vollsetzte und deshalb zur Filtrierung mit der gewünschten Schnelligkeit einen grösseren Druck erforderte. Dies ist bei den Anschwemmfiltern nicht der Fall ; bei ihnen kann mit andern, im wesentlichen gleichbleibenden Druck filtriert werden. Die Erhöhung des Drucks bei der Filtration von Bier hatte aber auch den Nachteil, dass'dabei wieder Stoffe in Lösung gingen, welche das Bier schädlich beeinflussten.
Weiter aber war eine sterile Filtrierung hier praktisch unmöglich, weil es kein praktisches Verfahren gab, um die Filterkuchen steril in das Filter einzubringen. So liess die Reinheit der Filtrierung in Hinsicht der Sterilität zu wünschen übrig. Die Reinigung gebrauchter Filtermassen erfolgte durch Auswaschen oder Auskochen derselben ; dabei wurden aber nur einige der abfiltrierten Schmutzstoffe entfernt, während andere in dem Filter blieben, bis es schliesslich so verschmutzt war, dass man neue Filtermasse nehmen musste. Ein Vorteil der Ansehwemmfilter ist, dass nach Gebrauch die Filterschicht als Haut von ihrer Unterlage einfach abgezogen werden kann und weggeworfen wird und dass die Aufbringung einer neuen Filterhaut steril erfolgen kann.
Für die Filtrierung von Bienvürze kommt folgendes im besonderen in Betracht : Soll eine Würze filtriert werden, welche durch Absetzung schon von dem Trub im wesentlichen befreit ist, so wird ein einmaliger Durchgang durch einen Filter von grosser Feinheit genügen, um im wesentlichen die festen Schwebeteilel en auszuscheiden. Sind noch erhebliche Anteile von Trub vorhanden, so wird dieser durch eine Grobfiltration entfernt und darauf die feinen Teilchen durch eine andere Filtermasse oder das Ganze durch eine, wie beschrieben, zusammengesetzte Masse. Bei diesem
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über 1 Atm.
Als ein besonderer Vorteil hat sich herausgestellt, dass eine derartige Filtrierung zu dem vollständigen oder teilweisen Ersatz des Kühlscl iffes oder ähnlichen Absatzvorrichtungen dienen kann. insbesondere wenn verschiedene Filtrierungen für den eigentlichen Trüb und die festen SeLwebeteile ange- wendet werden. In diesem Falle würde dann die Würze unmittelbar, z. B. von einem Berieselungskuler, auf die Gärungstemperatur gekühlt zu dem Filter gelangen. Dann wird die Würze mit Hefe versetzt und solange in Bewegung gehalten, bis das Wachstum der Hefe diese auch ohne Bewegung schwimmend erhält.
Um zu vermeiden, dass sich die Hefe in der filtrierten Würze alsbald niedersetzt, wird schon während des Beginns der Gärung die Würze in an sieh bekannter Weise in Bewegung gehalten, z. B. durch einen fein verteilten Kohlensäurestrom.
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Hienach besteht dieser Teil des Verfahrens darin, dass durch eine Würzemenge, welche den Raumgehalt des Filters etwas übersteigt, die notwendige Menge Filtermasse eingebracht wird, dass diese Würzemenge mehrmals in dem Filter umgetrieben wird, bis sie den erwünschten Grad von Klarheit erreicht hat, und dass dann die ganze Würzemenge, die das Zehn-bisZwanzigfaehe der anfänglichen betragen kann, durchgetrieben wird. Sollen mehrere Filterlagen übereinander aufgebracht werden, so wird der erste Vorgang mit verschiedenen Filtermassen wiederholt.
Dabei muss zur Vermeidung von Schaum die Mischung von Würze und Filtermasse unter Druck erfolgen, entweder indem man die Filtermasse in ein Mischgefäss bringt, dieses unter Druck setzt und dann unter Druck die Würze zuführt, oder umgekehrt, indem man zuerst die Würze einfüllt und dann unter Druck die Filteimasse zuführt. Als einfachstes Verfahren zum Mischen hat sich ergeben, dass eine mehrmalige Umpumpung der Flüssigkeit mit der Filtermasse aus dem Mischgefäss in eine Rohrleitung und zurück diesen Zweck am besten erfüllt.
Für die Filtrierung von Bier gilt dasselbe, nur dass hier die besonderen Verhältnisse zu beobachten sind, welche durch die Kohlensäure in dem Bier und die besondere Art der Biertrübungen bedingt sind.
Die Klärung des Bieres ist im allgemeinen ein Absetzvorgang, der zuletzt in dem Lagerfass seine Vollendung findet, eventuell durch künstliche Mittel (Spänen) begünstigt. Die Filtrierung des Bieres vor dem Abfüllen auf die Versandgefässe hat deshalb eine besondere Bedeutung, weil das Bier nicht gleichmässig hell und hefefrei aus dem Lagerfass kommt. Bei der Entwicklung der Bierfiltration war die Schaumbildung ein anfänglich schwer zu überwindender Umstand, der nur durch Einhaltung der Temperaturund Druckbedingungen und besondere Gestaltung der Filter verhindert werden kann.
