DE2327935A1

DE2327935A1 - Verfahren zur behandlung von polyphenole enthaltenden getraenken wie bier

Info

Publication number: DE2327935A1
Application number: DE2327935A
Authority: DE
Inventors: Hans Leven; Reiner Olbrich
Original assignee: Enzinger Union Werke AG
Current assignee: Enzinger Union Werke AG
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1975-01-02

Description

Verfahren zur Behandlung von PoIyphenole enthaltenden Getränken wie Bier

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Polyphenole, wie Gerbstoffe, Anthozyanogene und dgl-, enthaltenden Getränken wie Bier beim Durchfluß durch aus Zellstoff und dgl. faserigem Material bestehenden, kartonartigen Behandlungsschichten, die Polyphenole bindende Stoffe, wie wasserunlösliches Polyvinylpyrrolidon (wasserunlösliches PVP oft auch Polyvinylpolypyrrolidon oder PVPP genannt), zur Eiweißstabilisierung des Getränks durch wenigstens teilweisen Entzug der Polyphenole enthalten sowie auf eine kartonartige Behandlungsschicht als Mittel und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Bierstabilisierung durch selektive Herausnahme von Polyphenolen ist die Anwendung von Kunststoffen, zum Beispiel auch Polyvinylpyrrolidon (PVP) bekannt, wobei besonders das wasserunlösliche PVP zur Getränkebehandlung geeignet ist. Es ist bekannt, die Stabilisierung durch Einschnitten oder Eindosieren von losem Kunststoffpulver in das Getränk vor dessen Fertigstellung zu erreichen und anschließend das Pulver mitsamt den adsorbierten Polyphenolen wieder herauszunehmen, zum Beispiel beim nachträglichen Filtrieren des Getränks. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das eingebrachte Polyvinylpyrrolidon nicht regeneriert und weiter verwendet werden kann, was aber gerade der besondere Vorteil von wasserlöslichem PVP ist. Außerdem ist grundsätzlich der Verbrauch an Adsorptions- . mitteln verhältnismäßig hoch.

Es ist weiter bereits bekannt, wasserunlösliches PVP in kartonartige Spezialbehandlungsschichten einzubringen und das zu stabilisie-

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rende Getränk durch diese Filterschichten hindurchzuleiten. Man verwendet dazu bereits blankfiltriertes Bier, das nun zusätzlich noch .der Sonderbehändlung unterzogen wird, soweit für bestimmte Biersorten die Eiweißstabilisierung erforderlich ist. Üblicherweise wird in den Brauereien heute das Bier nach dem Kieselgur-Anschwemmverfahren filtriert. Dazu werden meist Kieselgur-Anschwemmschichtenfilter benutzt, die für große Durchsatzmengen und hohe DauerIeistungen ausgelegt sind. Sind die Filterschichten erschöpft, werden die Filterpressen geöffnet. Der vorhandene TruJ-stoff-Kieselgurkuchen wird zum Beispiel durch Abspritzen entfernt und die Kieselgur-Trägerschicht weiter verwendet. Das Verfahren der Bierstabilisierung mit Hilfe von wasserunlöslichem PVP enthaltenden Behandlungsschichten hat gegenüber dem Verfahren, nach dem PVP in das Getränk eingerührt oder eindosiert wird, den Nachteil, daß eine eigene Verfahrensstufe mit eigenen Vorrichtungen für das bereits filtrierte Bier vorgesehen werden müssen und auch ein entsprechender Arbeitsaufwand zur Durchführung des Verfahrens erforderlich ist. Von Vorteil ist dagegen der geringe Verbrauch an PVP und darüberhinaus die oftmalige Regenerierbarkeit des eingesetzten, wasserunlöslichen FVP. Getränkebetriebe, die nur verhältnismäßig geringe Getränkemengen stabilisieren wollen, scheuen sich aber vielfach vor der Anschaffung der nötigen Einrichtungen und dem sonstigen Aufwand, den die Stabilisierung mit PVP-haltigen Filterschichten mit sich bringt und verzichten auf die Anwendung der Eiweißstabilisierung mit wasserunlöslichem PVP völlig oder auf dessen so vorteilhafte Regenerierung.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, mit dem auch bei geringerem Bedarf an zu stabilisierendem Bier unter Anwen-

