DE19831946A1

DE19831946A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Filtrierbarkeit von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19831946A1
Application number: DE1998131946
Authority: DE
Inventors: Elke Brett
Original assignee: E Begerow GmbH and Co
Current assignee: E Begerow GmbH and Co
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2000-02-03
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: DE19831946B4

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung der Filtrierbarkeit von Flüssigkeiten, insbesondere von Getränken wie Bier und Wein, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden beschrieben. Das Verfahren sieht vor, die zu bestimmende Flüssigkeit unter konstant gehaltenem Durchfluß durch einen Meßfilter bestimmter Porengröße zu pressen, bis ein festgelegter Verblockungsgrad am Meßfilter erreicht ist. Die bis dahin durch das Meßfilter hindurchgetretene Flüssigkeitsmenge wird als Maß für die Filtrierbarkeit verwendet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Filtrierbarkeit von Flüssigkeiten, insbesondere von Ge tränken, und schließt auch eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung ein.

Bei der Getränkeherstellung hat die Filtration eine wichtige Bedeutung. Ein Spektrum von groben bis feinen Vorfiltrationen, beispielsweise Kieselgurfiltration, PVPP (Polyvinylpyrroli don)-Filtration, Trapfiltration, Schichtenfiltration und Ker zenfiltrationen (meistens Tiefenfilterkerzen), bis zur siche ren Sterilfiltration mit prüfbaren Membranfilterkerzen, die mit unterschiedlichen Porengrößen von 0,22 µm, 0,45 µm und 0,65 µm erhältlich sind, stehen dem Anwender zur Lösung seiner Filtrationsaufgaben zur Verfügung.

Im Getränkeabfüllbereich werden vorwiegend Vorfilterkerzen und Endfilterkerzen eingesetzt. Verursacht durch mehrere Einfluß faktoren schwankt die Filtrierbarkeit der Flüssigkeiten, wor aus unterschiedliche Standzeiten der Filterkerzen resultieren. Bei geringer Standzeit der Filterkerzen, vor allem bei Mem branfilterkerzen, können die Betriebs- und Materialkosten sehr hoch sein. Dazu kommen noch Folgekosten für Spülungen mit ihrem hohen Wasser- und Stromverbrauch, Unterbrechungen in der Abfüllung, Personalkosten usw.

Eine Bestimmung der Filtrierbarkeit von Flüssigkeiten vor Durchführung der Filtration ist daher eine Maßnahme von großer wirtschaftlicher Bedeutung, weil diese Bestimmung die Einlei tung von Maßnahmen zur Verbesserung der Filtrierbarkeit der Flüssigkeiten ermöglicht.

