CN108136297A - 用于发酵液的处理的再生介质 - Google Patents

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Abstract

本公开包括再生的无机发酵饮料的稳定和/或澄清介质以及用于这种再生的方法。无机稳定和澄清介质(用于处理啤酒等)可以包括膨胀珍珠岩或其他膨胀天然玻璃、硅藻土、硅胶或其它沉淀二氧化硅和掺入这些材料的组合物。这种介质可以单独地、一起以混合物形式或一起作为复合产品的一部分再生。该再生介质满足了用于再利用和替换稳定和澄清过程中消耗的大多数微粒无机过滤介质和无机稳定介质的物理和化学性质的要求，并且相关的再生过程通过减少购买和运输稳定和澄清介质的成本，减少处理废滤饼和/或膜渗余物的成本，同时大幅度减少可溶性杂质引入发酵饮料中，从而为酿酒商提供了大量益处。

Description

用于发酵液的处理的再生介质
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2015年9月2日提交的美国临时专利申请62/213,473的权益。
技术领域
本公开涉及用于处理发酵液如啤酒的稳定介质或稳定和过滤介质，更具体地涉及这种介质的再生和再利用。
传统上，用一次性稳定和澄清介质来稳定和过滤啤酒。本公开涉及二氧化硅稳定介质的再生和再利用，以及二氧化硅稳定介质和过滤介质(例如，混合物，复合物)的再生和再利用，并且更具体地涉及包含再生的啤酒稳定介质并可选地包括再生的硅藻土或珍珠岩过滤介质的组合物。
背景技术
啤酒是通过传统的生物方法生产的，其中通过酵母细胞将包含谷物(例如，发芽大麦、大米、玉米或小麦)的并通常用啤酒花调味的农产品部分转化为酒精。为了本公开的目的，我们将发酵饮料定义为包含发酵谷物的饮料。酿造中的澄清和稳定方法是多阶段的，可能涉及通过离心除去大部分酵母固体和其他颗粒，然后向啤酒中加入一种或多种稳定介质。
稳定介质选择性地除去某些蛋白质或多酚，如果不除去，它们可能在某些温度条件下反应并沉淀。有机材料聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)和无机材料硅胶已经成为两种最受欢迎的稳定介质，分别用于从啤酒中去除多酚和选定蛋白质。大多数用于稳定啤酒的硅胶是由硅酸钠与无机酸的中和胶凝水溶液制成的。在形成凝胶之后，洗涤硅胶以除去可溶性物质如硫酸钠，然后将其研磨以制备含有总水分约为60重量％(包括游离水分和水合水)的二氧化硅水凝胶。为了生产通常称为干凝胶的产品，将水凝胶干燥，通常达到约10重量％或更少的总水分含量。也使用一些水分含量在水凝胶和干凝胶的水分含量之间的产品。这些产品通常含有约40重量％的总水分，被称为二氧化硅含水干凝胶或含水凝胶。
一些硅胶稳定介质含有添加剂。例如，可加入硅酸镁以提高稳定性能并降低材料的可溶性铁含量(美国专利4,508,742、4,563,441、4,797,294和5,149,553)。
术语“抛光过滤”通常用于描述从啤酒或酒中去除微细固体和半固体，通常在酿造工业的稳定方法之后进行。悬浮介质颗粒过滤主要使用无机过滤介质(主要是硅藻土粉末；较少见的是膨胀珍珠岩)，已经成为啤酒的抛光过滤的传统方法。近年来，开发了结合适于过滤功能和稳定功能的材料的复合介质。已经开发并商业化引入了包含PVPP的有机复合介质(例如美国专利8,420,737)和含有硅胶的无机复合介质(例如美国专利6,712,974和8,242,050)。
近年来，许多啤酒厂中减少了经过抛光过滤阶段过滤的液体中的固体，并改善了膜过滤器的性能，这使得横流式膜过滤器能够进入抛光过滤市场。横流过滤的重要特征之一是，因为它不使用一次性微粒过滤介质，因此横流过程产生的可能包含稳定介质和有机废物的废滤饼或渗余物的总量，与在相仿的时间段内从传统硅藻土过滤产生的废滤饼的量相比，在数量和体积上有所减少。
酿造行业中几个值得注意的其他趋势包括来自监管部门的压力增加(一般是在酿造行业的同意和支持下)，既要减少垃圾填埋场中一次性介质的处理，又要通过减少酿造过程中引入的可溶性元素来提高啤酒的纯度。工人暴露在结晶二氧化硅中也引起了一些硅藻土使用者和一些政府监管部门的关注，如果长时间吸入含有结晶二氧化硅的细颗粒，有时会导致肺部疾病。
需要一种方法和产品，其：
1.降低啤酒(或其他发酵饮料)稳定和过滤的成本；
2.减少酿造业产生的废物量；
3.减少在稳定和过滤过程中因与处理介质接触而向啤酒中引入可提取的杂质；以及
4.减少工人在结晶二氧化硅中的潜在暴露。
本文公开的再生介质和相关方法提供了所有这些益处。
再生
如本文所使用的，再生(或废介质再生，或使废介质再生)是指，一种将废过滤介质或废稳定介质或这些材料的混合物或复合物(例如稳定-过滤介质)恢复到在吸附能力和过滤性能(包括单位消耗量和可提取的化学成分)方面与原始的过滤或稳定介质、或这些材料的混合物或复合物相似的状态的方法。
再生介质(或再生的废介质)是指在至少一次在发酵饮料(例如啤酒)稳定或过滤过程中作为稳定和/或过滤介质的早先使用之后，经过处理并恢复到能在类似过程中重新使用的状态的过滤介质或稳定介质或过滤介质和稳定介质的混合物或复合物。例如，再生的二氧化硅稳定介质是指，在至少一次在发酵饮料(例如啤酒)稳定过程中作为稳定介质的早先使用之后，经过处理并已恢复到能在类似过程中重新使用的状态的二氧化硅稳定介质。类似地，再生的过滤介质是指，在至少一次在发酵饮料(例如啤酒)过滤过程中(或者在一些情况下为稳定和过滤过程)作为过滤介质的早先使用之后，经过处理并已恢复到能在类似过程中重新使用的状态的过滤介质。同样地，再生的稳定-过滤介质是指，在至少一次在发酵饮料(例如啤酒)稳定和过滤过程中作为稳定-过滤介质的早先使用之后，经过处理并已恢复到能在类似过程中重新使用的状态的稳定-过滤介质。
新介质是指，已经制造出来但此前尚未用于稳定或过滤过程的过滤或稳定介质或过滤介质和稳定介质的混合物或复合物。
过去，对再生硅藻土过滤介质已经进行了很多尝试。在一些情况下，已经采用了涉及将废滤饼运送到中央处理设备的热再生方法。在这些方法中，将废料与来自其他设备的废滤饼混合以生产原材料，所述原材料包含各种粒度和渗透率范围和化学组成的硅藻土过滤介质与可包含有机废物和啤酒稳定介质(如硅胶和PVPP)的废滤饼的其它组分的混合物，并经过处理以生产过滤介质。然而，尚未证实使用热方法使废滤饼中包含的稳定介质成功再生，而且，将混合的废料再生成具有精确大小的过滤介质的尝试未能生产出能够完全替代新硅藻土过滤介质的产品。
已知在制造方法中，通过干燥和老化过程来对二氧化硅稳定介质的孔结构改性。例如，孔体积和表面积减小，孔径变化。由于孔结构和体积对于二氧化硅稳定介质的蛋白质吸附能力是最重要的，所以人们一直认为二氧化硅稳定介质不能经受将蛋白质和其它有机材料氧化从而重新恢复介质的蛋白质吸附能力的侵蚀性热过程。
湿法再生的简单概念包括，在水中搅拌硅藻土废滤饼以分散来自硅藻土颗粒的有机物质。分离可以通过分类来进行，例如使用例如水力旋流器，基于粒度和比重的差异来进行。硅藻土废滤饼中的酵母细胞碎片和其他有机物质的大小大多数为几微米或更小，且其比重略高于1。硅藻土颗粒较粗(高达100微米)，理论上允许分离。然而，由于其高度多孔的结构，硅藻土在水中的有效比重不会高于1。硅藻土助滤剂，特别是用于啤酒抛光过滤的精细等级，具有扩展到单微米大小的粒度分布。机械手段无法进行有效分离，且未证实其具有硅藻土废滤饼再生的商业可行性。
湿化学和/或生物方法已经试图降解和溶解硅藻土废滤饼中的生物和有机物质。大多数是基于碱分解或洗涤(EP 0,253,233，EP 1,418,001，美国专利5,300,234和美国专利公布2005/0,051,502)和/或酶消化(DE 196 25 481，DE 196 52 499，EP 0,611,249和美国专利5,801,051和8,394,279)。这些湿法方法通常在温暖的(40-70℃)或热的(70-100℃)温度下进行，且可以使用其他化学品来加强该方法。例如，已经教导了表面活性剂分散剂和氧化剂如次氯酸钠、过氧化氢和臭氧。苛性碱溶液可以在酶消化期间或之后使用，并且在苛性碱处理之后用稀酸中和。可以在化学和/或酶促过程之后使用水力旋流器(通常以小大小和多阶段)，以将再生硅藻土与残余生物物质和超细颗粒分离。过滤器也可用于回收再生硅藻土。一些湿法再生方法也可以应用于珍珠岩、纤维素、合成聚合物助滤剂及其组合(例如美国专利5,300,234，EP 0,879,629和美国专利8,394,279)。
这些湿法方法不同程度地面临着：化学物质、酶和水的高成本；高脱水成本；和低再生硅藻土产量(通常最高50-70％)。众所周知，硅藻结构受再生废滤饼中常使用的碱浓度(0.1-2％NaOH或pH 12.4-13.7)下的碱侵蚀，特别是在高温下。此外，这些再生方法不试图回收废稳定介质，尤其是硅胶稳定介质，其在高pH水平下高度可溶，在热碱分解中完全溶解或因溶解过程而大小充分减小，使得下游回收几乎是不可能的。WO 1999/16531描述了一种用于使含有珍珠岩的啤酒废滤饼再生的室温碱浸出方法，其认为废硅藻土不适合用于该方法，并且废硅胶无法耐受该方法。
