DE10048205A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Filtration von Fluiden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Genussmittelherstellung, umfassend einen Filter, welcher Filtermittel und/oder Filterhilfsmittel umfasst. Dabei umfasst das Filtermittel und/oder das Filterhilfsmittel, durch welches das zu filtrierende Fluid hindurchgeleitet wird, Bastfasern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Genussmittelherstellung, insbesondere für die Bierherstellung, umfassend einen Filter, welcher Filtermittel und/oder Filterhilfsmittel umfasst.

Bekannt ist es in Vorrichtungen zur Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Ge­ nussmittelherstellung, als Filter (hilfsmittel) Kieselgur zu verwenden. Unter Kieselgur versteht man die Fossilien einzelliger Kieselalgen aus Siliziumdioxid. Hierbei werden Feinguren, Mittelguren und Grobguren unterschieden. Überwiegend kommen die Gu­ ren in sogenannten Anschwemmfiltern zum Einsatz. Dabei wird das Filterhilfsmittel, hier z. B. Kieselgur, auf ein Filtermittel angeschwemmt und so ein Filterkuchen gebil­ det. Das Filtermittel kann beispielsweise ein Drahtnetz, ein feingelochtes Blech, etc. sein. Oft wird, bevor mit der eigentlichen Filtration begonnen wird, eine Voran­ schwemmung durchgeführt und während der Filtration weiter Kieselgur dosiert zuge­ führt.

Ein Nachteil besteht in der problematischen Entsorgung des Kieselgurschlamms nach der Filtration. Alleine in der Bundesrepublik Deutschland fallen im Brauereiwesen jährlich mehrere 10000 t Kieselgurschlamm an. Die Möglichkeiten einer Entsorgung sind begrenzt und/oder sehr kostspielig. Auch eine Regeneration durch, z. B. Erhitzen oder chemische Behandlung, ist nur begrenzt möglich, da hierbei die Qualität des Ausgangsmaterials bzw. die Größe der Kieselgurpartikel nicht wieder erreicht wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass über die gesundheitliche Gefährdung durch Kieselgur Unklarheit besteht.

Weiterhin bekannt ist der Einsatz von Zellulosefasern oder Zelluloseschichten in der Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Genussmittelherstellung. Dazu zählen Baumwoll- und Holzfasern, deren Einsatz in einem Filter bekannt sind.

Weiterhin sind auch Kombinationen von Zellulosefasern mit Polyäthylenfasern, α- Aluminiumoxid hoher Reinheit oder PVPP bekannt.

Baumwollfasern entstammen den Samenhaaren der Baumwollpflanze. Sie bestehen fast ausschließlich aus Zellulose und verschwindend geringen Anteilen von Hemizel­ lulose und Pektin.

Bei der Verwendung in Anschwemmfiltern hat sich hierbei gezeigt, dass der Filterku­ chen nur eine unzureichende Stabilität gegenüber Druckstößen aufweisen kann. Die­ se Druckstöße können zu Rissen in dem Filterkuchen führen, die ein ordnungsgemä­ ßes Funktionieren des Filters verhindern.

Bei Einsatz von Filterschichten aus Baumwoll- oder Zellulosefasern stellt sich die Handhabung mit derartigen Schichten umständlich dar.

Die Verwendung von Baumwoll- oder Zellulosefasern in Filtern führt im Vergleich zur Verwendung von Kieselgur zu einer deutlich schnelleren Verstopfung des Filters. Dies beruht auf einer mechanischen Instabilität der Fasern, welche nach mehreren Zyklen von Filtration und Regeneration auftreten. Dies verhindert einen entsprechend hohen Fluiddurchsatz, wie er in der heutigen Lebens- und/oder Genussmittelherstellung üb­ lich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Genussmittelherstellung, insbesondere für den Einsatz in der Bierherstellung zu schaffen, welches in der Entsorgung der Fil­ trationsrückstände unproblematisch ist, einen hohen Fluiddurchsatz gewährleistet und unempfindlich gegenüber Druckstößen ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genann­ ten Art gelöst, wenn die Filtermittel und/oder Filterhilfsmittel Bastfasern umfassen.

Bei Bastfasern (Sklerenchymfasern) sind je nach Faserart Hemizellulosen und Pekti­ ne in unterschiedlich hohen Konzentration als wesentliche chemische Bestandteile neben der Zellulose strukturbestimmend am Aufbau der Bastfaser beteiligt. Weiterhin besitzen sie Lignin als Strukturbaustein. Bastfasern sind in Pflanzen in Form von Faserbündeln in z. B. Blättern, Sprossachsen oder Früchten als Stützfasern enthalten. Im Vergleich zu Baumwollfasern sind die Zellwände der Zellen der Bastfasern dicker, wodurch die Zellstruktur und damit die gesamte Faser verstärkt wird.

Ein Vorteil der Verwendung von Bastfasern im Filter ist, dass Bastfasern ein nach­ wachsender und sich damit nicht erschöpfender Rohstoff sind.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es sich um ein organisches Material handelt, welches problemlos entsorgt, z. B. kompostiert, werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von Bastfasern in Filtern liegt darin, dass Bastfasern eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweisen. Dies ist für die Stabilität des Filters oder des Filterkuchens förderlich.