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dung von wasserunlösliches PVP enthaltenden Filterschichten die Regenerierung des eingesetzten PVP möglich ist ohne daß ein doppelstufiges Verfahren und der Einsatz zusätzlicher Filterapparate nötig ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung für das eingangs genannte Verfahren vorgeschlagen, daß auf den polyphenoladsorblerende Stoffe enthaltenden Behandlungsschichten Filterhilfsmittel wie Kieselgur in an sich bekannter Weise zusammen mit der Trübe angeschwemmt und vom FiItrat die erste bis zu einem vorbestimmten Erschöpfungsgrad der polyphenoladsorbierenden Stoffe anfallende Teilmenge von dem anschließend noch bis zum Ende der Filtration erzielten FiItrat abgesondert und als eigene Getränkesorte weiter verarbeitet wird. Dadurch wird ermöglicht, daß ohne zusätzlichen apparativen Aufwand das Bier zunächst filtriert und dann gleich stabilisiert wird. Nach Erschöpfung des PVP geht die Filtrierung weiter und das dann anfallende Bier findet als normales, unstabilisiertes Bier Verwendung. Die Trägerschichten können nach Ende der Filtration wie üblich von der angeschwemmten Kieselgur-Trubschicht befreit und dann weiterhin als normale Kieselgur-Trägerschicht verwendet werden oder die gereinigte Trägerschicht kann in bekannter Weise mittels NaOH-Lösung durchgespült werden, wobei das in der Schicht enthaltene, wasserunlösliche PVP regeneriert wird. Eine derart regenerierte Schicht kann erneut zur Herstellung von stabilisiertem Getränk Verwendung finden und immer wieder bis zum Unbrauchbarwerden der Trägerschicht regeneriert werden. Es entfällt eine eigene Filtriervorrichtung und der Einsatz von speziellen Stabilisierungsschichten. Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß bis zur praktischen Erschöpfung der polyphenoladsorbierenden Stoffe zwei oder

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mehr Fraktionen unterschiedlich stark stabilisierten Getränkes gewonnen, abgesondert und für sich neben dem anschließend noch bis zum Ende der Filtration erzielten Filtratt als eigene Getränkesorten weiter verarbeitet werden. Dadurch können auch mehrere FRaktionen unterschiedlich' stark stabilisierten Getränkes gewonnen werden, wobei nur in Abhängigkeit vom jeweils erreichten Stabilislerungsgrad des Bieres auf einen separaten Sammeltank für eine eigene Getränkesorte umgeschaltet werden muß.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine kartonartige Behandlungsschicht vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine bekannte, aus Filterfasern wie Zellstoff bestehende, dauerhafte Kieselgur-Trägerschicht hoher Durchlässigkeit, die einen zusätzlichen Gehalt von 5 % bis zu 40 % an wasserunlöslichem PVP aufweist. Ist das wasserunlösliche PVP durch die Eiweißstabilisierung erschöpft, behält eine solche Schicht noch lange Zeit ihre volle Wirksamkeit als Kieselgur-Trägerschicht, so daß bei einer solchen Schicht nacheinander sowohl filtriertes als auch stabilisiertes Getränk und dann nur filtriertes Getränk gewonnen werden kann.

Gemäß der Erfindung wird zur Durchführung der Verfahren mittels Schichtenfilter und diesem vorgeschalteten Kieselgur-Dosiergerät vorgeschlagen, daß die FiItratfortleitung des mit Behändlungsschichten, die polyphenoladsorbierende Stoffe aufweisen, bestückten Schichtenfilters mit wenigstens zwei getrennten Vorratstanks flir die fertig behandelten Getränke in Verbindung steht und jede Verbindungsleitung mit einem eigenen Ventil absperrbar ist. Dadurch können die unterschiedlichen Fraktionen bei der Bearbeitung des Getränkes für sich gesammelt und weiter verwendet werden.