Zur Bestimmung der Filtrierbarkeit von Bier ist der Membran filtertest nach Esser bekannt (MEBAK Analysenbuch, Bd. 2, 1979). Hierbei wird auf 0°C abgekühltes Bier unter isobaren Bedingungen durch ein Membranfilter filtriert. Die anfallende Filtratmenge wird dabei periodisch ermittelt und daraus eine Kennzahl errechnet, die als Vergleichswert für die Filtrier barkeit dient. Dieser Test setzt aber eine stationäre Labor einrichtung voraus und erlaubt daher keine Vor-Ort-Bestimmung. Die gezogene Probemenge von nur 200 ml hat hinsichtlich der. Filtrierbarkeit nur eine geringe Aussagekraft, wobei der Ort der Probenahmen und deren Zeitpunkt das Resultat der Bestim mung ganz wesentlich beeinflussen. Mehrfachbestimmungen sind daher vorzunehmen, um überhaupt zu brauchbaren Mittelwerten zu gelangen. Schon eine Doppelbestimmung dauert aber etwa 40 min. Die Methode ist zeitaufwendig, und die volumetrische Bestim mung der Filtratmenge mittels Meßzylinder ist ungenau. Die Bestimmung der Filtratmenge durch Wiegen in Intervallen von einer vollen Minute ist zwar genauer, jedoch ebenfalls sehr Zeit- und arbeitsintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Verfahrensdurchführung geeignete Vorrichtung anzuge ben, welches bzw. welche ortsungebunden einsetzbar ist, eine schnelle Bestimmung der Filtrierbarkeit ohne Vornahme von Doppelbestimmungen ermöglicht und das bzw. die zu aussagefähi gen Bestimmungsergebnissen führt.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im An spruch 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen 2 und 3 hervor, während im Anspruch 4 eine vorteilhafte Vor richtung angegeben ist.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 wird die zu bestimmende Flüssigkeit unter konstant gehaltenem Durchfluß durch ein Meßfilter bestimmter Porengröße gepreßt, bis ein festgelegter Verblockungsgrad (VG) am Meßfilter er reicht ist, worauf die bis dahin durch das Meßfilter hindurch getretene Flüssigkeitsmenge als Maß der Filtrierbarkeit ver wendet wird. Dieses Verfahren läßt sich ortsungebunden einset zen und arbeitet bei der Temperatur, welche die hinsichtlich ihrer Filtrierbarkeit zu bestimmende Flüssigkeit zum Zeitpunkt der Probenahme aufweist, d. h. ein Abkühlen einer Probemenge auf 0°C ist nicht erforderlich. Da der festgelegte Ver blockungsgrad am Meßfilter erst nach einiger Filtrationszeit auftritt, bezieht sich das Resultat der Bestimmung auf eine vergleichsweise große Flüssigkeitsmenge, so daß die Bestim mungsergebnisse eine hohe Aussagekraft über die Filtrierbar keit haben.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens läßt sich der Ver blockungsgrad (VG) gemäß der Gleichung

ermitteln, in welcher die beiden Drücke am Anfang und am Ende der Messung die vor dem Meßfilter gemessenen Werte (mbar) sind. Die filtrierte Menge ist das Maß der Filtrierbarkeit, je größer die filtrierte Menge ist, desto besser ist die Fil trierbarkeit bei nahezu gleichem Verblockungsgrad.

Gemäß Anspruch 3 wird jeweils aus einer Teilmenge zu bestim mende Flüssigkeit abgezogen, unter nach Maßgabe der zunehmen den Verblockung des Meßfilters zunehmenden Druck gesetzt und über eine Druckerfassung und ggf. Durchflußmengenerfassung zum Meßfilter geleitet.

Eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist im Anspruch 4 angegeben.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens und der Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der bei gefügten Prinzipzeichnung hervor.

Eine ausreichend große Teilmenge von beispielsweise etwa 5 l einer zu filtrierenden, aber zuvor bezüglich ihrer Filtrier barkeit mittels der Vorrichtung zu bewertenden Flüssigkeit wird über einen verschließbaren Befüllstutzen 1 in einen Be hälter 2 eingefüllt.

Der Behälter 2 ist über eine an seinen Flüssigkeitsraum ange schlossene Flüssigkeitsleitung 3 mit einem auf seiner Zulauf seite zu einem Meßfilter 4 dichten Meßfilterhalter 5 verbun den. Der Meßfilterhalter 5 hält auswechselbar den als Flach filter mit etwa 12,5 cm² effektiver Filterfläche ausgebildeten Meßfilter 4. In der Flüssigkeitsleitung 3 befindet sich ein Ventil 6 und diesem nachgeschaltet eine Verdrängerpumpe 7, beispielsweise eine Membranpumpe. Zwischen der Pumpe 7 und dem Meßfilterhalter 5 befindet sich ein Druckmesser 8, welcher die Pumpe 7 bei Erreichen eines bestimmten Enddrucks p_Ende abschal tet.

Die Meßfiltration beginnt mit dem Öffnen des Ventils 6 und dem Starten der Pumpe 7, welche die aus dem Behälter 2 zulaufende Flüssigkeit zum Meßfilter 4 fördert. Die Pumpe 7 sorgt dafür, daß während der Dauer der Meßfiltration die Flüssigkeit unter konstant gehaltenem Durchfluß durch das Meßfilter 4 gedrückt wird und nach Durchsetzen desselben in eine Flüssigkeitsvor lage 9 abgegeben wird. Der Anfangsdruck p_Anfang vor dem Meßfil ter 4 wird registriert. Mit zunehmender Meßfiltrationsdauer nimmt der Druck vor dem Meßfilter infolge zunehmender Ver blockung desselben zu.