已经开发并商业化使用了可再生的PVPP啤酒稳定介质。可再生的PVPP稳定介质通常具有比不可再生等级更粗的粒度。例如，由ISP，10供应的一次性PVPP产品平均粒径为25μm，而可再生等级Super R的平均粒径为110μm(Brewers′Guardian，2000年5月)。对于可再生的PVPP，通常的做法是在抛光过滤阶段(已经除去酵母细胞)之后将稳定介质注入啤酒中，并且在水平叶片式过滤器、烛式过滤器或横流式膜过滤器中滤出该稳定介质。一旦过滤循环完成，通过就地热碱洗涤以破坏PVPP-多酚键，随后进行热水洗涤和稀酸中和，从而使废PVPP再生，。另一种方法是使用多个PVPP填充柱，其中每个柱交替执行啤酒稳定化或PVPP再生的任务以提供连续操作。PVPP再生还可以包括酶处理，以清除废PVPP中所含的任何酵母残渣(美国专利公开2013/0196,025)。由膨胀珍珠岩和PVPP组成的啤酒废过滤介质可以通过碱洗涤来再生，以回收珍珠岩和PVPP(WO 1999/16531)。然而，根据WO 1999/16531的发明人所述，该方法用含有硅藻土或硅胶或二者皆有的废介质行不通，这是由于这些富含二氧化硅的组分在高pH水平下的可溶性。
稳定-过滤介质是双功能的，可以为啤酒和其他发酵饮料提供稳定和澄清单元方法。它们通常是复合材料或包含至少一些包含过滤组分和稳定组分的复合颗粒。例如，在一些实施例中，稳定-过滤介质可以包括：过滤介质颗粒和沉积在过滤介质颗粒上的二氧化硅稳定介质。是稳定-过滤介质的一个例子。在Celite Cynergy介质中，过滤组分是硅藻土，稳定组分是细沉淀硅胶和沉淀二氧化硅(美国专利6,712,974；美国专利公开2009/0,261,041；美国专利8,242,050)。过滤组分为硅藻土且稳定组分为二氧化硅稳定介质的稳定-过滤介质在本文称为“改性硅藻土”稳定-过滤介质。聚合物稳定-过滤介质由用于澄清的热塑性颗粒和PVPP(例如用于稳定)组成。
美国专利5,484,620提出了PVPP和热塑性塑料的复合稳定-过滤介质，其通过在热塑性塑料的熔点附近的温度(140-260℃)下热共压和烧结而形成。由于PVPP在氧化气氛中的热稳定性差，所以该方法需要在缺氧环境或惰性气体气氛下进行。这些稳定-过滤介质可以通过热碱洗涤(可选地通过酶处理)再生。稳定-过滤介质也可以通过苯乙烯和乙烯基吡咯烷酮(VP)的高交联共聚物(美国专利：6,525,156,6,733,680和6,736,981以及美国专利公开：2003/0124233和2006/0052559)或共挤塑的聚苯乙烯(PS)和PVPP(美国专利公开：2004/0094486；2005/0145579；2008/0146739；2008/0146741和2010/0029854)来制备。这些形成BASF’s Crosspure“过滤和稳定助剂”基础的PS-PVPP稳定-过滤介质，可以以再生PVPP的类似方法再生，即热碱洗涤和酶处理(美国专利公开2009/0291164)。
总之，现有技术并不知晓关于以下物质的再生：(1)二氧化硅稳定介质；(2)含有二氧化硅稳定介质的稳定-过滤介质；(3)含有二氧化硅稳定介质(例如沉淀二氧化硅或硅胶)的改性硅藻土稳定-过滤介质；(4)包含二氧化硅稳定介质和硅藻土、珍珠岩或稻壳灰过滤介质的混合物或复合物；或(5)包含改性硅藻土稳定-过滤介质和硅藻土、珍珠岩过滤介质或稻壳灰过滤介质的混合物。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了用于处理液体的无机产品。在一个实施例中，无机产品可以包含再生二氧化硅稳定介质，该无机产品具有45％至165％的再生效率或45％至165％的调整再生效率的无机产品。在一个改进中，无机产品可具有50％至165％的再生效率或可具有50％至165％的调整再生效率。在进一步改进中，无机产品可以具有75％至165％的再生效率或可以具有75％至165％的调整再生效率。在进一步改进中，无机产品可以具有90％至165％的再生效率或可以具有90％至165％的调整再生效率。
在一个实施例中，无机产品可以进一步包含再生过滤介质。在一个改进中，再生过滤介质可以包括再生硅藻土、再生珍珠岩、再生稻壳灰或其组合。在另一个改进中，再生二氧化硅稳定介质和再生过滤介质可以是混合物或复合物。
在上述任何一个实施例中，再生二氧化硅稳定介质的质量可以至少是无机产品总质量的约10％。在本文中用于质量的情况下，术语“约”是指加或减1％。在一个改进中，再生二氧化硅稳定介质的质量可以至少是无机产品总质量的约25％。在一个改进中，再生二氧化硅稳定介质的质量可以至少是无机产品总质量的约50％。在进一步改进中，再生二氧化硅稳定介质的质量可以至少是无机产品质量的约90％。在又一进一步改进中，再生二氧化硅稳定介质的质量可以至少是无机产品总质量的约95％。在又一进一步改进中，再生二氧化硅稳定介质的质量可以是无机产品总质量的约100％。
在一个实施例中，无机产品可以进一步包含一种或多种再生过滤颗粒，其中再生二氧化硅稳定介质和再生过滤颗粒紧密结合，并且其中进一步地，在首次用于稳定或过滤方法之前，再生过滤颗粒和再生二氧化硅稳定介质在无机产品的原始制造过程中紧密结合。在一个改进中，再生过滤颗粒可以包括或可以是再生硅藻土、再生珍珠岩或再生稻壳灰或其组合。在另一个改进中，无机产品可以是再生稳定-过滤介质。在进一步改进中，再生稳定-过滤介质是改性的硅藻土稳定-过滤介质或Celite Cynergy。
在上述任一个实施例中，无机产品可适于从生啤酒生产第一啤酒滤液，其浊度为该生啤酒的第二啤酒滤液的50-200％，所述第二啤酒滤液由具有与所述无机产品相同组成和相同用量的新介质生产。在滤饼上以相同的温度和过滤速率以及以相同或更低的压力增加速率生产第一和第二啤酒滤液。以psig每分钟或毫巴每分钟为单位，测量上述压力增加速率，并且在0℃的温度下测量浊度。在一个改进中，第一啤酒滤液生产过程中的压力升高速率等于或小于第二啤酒滤液生产过程中的压力升高速率。
在上述任一个实施例中，再生二氧化硅稳定介质可以是(或可以包括)二氧化硅干凝胶、水合二氧化硅干凝胶、二氧化硅水凝胶、沉淀二氧化硅、水合硅胶、含水硅胶等。
在上述任一个实施例中，通过BET氮吸收方法，无机产品可以具有至少约50m2/g的比表面积。当在本文中使用比表面积的情况下，术语“约”是指加或减10m2/g。在一个改进中，通过BET氮气吸收方法，无机产品可以具有至少约100m2/g的比表面积。在进一步改进中，通过BET氮气吸收方法，无机产品可以具有至少约250m2/g的比表面积。
在上述任一个实施例中，无机产品可具有约5wt％或更低的烧失量(LOI)。当在本文中使用LOI的情况下，术语“约”是指加或减1％。
在上述任一个实施例中，根据欧洲啤酒酿造协会(EBC)提取方法所测定，所述无机产品可具有小于约10ppm的可溶性砷含量。当在本文中使用可溶性砷含量的情况下，术语“约”在本文中表示加或减1ppm。在一个改进中，根据EBC提取方法测定，所述无机产品可具有小于约1ppm的可溶性砷含量。在进一步的改进中，根据EBC提取方法测定，所述无机产品可具有约0.1ppm至约1ppm的可溶性砷含量。在进一步的改进中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有约0.1ppm至约0.5ppm的可溶性砷含量。
在上述任一个实施例中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有小于约120ppm的可溶性铝含量。当在本文中使用可溶性铝含量的情况下，术语“约”表示加或减10ppm。在一个改进中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有小于约30ppm的可溶性铝含量。在一个改进中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有约5ppm至约30ppm的可溶性铝含量。
在上述任一个实施例中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有小于约80ppm的可溶性铁含量。当在本文中使用可溶性铁含量的情况下，术语“约”表示加或减10ppm。在一个改进中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有小于约20ppm的可溶性铁含量。在一个改进中，根据EBC提取方法测定，无机产品可具有约15ppm至约20ppm的可溶性铁含量。
在上述任一个实施例中，根据LH方法或通过其他区分方石英与二氧化硅非晶相的方法，无机产品可具有小于约0.2％的结晶二氧化硅含量。当在本文中使用结晶二氧化硅含量的情况下，术语“约”是指加或减0.1％。在一个改进中，无机产品可以具有小于约0.1％的结晶二氧化硅含量。在一个改进中，无机产品可具有0％或不可检测量的结晶二氧化硅含量。
在上述任一个实施例中，根据APHA MEF方法(如本文所定义)测定，无机产品可以具有小于每克介质中10个菌落形成单位的活酵母细胞数。在一个改进中，根据APHA MEF方法测定，无机产品可以具有每克介质中零菌落形成单位的活酵母细胞数。
在上述任一个实施例中，根据用于需氧平板的USFDA方法测定，无机产品可以具有小于每克介质中10个菌落形成单位的细菌数。在一个改进中，根据用于需氧平板的USFDA方法测定，无机产品可以具有每克介质中零菌落形成单位的细菌数。
在上述任一个实施例中，根据APHA MEF方法测定，无机产品可以具有小于每克介质中10个菌落形成单位的霉菌数。在一个改进中，根据APHA MEF方法测定，无机产品可以具有每克介质中零菌落形成单位的霉菌数。
根据本公开的另一方面，公开了一种制备用于使废发酵饮料介质再生以在发酵饮料的稳定和可选的过滤中再利用的方法。该再生的废发酵饮料介质包括二氧化硅稳定介质。该方法可以包括在氧化环境中加热该废发酵饮料介质以形成再生的废发酵饮料介质。该废发酵饮料介质可以是废滤饼或膜渗余物的形式。所得到的再生的废发酵饮料介质适于在发酵饮料的稳定和可选的过滤中再利用。