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Hierzu wird weiter vorgeschlagen, daß die Ventile der Verbindungsleitungen fernschalt- oder steuerbar sind, wobei die Um- bzw. Weiterschaltung zeit- oder qualitätsabhängig erfolgen kann. Dadurch kann, unabhängig von einer Bedienungsperson, aufgrund des Zeitablaufes oder aufgrund gewisser Qualitätsmerkmale die Umschaltung auf verschiedene Fraktionen erfolgen-.

Gemäß der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß wenigstens eine Anschlußleitung des Kieselgur-Schichtenfilters mit einem Vorratsbehälter für NaOH-Lösung durch eine Druckleitung verbunden und ein Anschluß für die Frischwasserzuleitung vorgesehen ist. Dadurch ist gewährleistet, daß der Kieselgur-Anschwemmfilter regeneriert werden kann, ebenso wie das seither nur bei den zusätzlich aufgestellten Filtergeräten, mit denen allein die Stabilisierung des Getränkes erfolgte, der Fall war.

Auf der Zeichnung ist ein. Mittel und eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren beispielsweise und schematisch dargestellt. Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Filterschicht vergrößert und in axonometrischer Darstellung, Figur 2 zeigt das Schema einer solchen Behandlungsvorrichtung. Mit 1 ist, etwas vergrößert, das Bruckstück einer kartonartigen Behändlungsschicht 1 dargestellt. Die Behandlungsschicht 1 dient als Kieselgur-Trägerschicht; sie hat für Flüssigkeit eine hohe Durchlässigkeit; die angeschwemmte Kieselgur wird auf ihrer Oberseite la als Filterkuchen 2 angeschwemmt und nimmt in bekannter Weise auch die Trubstoffe auf, während die Schicht nach und nach an Dicke gewinnt. Ist die maximale Dicke der Kieselgur-Anschwemmschicht 2 ebeneο erreicht wie der maximal zulässige Filterdifferenzdruck, dann wird öer angeschwemmte Kuchen 2 von der dauerhaf-

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ten Oberfläche la entfernt und eine neue Filtrierung kann erfolgen. Im Inneren der Kieselgur-Trägerschicht 1 befinden sich gemäß der Erfindung außer den Üblichen Filterfasern Ib Einlagerungen Ic, die aus wasserunlöslichem PVP, vielfach auch PVPP genannt, bestehen. Der GEhalt an diesem Material beträgt bis zu 40 %. Das in Richtung des Pfeiles ^a einströmende Getränk wird also zunächst filtriert und läßt die Trubstoffe in dem Filterkuchen 2 zurück. Dann tritt das bereits filtrierte Getränk durch die Kieselgur-Trägerschicht 1 hindurch, kommt dort mit dem wasserunlöslichen PVP in Berührung, wobei Polyphenole adsorbiert werden und tritt dann in Richtung des Pfeiles ^b sowohl filtriert als auch stabilisiert aus der hinteren Fläche der Trägerschicht 1 aus.

In Figur 2 ist die Bierzuleitung mit 4, das Kieselgur-Dosiergerät mit 5* der Kieselgur-Schichtenfilter mit 6 und die Lagertanks für das behandelte Getränk mit 7> 8 und 9 bezeichnet. Hinter dem Kieselgur-Dosiergerät 5 ist die Bierleitung mit 4a, hinter dem Schich-