Die Ansehwemmfilter scheinen nun von vornherein aus verschiedenen Gründen besonders ungeeignet zur Filtrierung von fertigem Bier, so dass früher hiemit durchgeführte Versuche kein befriedigendes Resultat ergeben haben und die Verwendung in der Praxis unterblieb, trotzdem das Filtrieren mit fertigen Filterkuchen immer noch aus den oben erwähnten Gründen in der Brauerei als eine unbeliebte, notgedrungene Massnahme angesehen wird, von welcher viele eine Verschlechterung des Biergeschmackes, namentlich bei hohem Filterdruck, befürchten und, wie gesagt, neue Infektionen des Bieres verursacht werden. Die hier abzuscheidenden, von der Gälung herrührenden Teile unterscheiden sich von den Schwebeteilen der Bierwürze, so dass hier eine andere Filtrierung stattzufinden hat.
Der Brauer musste von der Einführung einer Fasermasse in das fertige Bier zur Bildung von Anschwemmfiltern unübersehbare Wirkungen, im besonderen aber eine sehr starke Schaumbildung erwarten.
Es hat sich nun bei Versuchen herausgestellt, dass bei gewissen Arten von Anschwemmfiltern, im besonderen den Seitz-Filtern, sich diese Schwierigkeiten überwinden lassen und eine Reihe neuer Vorteile zu erzielen sind, insbesondere für steril hergestellte und mit Kohlensäure gesättigte luftfreie Biere.
Versuche haben ergeben, dass das schaumfreie Abziehen bei einem gleichmässigen Druck, der eine Atmosphäre und entsprechenden Gegendruck nicht übersteigen braucht, gelingt, wenn die Temperatur auf der üblichen Höhe von etwa 10 C gehalten wird, und dass auch die Anschwemmung der Filtermasse durch das Bier selbst ohne Schaumbildung vor sich gehen kann. Durch Wahl einer geeigneten Filtermasse aus den für solche Anschwemmfilter üblichen kann eine Anpassung an jede Bierart und jeden Reinheitsgrad stattfinden.
In der anliegenden Zeichnung ist die beispielsweise Ausführung einer Vorrichtung zum Mischen der Filtermasse und zum Anschwemmen angegeben.
Das für Anschwemmfilter an sich bekannte Mischgefäss wird in den Ansehwemmvorgang in der Weise einbezogen, dass die Mischung in ihm unter Druck durch einfaches Umpumpen der Flüssigkeit mit der in das Mischgefäss eingebrachten Filtermasse hergestellt wird und dass nach Erzielung der gewünschen gleichmässigen Mischung die Leitung so umgestellt wird, dass nunmehr auch der Filter in dem Kreislauf der Flüssigkeit einbezogen wird und die Umpumpung bis zur vollständigen Niederschlagung der Filteimasse auf den Unterlagen, Drahtgeflechten u. dgl. unter Druck fortgesetzt wird. a ist das Mischgefäss, b der Filter und c eine Druckpumpe, welche durch die Leitungen d, e, f, g, h und die Hähne k, m, n zu einem Umlaufsystem vereinigt sind.
Die Filtermasse wird irgendwie in das Mischgefäss a eingebracht, die Hähne 1n und n geschlossen und der Hahn k geöffnet und die Pumpe c in Tätigkeit gesetzt, so dass ein Umlauf der Flüssigkeit mit der Filtermasse durch die Rohrleitungen d, e, f und das Mischgefäss a stattfindet. Ist die Mischung vollendet, so wird der Hahn k geschlossen und die Hähne m, n geöffnet. Die nunmehr fortgesetzte Rundpumpung führt nun die Masse auf dem Wege d, a,
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die Flüssigkeit klar geworden ist. Darauf erfolgt dann gegebenenfalls mit derselben Pumpe c die Einpumpung der weiteren Flüssigkeit in den Filter b zur Filtrierung.
Für den Betrieb der angegebenen Vorrichtung wird ein besonderer Vorteil hinsichtlich der Schaum- freileit durch das Fernhalten von Luft erzielt. Der Druck, unter welchem die Mischung der Filtermassen mit Bier stattfinden soll, ist höher als der Druck, unter welchem das Bier vorher gehalten würde, während die Würze überhaupt keinen Druck hat. Wollte man nun bei Beginn des Vorganges die Flüssigkeit in das mit Luft gefüllte Mischgefäss und den mit Luft gefüllten Filter eintreten lassen, so würde unter diesem höheren Druck die Flüssigkeit Luft aufnehmen. Diese würde sich bei dem Umpumpen in der ganzen
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Flüssigkeit verteilen, und das könnte zur Schaumbildung Anlass geben, da im besonderen die Kohlen- säure sich auch leicht bei der Reibung an den Leitungswänden entbindet.
Es wird deshalb zweckmässig so vorgegangen, dass alle Gefässe und Leitungen zuerst mit Wasser gefüllt werden, dieses Wasser dann durch Kohlensäure weggepresst wird und das Bier oder die Würze nun in die mit Kohlensäure gefüllten Räume eindringen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Filtrieren von schäumenden Flüssigkeiten, insbesondere von Bierwürze und Bier, nach dem Anschwemmverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit unter Druck mit der An- schwemmfiltermasse vereinigt wird, worauf durch mehrmaligen Umtrieb der Flüssigkeit mit der Filter- masse unter Druck durch das Filter Filterdecken angeschwemmt werden und dann die ganze Flüssigkeitmenge bei nahezu gleichbleibendem Druck durchgetrieben wird.