在一个实施例中，该废发酵饮料介质可以通过过滤或离心脱水并干燥，然后加热，由此再生。
在一个实施例中，可以在氧化气氛中在约600℃至约800℃的温度范围内加热。在另一个实施例中，可以在约650℃至约750℃的温度范围内加热。在一个实施例中，加热的时间长度可以为30秒至1小时。在一个实施例中，可以在足量氧气或空气的存在下加热以形成再生介质。在一个实施例中，可以通过将再生中的废发酵饮料介质与含氧空气紧密接触来实现氧化气氛，该氧气足以完全氧化废发酵饮料介质中的有机物质。该空气可能是环境空气或富氧空气。在一个改进中，所提供的空气可以含15％至50％体积的氧气。
在一个实施例中，废发酵饮料介质还可以进一步包含除二氧化硅稳定介质以外的无机材料。在一个改进中，无机材料可以包括或可以是硅藻土、珍珠岩、稻壳灰或其组合。
在上述任一个实施例中，该方法可以进一步包括在加热过程中将氧化剂添加到废发酵饮料介质中。在一个改进中，氧化剂可以是富氧空气、过氧化氢、臭氧、氟、氯、硝酸、碱金属硝酸盐、过氧单硫酸、过氧二硫酸、过氧单硫酸的碱金属盐、过氧二硫酸的碱金属盐、亚氯酸盐的碱金属盐、氯酸盐的碱金属盐、高氯酸盐的碱金属盐或次氯酸盐的碱金属盐。
在上述方法的任一个实施例中，所述方法可以进一步包括将新的或再生的稳定介质和可选地新的或再生的过滤介质添加到再生的废发酵饮料介质中，以调节再生的废发酵饮料介质的稳定能力、再生的废发酵饮料介质的尺寸排阻或再生的废发酵饮料介质的渗透率。
在上述方法的任一个实施例中，二氧化硅稳定介质可以包括二氧化硅干凝胶、二氧化硅水凝胶、水合二氧化硅干凝胶或二氧化硅含水凝胶。
在上述方法的任一个实施例中，用于加热再生的废发酵饮料介质可以是稳定-过滤介质。在一个改进中，该稳定-过滤介质是改性的硅藻土稳定-过滤介质或者CeliteCynergy。
在一个实施例中，该方法可以进一步包括：积累废发酵饮料介质；并且在加热之前根据渗透率范围、稳定介质含量或可提取的化学成分(例如可溶性砷含量、可溶性铝含量、可溶性铁含量)分离废发酵饮料介质。该方法可以进一步包括在再生之前储存废发酵饮料介质。
在上述方法的任一个实施例中，再生过程可以在与过滤过程相同的生产位置内进行。
在上述方法的任一个实施例中，再生可以发生在过滤过程位置的100英里半径内。
详细说明
本文公开了再生的废介质和使废介质再生的方法。本文公开了包含二氧化硅稳定介质的再生废介质的实施方式，以及在稳定或稳定和澄清液体尤其是发酵饮料(如啤酒)中耗费的这种介质的再生方法。本公开中的术语“介质”是指一个或多个介质。这种再生的二氧化硅稳定介质可以重复用于相同的目的，并具有与新的二氧化硅稳定介质相同、相似或更好的稳定性能。本文还公开了用于含有无机过滤介质和二氧化硅稳定介质(例如，过滤介质和二氧化硅稳定介质的混合物或复合物)的废介质(由发酵饮料稳定和澄清得到)的再生方法。这种再生介质可以重复用于相同的目的，并具有与可比较的新介质相同、相似或更好的过滤和稳定性能。
本文公开的二氧化硅稳定介质可以包括通常的工业实践中描述为硅胶，特别是干凝胶类型的材料。具有相似性质的硅胶吸附剂有时也被错误地描述为沉淀二氧化硅，为了本公开的目的，我们包括能够从啤酒中吸附蛋白质的任何合成二氧化硅作为硅胶。因此，如本文所用，二氧化硅稳定介质是选择性去除某些蛋白质的介质；这样的二氧化硅稳定介质包括硅胶(例如二氧化硅干凝胶、水合二氧化硅干凝胶、二氧化硅水凝胶、水合或含水硅胶、硅胶吸附剂、沉淀硅胶)，沉淀二氧化硅或能够从啤酒或其他发酵饮料吸附蛋白质的任何合成二氧化硅。
为了使废二氧化硅稳定介质再生，需要去除吸附的有机物质如蛋白质。也需要去除其他有机物质，如陷入废二氧化硅稳定介质中的酵母细胞碎片。同时，必须保持二氧化硅的性质，如孔结构、表面积和表面活性，以维持其稳定功能。
蛋白质去除在概念上可以通过解吸附作用(例如用热水或稀释的酸性或碱性溶液洗涤)来实现。热水或稀酸洗涤可能无法有效去除所有吸附的蛋白质。用碱性溶液洗涤往往会部分溶解硅胶并破坏其孔结构和表面活性。结果，使用湿法方法来使稳定啤酒后的二氧化硅稳定介质再生的用途尚未得到证实。
本公开的发明人已经成功地使用热处理(在氧化环境中热处理以燃烧蛋白质和其他有机物质)来使二氧化硅稳定介质再生，并使包括之前用于啤酒稳定的二氧化硅稳定介质的稳定-过滤介质(例如，包括二氧化硅稳定介质的改性的硅藻土稳定-过滤介质)再生。本发明人已经确定，如果小心控制温度和热传递以必要地防止二氧化硅孔结构的塌陷，这样的热处理是有效的。
如本文所公开的，通过在约600℃至约800℃之间的温度下在氧化环境中加热适当的时间，可以使二氧化硅稳定介质或包括二氧化硅稳定介质的稳定-过滤介质(例如包括二氧化硅稳定介质的改性硅藻土稳定-过滤介质)再生到其啤酒/发酵饮料稳定效力基本恢复的状态。当在本文中使用用于加热废发酵饮料介质以形成再生介质的温度的情况下，术语“约”是指加或减10℃。本文中的氧化环境是指足够的化学驱动力，以通过这些有机污染物的氧化反应，完全破坏存在于废介质中的蛋白质和其他有机物质的分子结构，使其形成挥发性气体，优选地具有其最高氧化态。这可以通过在再生过程中供应足够的氧气来实现，所述氧气超过与存在的所有有机物反应以形成挥发性气体所需的量，所述挥发性气体优选具有最高氧化态。提供足量氧气的方法可包括在再生期间使废介质与空气紧密接触，在再生期间供应新鲜空气以及在再生期间供应富氧空气。这也可以通过添加一种或多种其它类型的氧化剂(来代替氧气或除氧气之外)来实现(尽管当存在足够量的氧气时可能不需要添加氧化剂)。
通过加热，氧化反应在热力学和动力学上均得以实现和增强。可以在约600℃至约800℃的温度下加热。在另一个实施例中，可以在约650℃至约750℃的温度下加热。在又一个实施例中，可以在约690℃至约710℃的温度下加热。降低的温度(例如小于约600℃)往往导致有机物从废二氧化硅稳定介质中去除不充分，而过高的温度(例如，大于约800℃)往往导致二氧化硅稳定介质的孔结构破坏。完成氧化反应所需的时间取决于温度和氧化环境。在一个实施例中，加热时间为30秒至一小时。在另一个实施例中，加热的时间为30秒至30分钟。在又一个实施例中，其中加热温度为约690℃至约710℃，加热时间为1分钟至30分钟。在一些实施例中，在约1370米的海拔下加热，其中名义大气压为大约645mmHg或大约是在海平面的85％。当在本文中使用海拔的情况下，术语“约”意味着加或减50米。
本文公开了用于使来自啤酒/发酵饮料稳定(或稳定和过滤或稳定-过滤)的废介质热再生的方法。废介质可以是以废滤饼和/或(膜)渗余物等的形式。废介质可以包括二氧化硅稳定介质，或者二氧化硅稳定介质和过滤介质的混合物或复合物。虽然本文的详细描述是参考来自啤酒稳定(或稳定和过滤)的废介质的再生而做出的，但是本公开的教导可适用于来自其他发酵液体/饮料的稳定(或稳定和过滤或稳定-过滤)的废介质。
在本文公开的方法的一个实施例中，通过在氧化环境中在约600℃至约800℃下煅烧，可以使含有无机二氧化硅稳定介质或含有无机二氧化硅稳定介质和无机过滤介质(的混合物或复合物)的(啤酒)废介质热再生。在一些实施例中，但不一定是所有实施例，除了氧气之外，还可以使用氧化剂。通过本文公开的方法获得的再生废介质具有类似于相应的新介质的啤酒稳定(或稳定和过滤或稳定-过滤)性能。
在一个实施例中，该方法可以进一步包括在煅烧之前或在煅烧过程中将氧化剂加入到废发酵饮料介质中。在一个改进中，氧化剂可以是过氧化氢、臭氧、氟、氯、硝酸、碱金属硝酸盐、过氧单硫酸、过氧二硫酸、过氧单硫酸的碱金属盐、过氧二硫酸的碱金属盐、亚氯酸盐的碱金属盐、氯酸盐的碱金属盐、高氯酸盐的碱金属盐或次氯酸盐的碱金属盐。
在一个实施例中，该方法可以进一步包括在煅烧之前用酸洗涤废发酵饮料介质。在一个实施例中，该方法可以进一步包括在煅烧之后用酸洗涤再生介质。在上述的一个改进中，酸可以是无机酸、有机酸或其混合物。在进一步改进中，无机酸可以是硫酸、盐酸或其混合物。在另一个改进中，有机酸可以是乙酸或柠檬酸或其混合物。
在另一方面，公开了一种处理发酵液的方法。该方法可以包括将发酵液与包括再生的二氧化硅稳定介质或再生的二氧化硅稳定介质和过滤介质(的掺合物/混合物或复合物)混合，并且通过离心、颗粒过滤或膜过滤将该混合物从液体中分离。该方法可以进一步包括，在从发酵液分离混合物之前向混合物中添加：(1)新的稳定介质；(2)新的过滤介质；(3)新的稳定-过滤介质；或(4)新的稳定介质和新的过滤介质。
通过本公开的教导可再生的产物可以包括无机过滤介质、二氧化硅稳定介质及其混合物或复合材料。这种无机过滤介质可以包括硅藻土、膨胀珍珠岩、稻壳灰、它们的混合物或这些材料的复合物。再生的硅藻土可以是天然的、直接煅烧的或助熔煅烧的。
本文中的复合物是可包含至少一种单颗粒的颗粒材料，所述颗粒进一步包含至少两种通过粘合、烧结或熔合紧密结合的较小的非均质颗粒。复合物也可以是其上涂覆或沉积有另一种材料的颗粒材料。例如，改性的硅藻土稳定过滤介质(稳定剂和过滤剂)包括含有二氧化硅稳定介质的复合物(例如含有二氧化硅吸附剂的复合物)。在一些实施例中，改性硅藻土稳定-过滤介质可以包括用二氧化硅稳定介质涂覆或沉积的过滤介质颗粒(硅藻土颗粒)。这两种材料可以如此密切地结合在一起，以致在某种程度的放大倍数下可能不能分别观察到它们，但是(这些材料的组合)对稳定-过滤介质的颗粒的表面积产生的影响是可观察到的。如前所述，改性硅藻土稳定-过滤介质的一个例子是Celite稳定-过滤介质也可通过本文教导的方法再生。再生的二氧化硅稳定介质可以包括各种类型的硅胶(例如二氧化硅干凝胶、水合二氧化硅干凝胶、二氧化硅水凝胶、水合或含水硅胶、硅胶吸附剂、沉淀硅胶)、沉淀二氧化硅或用于稳定啤酒或其他发酵液体饮料的任何合成二氧化硅。