Ein Vorteil der Erfindung besteht in der Verwendung von Bastfasern im Filtermittel, z. B. in Form von Netzen oder Geweben. Dabei kann die hohe mechanische Festigkeit der Bastfasern vorteilhaft eingesetzt werden. Jedoch auch die Verwendung von be­ kannten Metallnetzen oder Blechen ist möglich.

Der Einsatz von Bastfasern im Filterhilfsmittel ist von großem Vorteil, da die Bastfa­ sern die Stabilität und Stärke sowie die Porosität des Filterkuchens verbessern.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Filter ein An­ schwemmfilter ist. Solche Filter sind in der Handhabung und Automatisierung ver­ gleichsweise einfach.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Filter ein Schichtenfilter ist. Die hohe Strapazierfähigkeit der Bastfasern und die große mögliche Länge der Bastfaserstücke erlauben die Herstellung einer mechanisch robusten Fil­ terschicht.

Als Bastfasern können hierbei Fasern aus Brennnesseln, Flachs, Hanf, Jute, Kenaf, Miscanthus, Ramie, Manilahanf, Sisalagave, Kokos oder Hopfen gewonnen werden.

Die Fasern der verschiedenen Pflanzen können jeweils verschiedene spezifische Vorteile für die Herstellung eines Filters beinhalten.

Eine vorteilhafte Weiterführung der Erfindung besteht darin, Bastfasern mit verschie­ denen Längen zu verwenden. Hierbei haben vergleichsweise lange Faserstücke die Aufgabe, den Filter oder den Filterkuchen mechanisch zusammenzuhalten und ihn gegenüber Druckstößen unempfindlich zu machen. Die vergleichsweise kurzen Fa­ serstücke haben die Aufgabe der Filtratoptimierung.

Besonders vorteilhaft ist hierbei die Verwendung von Fasern mit einer bimodalen Längenverteilung (Faserstücke mit im Wesentlichen zwei Längen). Hierbei können die Fasern mit vergleichsweiser großer Länge im Hinblick auf die mechanischen Eigen­ schaften des Filters oder des Filterkuchens hin optimiert werden. Die kurzen Faser­ stücke können im Hinblick auf die Filtrierbarkeit optimiert werden.

Die Fasern oder Faserbündel werden aus den ursprünglichen Pflanzen durch be­ kannte Faseraufschlussverfahren gewonnen. Dieser Faseraufschluss beinhaltet in der Regel eine Röste, z. B. Feldröste (Liegenlassen des Ernteguts nach dem Abschnei­ den) oder Wasserröste (Einlegen von Pflanzen oder Pflanzenteilen in Wasser). Um weiter die Fasern von den Holzteilen zu trennen, werden die Pflanzenteile gebrochen, gezogen oder gerissen. Andere bekannte Verfahren sind der Dampfaufschluss, das Ultraschallverfahren oder ein chemischer Aufschluss.

Vor oder nach diesen Aufschlussverfahren können die Pflanzenteile, Faserbündel oder Fasern durch Zerschneiden, Schreddern, Mahlen oder beliebige andere mecha­ nische Verfahren in die gewünschte Länge, z. B. zwischen 100 µm-300 µm, oder auch kleiner oder größer, gebracht werden. Dabei kann eine pulverartige Form er­ reicht werden.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Genussmittelher­ stellung, insbesondere bei der Herstellung von Bier, umfassend einen Filter, welcher Filtermittel und/oder Filterhilfsmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Fil­ termittel und/oder Filterhilfsmittel Bastfasern umfassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtermittel und/oder Filterhilfsmittel im Wesentlichen aus Bastfasern bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter­ mittel und/oder Filterhilfsmittel ausschließlich aus Bastfasern bestehen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Anschwemmfilter ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ein Schichtenfilter ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern Brennnesselfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Jutefasern, Kenaffasern, Miscanthusfasern, Ramiefasern, Manilahanffasern, Sisalagavefasern, Kokosfasern oder Hopfenfasern umfassen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern im Filterhilfsmittel verschiedene Längen zwischen wenigen Mikrome­ tern bis zu einigen Millimetern haben.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern im Filtermittel verschiedene Längen bis zu einigen Dezimetern haben.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern eine bimodale Längenverteilung haben.

10. Verfahren zur Filtration von Fluiden in der Lebens- und/oder Genussmittelherstel­ lung, insbesondere bei der Herstellung von Bier, dadurch gekennzeichnet, dass das zu filtrierende Fluid durch Filtermittel und/oder Filterhilfsmittel, welche Bastfasern beinhalten, hindurchgeleitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bastfasern in einem Anschwemmfilter angeschwemmt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Bastfasern in einem Anschwemmfilter vorangeschwemmt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Bastfasern während der Filtration angeschwemmt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Filtration Schichten, welche Bastfasern beinhalten, verwendet werden.