Wenn der Druckmesser 8 die Pumpe 7 bei Erreichen des vorgege benen Enddrucks p_Ende abgeschaltet hat, wird die Durchflußmenge festgestellt, entweder über einen zusätzlich vor dem Meßfilter 4 anzuordnenden Summenzähler oder über Meßzylinder aus der Vorlage 9. Nach Beendigung der Meßfiltration wird restliche Flüssigkeit aus dem Behälter 2 und den angeschlossenen Strö mungswegen durch einen an die Flüssigkeitsleitung 3 ange schlossenen Entleerungsstutzen 10 entleert.

Die Auswertung der Messung erfolgt über die eingangs angege bene Ermittlung des Verblockungsgrades VG und die durch das Meßfilter 4 hindurchgetretene Flüssigkeitsmenge. Diese Flüs sigkeitsmenge ist als Maß der Filtrierbarkeit anzusehen. Je größer die bei der Messung bei etwa gleichem Verblockungsgrad angefallene Flüssigkeitsmenge ist, desto besser ist die Fil trierbarkeit.

Für die praktische Auswertung der Messung kann man unter den vorstehend angegebenen Verhältnissen die Meßergebnisse für Bier mit einem VG von 70% unter Verwendung eines Membran flachfilters von 0,45 µm Porengröße in folgende drei Gruppen einteilen:
Gruppe 1: Flüssigkeitsmenge < 2,8 l - gut filtrierbar
Gruppe 2: Flüssigkeitsmenge 1,8 bis 2,7 l - mittelmäßig filtrierbar
Gruppe 3: Flüssigkeitsmenge < 1,7 l - schlecht filtrierbar

Ein Verfahren zur Bestimmung der Filtrierbarkeit von Flüssig keiten, insbesondere von Getränken wie Bier und Wein, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden beschrie ben. Das Verfahren sieht vor, die zu bestimmende Flüssigkeit unter konstant gehaltenem Durchfluß durch ein Meßfilter be stimmter Porengröße zu pressen, bis ein festgelegter Ver blockungsgrad am Meßfilter erreicht ist. Die bis dahin durch das Meßfilter hindurchgetretene Flüssigkeitsmenge wird als Maß für die Filtrierbarkeit verwendet.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Filtrierbarkeit von Flüssig keiten, insbesondere Getränken, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bestimmende Flüssigkeit unter konstant gehaltenem Durchfluß durch ein Meßfilter bestimmter Porengröße gepreßt wird, bis ein festgelegter Verblockungsgrad (VG) am Meßfilter erreicht ist, worauf die bis dahin durch das Meßfilter hin durchgetretene Flüssigkeitsmenge als Maß der Filtrierbarkeit verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verblockungsgrad (VG) gemäß der Gleichung
in welcher die beiden Drücke (mbar) am Anfang und am Ende der Messung die vor dem Meßfilter gemessenen Werte sind, ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aus einer Teilmenge zu bestimmende Flüssigkeit abgezogen, unter nach Maßgabe der zunehmenden Verblockung des Meßfilters zunehmenden Druck gesetzt und über eine Druckerfassung und ggf. Durchflußmengenerfassung zum Meßfilter geleitet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (2) zur Aufnahme der Teilmenge vorgesehen ist, der über eine Flüs sigkeitsleitung (3) mit einem auf der Zulaufseite zum Meßfil ter (4) dichten Meßfilterhalter (5) verbunden ist, wobei sich in der Flüssigkeitsleitung (3) ein Ventil (6), eine Verdrän gerpumpe (7) und ein Druckmesser (8), welcher die Pumpe (7) bei Erreichen eines eingestellten Enddrucks abschaltet, sowie ggf. ein Durchflußmengenmesser befinden.