测试了再生的二氧化硅稳定介质、再生的稳定-过滤介质和再生的过滤介质和稳定介质的混合物的啤酒稳定能力，与相应的新介质(二氧化硅稳定介质、稳定-过滤介质或过滤介质和二氧化硅稳定介质的混合物)对比。在实施例中引用的每个试验中，将二氧化硅稳定介质、稳定-过滤介质或过滤介质和稳定介质的混合物的样品与50ml未处理(尚未稳定)的啤酒在冰浴振荡器中的离心管中混合30分钟，随后离心，然后在真空下通过#1滤纸过滤。如EBC Analytica 9.41-Beer Chill Haze in Beer中所述，根据欧洲啤酒酿造协会(EBC)方法，对经处理和过滤的啤酒进行了酒精冷却雾度(ACH)分析以表征稳定性。将30ml经处理和过滤的啤酒样品收集在浊度池中，加入0.9ml脱水乙醇并混合，并在IsotempTMII循环冷却器(Fisher Scientific)中在-5±0.1℃下冷却40分钟。随后立即使用Ratio/XR浊度计测量冷却啤酒样品的浊度(雾度)，以浊度单位(ntu)记录。同时通过相同方法处理相同啤酒的空白样品(没有添加稳定介质、稳定-过滤介质或过滤和稳定介质)，并且也测量其酒精冷却雾度，其被用作确定测试介质的稳定效果(就酒精冷却雾度的降低百分比而言)的基准。通过用稳定啤酒的酒精冷却雾度除以空白啤酒的酒精冷却雾度来计算酒精冷却雾度降低百分比(ACHR)。
ACHR(％)＝(1-ACHStabilized/ACHBlank)*100， [1]
其中ACHStabilized和ACHBlank分别是稳定啤酒和空白啤酒的酒精冷却雾度。ACHR越高表明啤酒稳定介质的性能越好。当表征再生的稳定介质或再生的稳定-过滤介质或再生的稳定和过滤介质的混合物时，通过将以再生介质稳定的啤酒的ACHR(ACHRReg′d)除以基准ACHR(ACHRBM)，如下计算再生效率(RE)的百分比。100％的RE表示稳定介质的完全再生。
RE(％)＝ACHRReg′d/ACHRBM*100。 [2]
通过在相同的条件下，用制造再生介质所用的新介质来稳定相同的啤酒来获得基准ACHR。由于热处理通常会改变(且多数情况下为减少)硅胶稳定介质的挥发性成分，并且再生介质通常具有比其各自的新介质成分的组合烧失量(LOI)更低的LOI。引入了“硅胶等效性”的概念，以便在相同的二氧化硅(SiO2)质量基础上确定基准。通过考虑到新介质和再生介质的LOI来计算再生的二氧化硅稳定介质的“硅胶等效”质量或用量，即，
Mstab.Equiv.＝MReg′d*(1-LOIReg′d)/(1-LOIStab)， [3]
例如，具有0.2％LOI的再生的二氧化硅稳定介质在使用之前是从具有13％LOI的废二氧化硅干凝胶再生的。对于实际质量用量为1.00g/L的再生介质，其新的二氧化硅干凝胶的等效质量用量为1.00*(1-0.002)/(1-0.13)＝1.15g/L。
稳定介质和过滤介质的类似等效性计算可以应用于包含两种介质的再生介质。
和
在等式[3-5]中，MStab.equiv和MFilt.equiv分别为单组分或多组分介质的稳定介质和过滤介质的等效质量用量，LOIStab、LOIFilt和LOIReg′d分别为新稳定介质、新过滤介质和再生介质的烧失量；WCake.stab和WCake.Filt分别为废滤饼中的稳定介质和过滤介质的质量含量以及再生介质的实际质量用量。
如果再生介质中稳定组分的等效用量与新介质的用量略有不同(主要是由于LOI差异)，则修改等式[2]来计入用量因子，以计算调整再生效率(ARE)，即
ARE(％)＝ACHRReg′d/ACHRBM*(MBM/MStab.Equiv)*100， [6]
其中MBM和MStab.Equiv分别为基准测试中稳定介质的质量用量和其在再生介质测试中的等效值。
通过相对各自新介质的过滤和稳定性能，来表征包括无机过滤介质和二氧化硅稳定介质的再生的二氧化硅稳定和过滤介质。在实施例中，使用小型实验室规模压力过滤器进行啤酒稳定-过滤测试。它有一个内径为1-5/8英寸(41.3毫米)，高度为2.5英寸(63.5毫米)的垂直圆柱形过滤室和一个水平隔膜。实施例中使用128x36目(PZ80)的反面平纹荷兰编织网筛作为隔膜。在开始过滤测试之前，通过经过滤器再循环，在清水中将隔膜预先涂覆过滤或稳定和过滤介质的浆液。将待稳定和过滤的啤酒在冰浴中冷却至1-2℃，并将稳定和过滤介质加入啤酒中并搅拌混合30分钟。然后通过蠕动泵将冰浴中的调整啤酒以所需的恒定流速供给到过滤器。在整个测试过程中监测啤酒进料的温度、过滤室中的压力和滤液浊度。通过Hach Ratio/XR浊度计在0℃下以浊度单位(ntu)分析了经稳定和过滤的啤酒的澄清度，并且根据上述EBC方法(EBC Analytica 9.4l-Alcohol Chill Haze in Beer)分析了其酒精冷却雾度。
可以通过将用再生介质过滤生啤酒产生的第一滤液的浊度与在相同条件(温度和过滤速率)下以相同用量新介质(与再生介质具有相同组成)过滤相同生啤酒产生的第二滤液的浊度进行比较，来表征再生介质的啤酒过滤能力。使用比浊度计在0℃下测量第一和第二滤液的浊度。在这两次过滤测试中，以每分钟psig或每分钟毫巴为单位测量压力增加速率，并相互比较。发明人发现，使用再生介质生产的啤酒滤液的浊度，是使用与再生介质具有相同组成的新介质生产的啤酒滤液的浊度的50-200％。
还分析了实施例中的再生的稳定和过滤介质的其他性质。通过烧失量(LOI)来表征新的和再生的二氧化硅稳定介质，它们的LOI通过在1800°F(982℃)下在马弗炉中加热60分钟来确定。对于含有游离水分的样品，LOI测量还包括干燥失重。通过基于Brunauer-Emmett-Teller(BET)理论的氮吸附方法来测定比表面积。为了不引起孔结构塌陷，将用于含有大于20％LOI的样品的表面积测量的样品制备物在甲醇中浸泡2小时，在70℃下干燥过夜，并且在110℃下用氮气吹扫脱气2小时。否则，将样品在120℃下干燥过夜，然后在150℃下用氮气吹扫脱气2小时。使用EP渗透仪测定渗透率和湿堆积密度(WBD)，其概念和基本设计描述在美国专利5,878,374中。按照EBC Analytica 10.6(“EBC提取方法”)的提取方法测定砷、铝和铁的溶解度，其中将粉末样品加入到1wt％邻苯二甲酸钾的水溶液中(固液比为2.5∶100)，在室温下搅拌2小时，然后通过滤纸过滤浆液。通过电感耦合等离子体光谱法(ICP)和石墨炉原子吸收光谱法(GFAA)分析滤液中目标元素的浓度。
实施例1
D300是来自PQ Corporation的二氧化硅干凝胶啤酒稳定介质。它含有二氧化硅干凝胶和约1.2wt％的镁(根据制造商所述)。本公开中使用的样品经测定具有约13％的LOI和298m2/g的比表面积。在马弗炉中以不同的温度加热30或60分钟。测定了过程中的加热质量损失和热处理样品的比表面积并列于表I中。可以看出，这种二氧化硅(干凝胶)稳定介质的主要脱水发生在1300°F(704℃)或更低的温度下，然而加热30分钟后，在1400°F(760℃)和更高的温度下发生表面积的大量损失。这表明，在1300°F(704℃)左右或以下的温度下，干凝胶的孔结构和表面积基本可以保持。
表I.二氧化硅(干凝胶)稳定介质D300的热稳定性
实施例2
将来自实施例1的热处理二氧化硅(干凝胶)稳定介质样品在冰浴振荡器中混合30分钟，以测试其对于经过滤但未处理(未稳定)的实验室酿造爱尔啤酒的稳定效果。二氧化硅(干凝胶)稳定介质的用量为1.0g/LD300或等效物，即，调整了热处理样品的实际用量以补偿加热时的质量损失。对稳定后的啤酒样品的EBC酒精冷却雾度进行分析，结果列于表II中。在1200或1300°F(649或704℃)下加热30分钟后，二氧化硅(干凝胶)稳定介质在稳定啤酒方面的性能几乎或完全与新的D300一样，如94或100％的再生效率所示。
表II.热处理的D300对实验室酿造爱尔啤酒的稳定
实施例3
在冰浴中使用1.0g/L的D300样品振荡30分钟，来处理经过滤但未处理(未稳定化)的实验室酿造爱尔啤酒(室温下16ntu)。将处理过的啤酒离心，收集沉淀物并在烘箱中干燥，以形成废二氧化硅稳定介质(在该实施例3中为“废二氧化硅干凝胶”)。通过在马弗炉中加热30分钟(可选地，在过氧化氢(以35％溶液加入)的存在下)，将废二氧化硅干凝胶再生。为了测试等同于1.0g/L Britesorb D300的所得再生二氧化硅(干凝胶)稳定介质的啤酒稳定性能，在冰浴振荡器中混合30分钟(表III)。在稳定啤酒方面，在1300°F(704℃)下再生的二氧化硅(干凝胶)稳定介质与新的D300一样，如99％的再生效率所示。过氧化氢的添加进一步提高了性能，并将再生效率提高到107％。在过氧化氢存在的情况下，那些在较低温度下再生的介质具有较低的但高于75％的再生效率。
表III.再生D300对实验室酿造爱尔啤酒的稳定
实施例4
从商业啤酒厂获得拉格啤酒。啤酒已通过初级过滤阶段，但未通过稳定和抛光过滤单元过程。将Britesorb D300以1.0g/L添加到啤酒中，并在冰浴振荡器中混合30分钟。将处理的啤酒离心并收集沉淀物，并在烘箱中干燥以形成废二氧化硅稳定介质(在该实施例4中为“废二氧化硅干凝胶”)。通过在马弗炉中在1300°F(704℃)下加热30分钟，使废二氧化硅干凝胶再生。在不同的添加速率下(表IV)，测试所得再生的二氧化硅(干凝胶)稳定介质在相同的拉格啤酒中的稳定效果(相对于新的Britesorb D300)。在稳定该拉格啤酒方面，再生的二氧化硅(干凝胶)稳定介质与新的二氧化硅(干凝胶)稳定介质性能一样好。
表IV.再生D300对商业拉格啤酒的稳定
实施例5
该实施例展示了另一种二氧化硅稳定介质的再生，即来自W.R.Grace&Co.的1015。这种二氧化硅稳定介质是二氧化硅干凝胶。经测定，本公开中使用的样品具有约5％的LOI和336m2/g的比表面积。将0.50克二氧化硅(干凝胶)稳定介质样品1015与500毫升未稳定且未过滤的150ntu(在5℃下)的商业比利时三料啤酒混合30分钟，并通过离心和真空过滤回收废二氧化硅(干凝胶)稳定介质。将处理过的啤酒通过1号滤纸真空过滤。经处理的啤酒经测定具有36ntu的EBC酒精冷却雾度，相对地，以相同的方式离心和过滤的未处理啤酒为134ntu。
将废二氧化硅(干凝胶)稳定介质在110℃下干燥2小时，通过100目筛分散，并通过在马弗炉中在1200或1300°F(649或304℃)下加热20至40分钟使其再生。以1.0g/L1015等效用量(为适应LOI差异而调整)，测试了再生的二氧化硅(干凝胶)稳定介质样品在相同的比利时三料啤酒中的稳定效果(相对于新的1015)。通过在冰浴振荡器中将二氧化硅稳定介质在啤酒中混合30分钟来进行稳定。将处理后的啤酒样品离心，通过#1滤纸在真空下过滤并表征EBC酒精冷却雾度。测试结果列于表V中。可以看出，在稳定比利时三料啤酒方面，再生的二氧化硅(干凝胶)稳定介质样品的性能和新的1015一样好或比其稍好，在这种情况下，较低的温度(1200°F或649℃)和较短的温度加热时间(20分钟)提供了更高的再生效率。
表V.再生1015干凝胶对比利时三料啤酒的稳定
实施例6
2500是一种二氧化硅稳定介质，是来自Eaton Corp.的水合二氧化硅干凝胶。该产品的样品经测定具有41％的LOI和282m2/g的比表面积。测试了它在5℃时浊度为83ntu的尚未稳定或过滤的商业深色淡爱尔啤酒(dark pale ale)中的稳定效果。将0.20g2500二氧化硅稳定介质样品与100ml啤酒在冰浴振荡器中混合30分钟，通过离心并以0.45μ的膜真空过滤，来回收废二氧化硅稳定介质。将废二氧化硅稳定介质在120℃下干燥4.5小时，然后在马弗炉中在1300°F(304℃)下加热30分钟使其再生。在相同的条件下，根据如上所述的相同过程，以0.84g/L2500等效用量(由于LOI差异而调整)，测试了再生二氧化硅(水合干凝胶)稳定介质在相同的深色淡爱尔啤酒中的稳定效果(相对于新的2500)。空白啤酒具有240ntu的EBC酒精冷却雾度，用新的和再生的二氧化硅(水合干凝胶)稳定介质处理的啤酒分别具有154和157ntu的ACH或66和64％的ACHR。这表明再生效率为97％。
实施例7
来自W.R.Grace&Co.的920是一种二氧化硅稳定介质，其为硅凝胶。该产品的样品经测定具有63％的LOI和1074m2/g的比表面积。测试了其在5℃下浊度为83ntu的未经稳定或过滤的商业深色淡爱尔啤酒中的稳定效果。将0.20g920样品与100ml啤酒在冰浴振荡器中混合30分钟，通过离心并以0.45μ的膜真空过滤来回收废二氧化硅(水凝胶)稳定介质。将废二氧化硅(水凝胶)稳定介质在120℃下干燥4.5小时，然后通过在马弗炉中在1300°F(304℃)下加热30分钟使其再生。在相同的条件下，根据如上所述的相同过程，以0.84g/L920等效用量(由于LOI差异而调整)，测试了再生二氧化硅(水凝胶)稳定介质在相同的深色淡爱尔啤酒中的稳定效果(相对于新的920)。空白啤酒具有240nm的EBC酒精冷却雾度，用新的和再生的二氧化硅(水凝胶)稳定介质处理的啤酒分别具有186和208ntu的ACH或35和19％的ACHR。这表明再生效率为55％。
实施例8
该实施例证实了从包含直接煅烧硅藻土(过滤介质)和二氧化硅干凝胶(二氧化硅稳定介质)的啤酒废滤饼中再生的包含二氧化硅稳定介质和硅藻土过滤介质的混合物的啤酒稳定性能。通过使用实验室规模压力过滤器来稳定和过滤2.5L实验室酿造的爱尔啤酒，从而产生废滤饼。它含有1.00gFP-3(直接煅烧硅藻土过滤介质)作为过滤预涂层和各2.50g的FP-3和D300作为主体进料。因此，废滤饼中二氧化硅干凝胶与硅藻土的重量比为1∶1.4。将废滤饼在烘箱中在110℃下干燥过夜，干燥的废滤饼具有17.6％的LOI。通过100目筛将其分散，并在1300°F(704℃)下加热30分钟使其再生。再生介质具有3.8％的LOI和约0.43g/g或约43wt％的D300等效二氧化硅干凝胶。以D300和FP-3(表VI)的1∶1混合物作为基准，测试其在实验室酿造的爱尔啤酒中的稳定效果。再生介质(以比基准低5％的二氧化硅干凝胶用量)与新的二氧化硅干凝胶和硅藻土的混合物在稳定啤酒方面的作用相似。
表VI.再生二氧化硅干凝胶和硅藻土对实验室酿造爱尔啤酒的稳定
实施例9
该实施例证实了从包含二氧化硅干凝胶和直接煅烧硅藻土的啤酒废滤饼再生的包含二氧化硅稳定介质和硅藻土过滤介质的混合物的稳定和过滤性能。该混合物还包括少量新的二氧化硅干凝胶稳定介质，以补偿再生介质中因被不含二氧化硅干凝胶的硅藻土预涂层稀释而含量较低的二氧化硅干凝胶。将一瓶4L的实验室酿造爱尔啤酒分成两个等样本。其中一份用于基准运行，将其在实验室规模压力过滤器中以30ml/min稳定并过滤，其中使用1.00gFP-3作为预涂层，使用D300和FP-3(分别以1.00和1.25g/L)作为主体进料。在相同条件下用再生介质(使用相同的新的过滤和稳定介质从先前稳定和过滤测试产生的)进行测试。该再生介质中二氧化硅干凝胶与硅藻土的比例为1∶1.4，含有0.42g/g或42wt％的D300等效二氧化硅干凝胶和5.7％的LOI。在使用再生介质的试验中，预涂层中使用了1.00g新的FP-3，并且使用2.10g/L再生介质作为主体进料，加上0.10g/L新的D300(新介质调整)以将二氧化硅干凝胶与硅藻土的比例提高到所规定的1∶1.25。实验条件和测试结果列于表VII中。再生介质和新介质调整的组合产生了一种澄清度和EBC酒精冷却雾度与使用新介质生产的滤液相似的滤液，表明再生效率为100％。用再生介质测试的过滤压力斜率仅为基准测试的62％，表明再生介质和新介质调整的组合的潜在能力提供了一个更长的过滤循环时间。
表VII.使用再生二氧化硅干凝胶和直接煅烧硅藻土的稳定和过滤
*再生介质和新介质调整的组合
实施例10
该实施例证明了从包含二氧化硅干凝胶和助熔煅烧硅藻土的啤酒废滤饼再生的稳定和过滤介质的稳定和过滤性能。如下表所示，将少量新的二氧化硅干凝胶稳定介质(新介质调整)添加到再生介质中，以重新平衡二氧化硅干凝胶和硅藻土之间的比例。将6L的实验室酿造爱尔啤酒分成两等份，一份用于基准测试。使用1∶1比例的D300和FW-14(助熔煅烧硅藻土)作为主体进料，在实验室规模压力过滤器中以40ml/min将其过滤。由于压力限制，测试是在两个1.5升的分测试中进行的，每个测试使用1.00gFW-14作为预涂层。干燥和分散之后，通过在马弗炉中在1300°F(704℃)下加热30分钟使来自该试验的废滤饼再生，并且该再生材料具有3∶5的二氧化硅干凝胶与硅藻土比例(包括两个预涂层)，0.39g/g或39wt％的D300等效二氧化硅干凝胶和2.1％的LOI。在相同的条件下，以1.55g/L的用量使用该再生材料处理另一份啤酒。过滤测试在两个相等的分测试中进行，各使用1.00gFW-14作为预涂层。将0.41g/L的新的D300(新介质调整)加入到主体进料中以将二氧化硅干凝胶与硅藻土的比例提高到所规定的1∶1。实验条件和测试结果列于表VIII中。再生介质和新介质调整的组合产生了一种澄清度和EBC酒精冷却雾度与新介质产生的滤液相似的滤液，表明再生效率为100％。用再生介质测试的过滤压力斜率仅为基准测试的64％，表明再生介质和新介质调整的组合可能提供更长的过滤循环时间。
表VIII.使用再生二氧化硅干凝胶和助熔煅烧硅藻土的稳定和过滤
*再生介质和新介质调整的组合
实施例11
该实施例证明了从包含二氧化硅干凝胶和膨胀并研磨的珍珠岩的啤酒废滤饼再生的稳定和过滤介质的稳定和过滤性能。将4L的实验室酿造爱尔啤酒分成两等份，一份用于基准测试。使用0.60gCP-600P(一种膨胀并研磨的珍珠岩)作为预涂层，使用重量比为1∶1的D300和CP-600P作为主体进料，在实验室规模压力过滤器中以30ml/min将其稳定并过滤。干燥和分散后，通过在马弗炉中在1300°F(704℃)下加热30分钟使废滤饼再生。再生介质具有1∶1.4的二氧化硅干凝胶与珍珠岩比例，包含0.44g/g或44wt％的D300等效二氧化硅干凝胶和0.6％的LOI。用再生介质作为主体进料处理第二份啤酒，补充0.22g/L的D300(新介质调整)以将二氧化硅干凝胶与珍珠岩的比例增加到所指定的1∶1，并使用0.60gCP-600P作为预涂层，其余条件与基准测试相同。实验条件和测试结果列于表IX中。再生介质和新介质调整的组合产生了澄清度稍低(浊度更高)的滤液(在基准压力斜率为41％处)。在再生过程中分散再高一点而产生渗透率稍低的产物，可预期会增加滤液澄清度而不会使压力增加高于基准测试的压力增加。来自再生测试的滤液的EBC酒精冷却雾度与基准测试相似。两者都产生大约91％的酒精冷却雾度降低，再生测试显示99％的再生效率。
表IX.使用再生二氧化硅干凝胶和膨胀珍珠岩的稳定和过滤
*再生介质和新介质调整的组合
实施例12
该实施例证明了从含有Celite的啤酒废滤饼再生的介质的稳定和过滤性能。Celite Cynergy是改性硅藻土的稳定-过滤介质。改性硅藻土稳定-过滤介质是包含硅藻土过滤介质和二氧化硅稳定介质的复合物。将4L实验室酿造的爱尔啤酒分成两等份，一份在实验室规模压力过滤器中用Celite Cynergy以30ml/min稳定和过滤。干燥和分散后，通过在马弗炉中在1300°F(704℃)下加热30分钟来使这个基准的废滤饼再生。该再生介质具有0.54％的LOI，而新的Celite Cynergy具有1.3％的LOI。在相同的条件下，使用该再生介质处理另一份啤酒。实验条件和测试结果列于表X中。在这两个测试中，1.00g新的Celite Cynergy用于预涂层。在相同的压力增加速率下，再生介质产生了具有相同澄清度和更好的EBC酒精冷却雾度的滤液。表明再生效率为101％。
表X.通过再生Celite的稳定-过滤
实施例13
这是使包含稳定和过滤介质的商业啤酒废滤饼再生的一个例子。废滤饼样品由处理印度淡爱尔啤酒产生，并且包含重量比为4：25的XLC二氧化硅干凝胶(二氧化硅稳定介质)和FW-12硅藻土(过滤介质)。该方法中使用的介质XLC和FW-12分别具有7.8％和0.4％的LOI。收集整批废滤饼，通过加压过滤脱水、干燥，然后通过具有敞口卸料的锤磨机分散。将分散的废滤饼通过100目筛筛分以除去少量粗颗粒。经处理的废滤饼具有11.2％的LOI。
通过在马弗炉中在1300°F(704℃)下，在冷的或预热的陶瓷托盘中，以各种批量载荷加热不同的持续时间，来测试废滤饼的小样品的再生。表XI列出了再生介质的性能，显示出不同的渗透率、湿堆积密度和LOI。以相同用量测试了再生介质相对新介质(基准)在商业深色淡爱尔啤酒中的稳定效果，结果列于表XII中。所有再生介质的酒精冷却雾度的降低在新介质(基准)的±20％范围内。应该注意的是，针对再生介质中较低的LOI而作了调整，在使用再生介质的测试中的等效二氧化硅干凝胶用量比基准测试的用量高出约20％。考虑所用二氧化硅干凝胶的等效用量的差异后，计算出再生效率在70-102％之间。在1300°F(704℃)下，在热托盘中加热10分钟产生了废滤饼的最佳再生效率(样品22-6)。
表XI.印度淡色爱尔啤酒废滤饼在704℃下的再生
表XII.再生介质对淡色爱尔啤酒的稳定
实施例14
测试了实施例13的若干再生介质相对于新介质即XLC二氧化硅干凝胶(二氧化硅稳定介质)和FW-12硅藻土(过滤介质)的混合物(基准)在尚未稳定或过滤的深色淡爱尔啤酒中的稳定效果和过滤性能。本试验中使用的FW-12硅藻土具有0.73达西的渗透率和20.9lbs/ft3(0.33g/cm3)的湿堆积密度。相同的FW-12以每批1.00g用于预涂层中。生啤酒在5℃下具有32-40ntu的浊度，240-250ntu的EBC酒精冷却雾度。每个测试以40ml/min的恒定流速处理2L啤酒。试验条件和结果列于表XIII中。用再生介质处理的啤酒在稳定和过滤之后具有比基准滤液低20-45％的浊度(在0℃下)。用再生介质处理的啤酒的EBC酒精冷却雾度在基准滤液的±6％以内。使用再生介质的测试的压力斜率仅为基准测试的20-55％。应该指出的是，比较测试是在主体进料介质为相同重量的基础上进行的。介质的LOI的变化使每个成分的实际使用有所不同。通过这些修正，相对于基准，测试使用的再生介质比FW-12等效量增加5％，比二氧化硅干凝胶等效量减少20％。基于等效硅胶用量，经该啤酒的稳定测定，该再生介质具有103-138％的再生效率。
表XIII.再生介质对深色淡爱尔啤酒的稳定-过滤
*为适应LOI而调整新的和再生的介质。
实施例15
从一家德国啤酒厂收集啤酒废滤饼。在稳定和过滤循环中形成废滤饼，并且使用总共37kg助熔煅烧硅藻土FW-14、150kg直接煅烧硅藻土FP-3、43kg二氧化硅干凝胶1000和3kg PVPP来处理971hL的啤酒。因此废滤饼含有重量比约为1∶4的二氧化硅干凝胶和硅藻土。将废滤饼脱水、干燥并通过锤磨机分散。得到的粉末具有约14％的LOI。
干燥和分散后的废滤饼在由Sentro Tech Corp.制造的型号为STTR-1500C-3-024的实验室旋转式电子管炉(配备有3”(76mm)高温合金钢管，热区长度为24”(610毫米))中进行了本公开的再生过程。该管倾斜至11％斜率并以4.5rpm运转。添加敲击装置以辅助从加热管壁取出材料。用体积进料器以9.5g/min的速率连续将干燥和分散后的废滤饼加入管中，并在管的排出端收集再生产品。在1300和1350°F(704和732℃)的温度下测试再生方法。通过渗透率、湿堆积密度、LOI和比表面积来表征该再生产品(表XIV)，并与1000和FP-3的混合物进行比较。还测试了它们相对于重量比为1∶4的1000和FP-3的混合物对于商业比利时三料啤酒的稳定效果。在对浊度为120ntu(5℃)的未经稳定的比利时三料啤酒的稳定中，再生介质(以2.5g/L的用量，没有因为LOI而作出调整)和基准一样好或比其稍好，显示出99-106％的再生效率。
表XIV.德国啤酒废滤饼在旋转式管炉中的再生
*重量比为1∶4的1000和FP-3的混合物，从组分值计算的LOI和比表面积。
表XV.旋转炉再生介质对比利时三料啤酒的稳定
在上面实施例中列出的用于稳定啤酒的废介质的再生效率总结在表XVI中。二氧化硅稳定介质包括二氧化硅干凝胶、水合或含水凝胶和水凝胶。结果中还包括改性的硅藻土稳定过滤介质。再生介质是硅胶或包含硅胶和过滤介质(硅藻土或膨胀珍珠岩)。测试的啤酒包括各种爱尔啤酒和拉格啤酒。这些实施例中的再生效率在55至约140％之间变化。
表XVI.用于啤酒稳定的再生效率总结
*BS-DRC-BCS-
实施例17
通过相同的方法使已经再生和评估过的废滤饼(在实施例9、10和11中)再次再生。表XVII中列出的是这些两次再生材料的某些性能，与新介质及其具有相同比例的混合物作比较。可以看出，所得到的再生介质和新介质调整的组合(按照实施例9、10和11的方法)具有比相应的新介质混合物更高的渗透率和相似的湿堆积密度。较高的渗透率解释了过滤期间较低的压力增加，并且相似的湿堆积密度表明经受了再生过程的颗粒具有良好的完整性。所得组合(按照实施例9、10和11的方法的再生介质和新介质调整)的比表面积与新介质相似，表明保留了二氧化硅干凝胶稳定介质和无机过滤介质的孔结构。还显示，与相同组成成分的相应混合物相比，该组合(再生介质和新介质调整)中砷、铝和铁的溶解度显著降低。这表明这些可溶性元素在介质的第一次使用过程中大部分溶解，并且随后主要使用再生介质的过滤循环使得更少的金属和砷溶解到啤酒中，这有时有利于啤酒的稳定和风味。
表XVII.二次再生介质的性质(vs.新介质)
*使用EBC提取法测定的新介质混合物的计算值。
实施例18
这个实施例说明了如何通过与新介质混合来调节再生介质的渗透率以满足过滤性能的要求。包含4：25比例的硅藻土FP-3(过滤介质)和二氧化硅干凝胶1000(二氧化硅稳定介质)的再生产品(实施例13，表XI中的样品22-4)，与相同比例的相同新介质的混合物相比，具有高得多的渗透率。将渗透率为0.8毫达西且湿堆积密度为32.9lbs/ft3(0.53g/cm3)的细天然硅藻土与再生产物混合。通过该过程，当天然硅藻土添加剂包含10％再生介质时，包含再生介质的混合物的渗透率降低，并且与新介质混合物水平的渗透率密切匹配(表XVIII)。
表XVIII.再生介质的渗透率调节
实施例19
使用特殊配方从选定的矿石制成的助熔煅烧硅藻土(FW-12，批次2D12F6)，经PCT/US16/37830、PCT/US16/37816和PCT/US16/37826(申请人均为Lenz etal.，其方法如下文所述)的方法测定，含有约4％的蛋白石-C，不含方石英和＜0.1％的石英或结晶二氧化硅的总含量＜1％。
根据Lenz et al.(PCT/US16/37830，PCT/US16/37816和PCT/US16/37826)所述，确定样品中不存在方石英的一种相对简单的方法是，将方石英标准参考物质(即，美国国家标准与技术研究院(NIST)标准参考材物质1879A)添加到样品中(添加已知量)，对添加样品进行XRD分析，然后比较原始未添加样品衍射图谱和添加样品图谱。如果添加样品衍射图谱仅增加了主峰和次峰的强度，但不显示位置偏移或显示额外峰，则原始样品很可能包含方石英。如果主峰移动并变得更尖锐(或分解成两个分离的峰)，并且次峰出现或变得更轮廓清晰，则在原始样品中存在蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)而不是方石英。
为了确定包含硅藻土的产品的样品是否含有方石英或蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)，并随后量化蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和/或结晶二氧化硅含量，涉及一些根据Lenzet al.(PCT/US16/37830，PCT/US16/37816和PCT/US16/37826)中公开的改进方法(在Lenzet al.中称为“LH方法”)的步骤。
第一，通过高温烧失量试验确定样品是否含有水合水。例如，获得样品的(代表性的)第一部分，并且在此第一部分上进行烧失量试验。
第二，进行粉末X射线衍射测定，并检查所得(第一)衍射图谱。例如，优选地，获得样品的(代表性的)第二部分，并且在该第二部分上进行粉末XRD测定。优选地，在XRD之前研磨第二部分。分析得到的(第一)衍射图谱是否存在蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和方石英。用得到的(第一)衍射图谱也可以分析样品的(代表性)第二部分中是否存在其他结晶二氧化硅相(例如，石英和鳞石英)。如果(第一)衍射图谱明显表明是蛋白石-C(或蛋白石-CT)，则不需要进一步的分析来确定样品是否包含方石英或蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)。蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)衍射图谱与α-方石英的衍射图谱的不同之处在于：主峰(22°)和次峰(36°)处于较高的晶面间距(低2θ角度)，使用“半高宽”(FWHM)统计值测量的蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)存在更宽的主峰，蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)在31.50°和28.49°2θ处具有轮廓不清的峰，以及更显著的非晶背底。
如果(第一)衍射图谱对于是否存在蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和/或方石英而言存疑，则根据LH方法进行第二次XRD分析以确定是否存在蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)和/或方石英。这次，所述分析，优选地，在添加了方石英标准参考物质(NIST 1879a)的样品的另一个代表性部分上进行。例如，获得样品的(代表性的)第三部分，然后添加方英石标准参考物质(NIST 1879a)，并在第三部分上进行XRD测定。分析第三部分的来自XRD的所得(第二)衍射图谱。优选地，在XRD之前研磨第三部分。如果原始样品(例如，代表性的第二部分)包含蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)，则方石英尖峰显著改变衍射图谱(来自第二部分的衍射图谱)，其在22.02°和36.17°2θ具有可辨认的额外峰，以及在第三部分的(第二)衍射图谱中看到在31.50°和28.49°2θ具有更突出的峰。如果原始样品(更具体地说，其第二部分)包括方石英，则方石英尖峰的添加(向第三部分)仅导致第二部分的(第一)衍射图谱的峰值强度增加而没有其他显著变化(如在第三部分的(第二)衍射图谱中所见)。
量化硅藻土样品的蛋白石C(和/或蛋白石-CT)含量可能是复杂的，因为其衍射图谱是宽峰和非晶背底的组合，并且硅藻土产物除了蛋白石之外通常还包含其它X-射线非晶相。根据LH方法，通过将第一衍射图谱的蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)峰(如果存在两个相，则共同地)视为方石英，并相对于方石英标准(如NIST 1879a)对其定量，来获得估计定量。这种量化蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)的方法，Lenz et al.(PCT/US16/37830，PCT/US16/37816和PCT/US16/37826)称为XRD方法，通常会低估蛋白石-C(和/或蛋白石CT)含量，但对于许多目的(例如制造质量控制)是有效的。为了清楚起见，这种XRD方法是umbrella LH方法的一部分。可选地(在LH方法下)，通过在非常高的温度(例如，1050℃)下加热样品的代表性部分(例如，第四部分)较长时间(例如，24-48小时))直到该加热部分完全脱水来测量。这使蛋白石相完全脱水并形成方石英(减少非晶背底组分)。然后对第四部分进行XRD分析，并且可以相对于方石英标准物量化第四部分的所得(第三)衍射图谱中的方石英，以估计原始蛋白石-C(和/或蛋白石-CT)含量。优选地，在XRD之前研磨第四部分。只要在加热第四部分之前没有添加额外的助熔剂，并且温度保持在1400℃以下，则存在于第四部分中的任何石英都不会被转化为方石英。
为了根据LH方法获得样品的总结晶二氧化硅含量wt％，将已鉴定的方石英(若有)的重量百分比、石英(若有)的重量百分比和鳞石英(若有)的重量百分比加在一起，以计算样品中结晶二氧化硅含量的总重量百分比。为了获得在分析样品的第二部分的(第一)衍射图案期间发现存在的石英或鳞石英的重量百分比，石英或鳞石英可以分别与其各自的标准(例如，NIST SRM 1878b石英)对比来量化其含量，或通过使用内标(如刚玉)和合适的相对强度比来定量。如果通过LH方法确定存在方石英，则可以将在样品的第二部分的(第一)衍射图案中看到的方石英与其各自的标准(例如NIST 1879a)进行比较以量化其含量，或者通过使用内标(如刚玉)和合适的相对强度比来量定量。在存在蛋白石-C(或蛋白石-CT)和方石英并且蛋白石-C(或蛋白石-CT)的主峰不能与方石英的主峰区分或分离的异常情况下，将蛋白石-C(或蛋白石-CT)和方石英作为一个相来定量并报告为方石英。由此报告的方石英的量将高于样品中的实际量。因为样品是产品的代表性样品，所以样品中的结晶二氧化硅含量的总重量百分比被认为准确地代表产品(取样来源)中的结晶二氧化硅含量的总重量百分比。
在Lenz et al.(PCT/US16/37830，PCT/US16/37816和PCT/US16/37826)中，使用由MDITM Datascan5软件控制的D5000衍射仪(具有CuKα辐射、样品旋转、石墨单色器和闪烁探测器)来进行详细的块状粉末XRD分析。功率设置为50KV和36mA，步长为0.04°，每步4秒。JADETM(2010)软件用于XRD扫描分析。样品制备包括用氧化锆研磨介质在氧化锆瓶中进行研磨。
继续讨论实施例19，将该硅藻土过滤介质(FW-12，批次2D12F6)与二氧化硅干凝胶(XLC，二氧化硅稳定介质)一起使用(分别使用1.00和0.25g/L)，通过在冰浴振荡器中混合30分钟，用于处理2L在5℃下浊度为91ntu的商业深色淡爱尔啤酒。处理后，将废介质通过离心浓缩，然后通过0.45μm的膜真空过滤从啤酒中回收。将滤饼在120℃下干燥过夜，干燥的废介质经测定具有14％的LOI。通过在马弗炉中在1300°F(704℃)下加热30分钟使其再生。测试再生介质对未经稳定或过滤且浊度为78ntu(在5℃下)的商业深色淡爱尔啤酒的稳定效果，与含有相同比例的用于生成废介质的稳定和过滤介质的基准对比。在1.25g/L用量下，再生介质将啤酒的EBC酒精冷却雾度从230ntu(空白)降低到140ntu(基准为138ntu)。废介质的稳定能力因此被完全再生，并且通过相同的方法分析，再生介质不含方石英并含有＜0.1％的石英。该实施例表明本公开的热再生方法不增加二氧化硅废稳定和/或过滤介质中的结晶二氧化硅的含量。
实施例20
食物或饮料产品被微生物污染可能是一种重大的健康风险。因此，用于食品和饮料处理的稳定和处理介质无污染是很重要的。这对于之前已经暴露于食品和饮料中的再生介质来说是一个重要的考虑方面。
将两份再生介质样品送至美国爱达荷州博伊西的分析实验室，以表征它们的微生物物质含量。为了进行微生物学分析，将225ml无菌Butterfield’s磷酸盐缓冲稀释水分别加入到25g每种样品(1：10稀释)中，并将两者混合30秒。对于每个测试，将1-ml等份的悬浮液移液到标准琼脂平板上以在所需条件下培养一段时间。计数培养结束时形成的菌落总数。所有方法的检测限为每克固体样品10个菌落形成单位(CFU/g)，或每1ml 1∶10稀释液(0.1g分析样品)1CFU。
用于分析霉菌和酵母的方法遵循美国公共卫生协会的食品微生物检验方法(第4版)。以下所述的用于霉菌和酵母分析的方法将被称为美国公共卫生协会的食品微生物检验方法或“APHA MEF方法”。根据用于霉菌分析和酵母菌分析的APHA MEF方法，将氯霉素(抗生素)加入标准琼脂中，后者在平板中固化，然后将样品稀释液移液并铺展；并在25℃(+/-0.5℃)室温下避光培养5天。在培养结束时对霉菌和酵母菌落进行计数。
遵循美国食品和药物管理局细菌学分析手册第8版的“需氧平板计数”方法进行需氧和厌氧平板计数分析。下面描述的用于需氧和厌氧细菌分析的方法在本文中被称为美国食品和药物管理局细菌学分析手册方法或“USFDA方法”。如果进行需氧细菌分析，则在本文中可将其称为需氧平板的USFDA方法。如果进行厌氧细菌分析，可将其称为厌氧平板的USFDA方法。根据需氧平板的USFDA方法，固化前将样品稀释液移液至标准琼脂(不含氯霉素)并混合，将压板在35℃(+/-1℃)下培养48小时(+/-2小时)(在大气中)。在培养结束时对需氧细菌菌落进行计数。
除了将该压板置于充满二氧化碳的厌氧室中之外，厌氧细菌平板分析采用相同的USFDA方法。更具体地说，在固化前将样品稀释液移液至标准琼脂(不含氯霉素)并混合，然后将该压板在厌氧室(充满二氧化碳)中在35℃(+/-1℃)下培养48小时(+/-2小时)。在培养结束时对厌氧细菌菌落进行计数。
分析结果列于表XIX中。在这两个再生介质样品中，根据分析人员所述，在任何情况下在琼脂生长培养基上都没有观察到单个菌落，该培养基包含含有0.1g分析的粉末样品的浆液。该结果报告为＜10CFU/g，低于测试方法的检测限。换言之，两种再生介质均不含可检测量的需氧或厌氧细菌或霉菌或活酵母。
表XIX.再生介质中报告的微生物物质
工业应用性
本公开的教导可以在工业规模上实施以用于使来自流体稳定和澄清中的废介质再生。特别地，本公开的教导可以在制造其他类型的发酵饮料的啤酒酿造厂或设施中实施，在该发酵饮料中使用二氧化硅稳定介质来稳定蛋白质诱导的冷却雾度。根据本文公开的方法，将来自发酵饮料的稳定或稳定和过滤过程的废介质在氧化环境中加热以形成再生的废(发酵饮料)介质。热处理去除蛋白质和其他有机物质。在热处理之前，可以将废介质收集/积累，通过过滤或离心脱水，并干燥和分散。
在一些实施例中，可以在热处理(加热再生)之前存储废介质。此外，在热处理之前，可以将废发酵饮料介质分离，以获得具有基本均匀的(加或减10％)渗透率的用于热处理的废介质。在其他实施例中，可以根据更宽或更窄的渗透率范围来分离废发酵饮料介质。在一些实施例中，在热处理之前，可以通过稳定介质含量或可提取的化学成分来分离废发酵饮料介质。
干燥过程可以在工业烤箱、盘式干燥器、旋转干燥器或气流干燥器中进行。可以将干燥的物质分散在可控制的温和研磨装置，如研磨扇、锤磨机或针磨机中，以避免过度研磨，或者可以通过筛分装置如离心筛或研磨机和筛子的组合来将其分散。
分散材料的热处理可以在流化炉或回转窑中或者在移动炉排或多炉膛窑中完成。炉和窑的能源可以包括电力、天然气、石油或煤炭。可以使用传统的电炉或电介质炉。在热处理过程中可以加入氧气以外的氧化剂。流化炉可提供实现完全燃烧和除去有机物质(如酵母细胞碎片和吸附的蛋白质)而不使硅胶的孔结构和活性退化所需的必要的氧化环境、温度和停留时间。可用于此目的的流化炉包括闪速煅烧炉和珍珠岩膨胀器。闪速煅烧炉的实例包括FL Smidth销售的流化床反应器或闪速煅烧炉或焙烧炉、Torftech的反应器或Calix的催化闪速煅烧炉。可用于使废稳定和过滤介质再生的珍珠岩膨胀器的实例，包括来自Silbrico，Incon等的常规膨胀器和新开发的膨胀器，例如来自Bublon GmbH的Bublon炉和来自Effective Energy Associates，LLC(现在为Reaction Jets，LLC)的FLLOX膨胀器。如果需要重复使用的话，在热处理之后，将材料冷却、收集和分散。
在一些实施例中，废介质的热处理可以发生在产生废发酵饮料介质的过滤过程的相同制造位置内。在其他实施例中，形成再生介质的热处理可以发生在产生废发酵饮料介质的过滤过程的位置的100英里半径内。
为了进一步降低不需要的物质的溶解度，可以在热再生之前或之后包括酸洗或冲洗过程。为了再利用再生的稳定和过滤介质，可以通过添加适量的新材料来补充再生过程中的任何损失和平衡过滤介质与稳定介质之间的比例不平衡，也可用于改善再生介质的性能。可以通过添加不同渗透率的新过滤介质来调节组合介质的渗透率，从而调节过滤性能。在液体过滤应用中，再生的稳定和过滤介质可以用作主体进料或作为预涂层和主体进料。
除了提供与新介质类似的啤酒稳定和过滤性能之外，本公开的再生介质相对于新介质而言还显著降低了运输成本，大幅减少或消除了购买成本，并且提高了纯度(就可溶性杂质减少而言)，同时保留了微粒稳定和过滤介质的强大的灵活性。由于显著降低了啤酒厂的碳足迹和垃圾填埋场中一次性介质处理的空间要求，这些属性潜在地为制造商和酿造者提供了重大节省，并带来了环境效益。除了这些益处之外，所描述的方法和产物可以以不含结晶二氧化硅的新的和再生的形式生产，这对于开采、处理、运输、啤酒稳定和澄清、再生以及最终(多次使用后)处理或这些材料的交替使用中的职业安全提供了重要益处。改进的再生介质的可提取化学成分使得从粉末化稳定(或稳定和过滤)介质引入到液体中的杂质显著减少。虽然在此仅阐述了某些实施例，但是根据以上描述，替代实施例和各种改进对于本领域技术人员将是显而易见的。这些和其他替代方案应视为是等同的并且在本公开的发明思路和范围内。

Claims (30)

1.用于处理发酵液的无机产品，其特征在于，所述无机产品包含再生二氧化硅稳定化介质，所述无机产品具有45％至165％的再生效率或45％至165％的调整再生效率。
2.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质的质量至少是所述无机产品总质量的约10％。
3.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质的质量至少是所述无机产品总质量的约25％。
4.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质的质量至少是所述无机产品总质量的约50％。
5.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质的质量至少是所述无机产品总质量的约90％。
6.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质的质量至少是所述无机产品质量的约95％。
7.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述无机产品具有75％至165％的再生效率或75％至165％的调整再生效率。
8.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述无机产品进一步包含再生过滤介质，所述再生过滤介质包含再生硅藻土、再生珍珠岩或再生稻壳灰。
9.根据权利要求8所述的无机产品，其特征在于，所述发酵液是生啤酒，所述无机产品用于从所述生啤酒生产第一啤酒滤液，所述第一啤酒滤液的浊度为所述生啤酒的第二啤酒滤液的50-200％，所述第二啤酒滤液是具有相同组成的新介质且以与所述无机产品相同的用量在相同的温度和过滤速率条件下生产的，所述第一和第二啤酒滤液的浊度是在0℃的温度下测量的。
10.根据权利要求9所述的无机产品，其特征在于，所述第一啤酒滤液生产期间的压力升高速率等于或小于所述第二啤酒滤液生产期间的压力升高速率，所述压力升高速率以psig每分钟或毫巴每分钟为单位测定。
11.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述无机产品进一步包括：
一个或多个再生过滤颗粒，
其中所述再生二氧化硅稳定介质和再生过滤颗粒紧密结合，
其中进一步地，所述再生过滤颗粒和所述再生二氧化硅稳定介质在所述无机产品首次用于稳定或过滤过程之前的原始制造过程中紧密结合。
12.根据权利要求11所述的无机产品，其特征在于，所述再生过滤颗粒为再生硅藻土、再生珍珠岩或再生稻壳灰。
13.根据权利要求11所述的无机产品，其特征在于，所述无机产品是再生稳定-过滤介质。
14.根据权利要求13所述的无机产品，其特征在于，所述再生稳定-过滤介质是改性的硅藻土稳定-过滤介质或者Celite Cynergy。
15.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质为二氧化硅干凝胶。
16.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质为水合干凝胶、水合硅胶或含水硅胶。
17.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质为硅凝胶。
18.根据权利要求1所述的无机产品，其特征在于，所述再生二氧化硅稳定介质为沉淀二氧化硅。
19.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，通过BET氮吸收方法，所述无机产品具有至少约50m2/g的比表面积。
20.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，通过BET氮吸收方法，所述无机产品具有至少约100m2/g的比表面积。
21.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，通过BET氮吸收方法，所述无机产品具有至少约250m2/g的比表面积。
22.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，所述无机产品具有约5wt％或更少的烧失量(LOI)。
23.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据EBC提取方法测定，所述无机产品具有小于约10ppm的可溶性砷含量。
24.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据EBC提取方法测定，所述无机产品具有约0.1ppm至约1ppm的可溶性砷含量。
25.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据EBC提取方法测定，所述无机产品具有小于约120ppm的可溶性铝含量。
26.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据EBC提取方法测定，所述无机产品具有小于约80ppm的可溶性铁含量。
27.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据LH方法或其他通过区分方石英与二氧化硅非晶相的方法，所述无机产品具有小于约0.2％的结晶二氧化硅含量。
28.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据APHA MEF方法测定，所述无机产品具有小于每克介质中10个菌落形成单位的活酵母细胞数。
29.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据需氧平板的USFDA方法测定，所述无机产品具有小于每克介质中10个菌落形成单位的细菌数。
30.根据权利要求1或8所述的无机产品，其特征在于，根据APHA MEF方法测定，所述无机产品具有小于每克介质中10个菌落形成单位的霉菌数。
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