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tenfilter/mit 4b und die Zuleitungen zu den einzelnen Lagertanks 7, 8, 9 sind mit Ja, 8a, 9a bezeichnet. Außerdem ist vor und hinter dem Kieselgur-Schichtenfilter 6 eine Regenerierungseinrichtung 10 vorgesehen. Sie besteht im wesentlichen aus einem Behälter 10a flir NaOH-Lösung, einer Umwälzpumpe 10b, einer Druckleitung 10c, einer Rtickleitung 1Od, einer Ableitung 1Oe und einer Wasser zuleitung 1Of. Die hand- und fernsteuerbaren Ventile sind mit 11a bis 11k bezeichnet. Ein Regel- oder Steuergerät 12 kann vorgesehen sein, das zeitabhängig eine Um- bzx*. Schaltung der Ventile 11a bis lic vornimmt oder dieselbe Ventilumstellung oder Weiterschaltung nach Maßgabe eines Sensors 12a bewirkt, der seinerseits auf den Polyphenolgehalt oder auf die Farbe des Getränkes oder dgl. anspricht. Das bei

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4 zuströmende Bier erhält durch das Dosiergerät 5 eine entsprechende Menge Kieselgur zudosiert, gelangt dann über die Leitung 4a bei geöffnetem Ventil lld und geschlossenem Ventil He in den Kieselgur-Schichtenfilter 6. Dort erfolgt, wie im Zusammenhang mit Figur 1 dargestellt, die Filtrierung des Bieres und gleichzeitig die 2iweißstabilisierung durch Herausnahme von Polyphenolen. Das filtrierte und stabilisierte Bier verläßt den Kieselgur-Anschwemmfilter 6 durch die Leitung 4b und gelangt bei geschlossenen Ventilen Ilk, Hb, Hc und geöffnetem Ventil Ha in den Vorratstank 7· Das zu Deginn des Filtriervorganges anfallende Bier ist sehr scharf stabilisiert, das heißt es enthält praktisch keine Polyphenole. Die Schärfe der Stabilisierung nimmt Jedoch langsam aber laufend ab; auch das laufend etwas weniger stabilisierte Getränk gelangt in den Tank 7. Dort erfolgt der Ausgleich zwischen dem scharf und dem weniger scharf stabilisierten Bier zu einem für die jeweilige Getränkesorte erwünschten Mittelwert. Ist die Stabilisierungswirkung praktisch abgeklungen, kann gemäß der Erfindung noch verhältnismäßig lange ohne Änderungen am Filtergerät die Weiterfiltrierung des Bieres erfolgen, allerdings ohne Stabilisierung. Dieses Bier wird dann zurri Beispiel in den Vorratstank 9 geleitet, wobei die Ventile Ha und Hb geschlossen sind; Ventil He ist geöffnet. Es werden also während eines Filtriervorganges zwei Fraktionen Bier gewonnen, nämlich ein stabilisiertes Bier, das in den Vorratsbehälter 7 und ein nicht stabilisiertes Bier, das in den Vorratsbehälter 9 gelangt. In ganz derselben Art und Weise können auch mehr als zwei Fraktionen, zum Beispiels drei Fraktionen, gewonnen werden, weil dann zum Beispiel im Vorratstank 7 verhältnismäßig geringe !".engen hochstabilisiertes Bier, im Vorratstank 8 mittelmäßig

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stabilisiertes Bier und im Tank 9 eine entsprechend größere Menge unstabilisiertes Bier anfällt.

Die Umschaltung kann dabei von Hand nach entsprechender Kontrolle des durchfließenden bzw. angesammelten Bieres erfolgen. Es können dafür jedoch auch automatische Umschalteinrichtungen vorgesehen werden, wobei über ein Steuergerät 12, evtl. im Verein mit einem Sensor IPa, die Umschaltung der Ventile 11a bis lic bewirkt wird. Die Umschaltung dieser Ventile 11a bis lic kann jedoch auch zeitabhängig, nach Maßgabe gewonnener Erfahrungen, durch das Steuergerät. 12 oder auch von Hand erfolgen. Das in den Behältern 7 und 8 befindliche, verschieden stark stabilisierte Bier läßt sich dann, entsprechend den verschiedenen Ilaltbarkeitserwartungen, unterschiedlich bezeichnen und vertreiben. Ist schließlich auch der Filtriervorgang beendet, wird der Schichtenfilter 6 in bekannter Weise geöffnet; die angeschwemmten Kuchen werden abgenommen; der Filter wird gereinigt und sterilisiert.

Die hierfür erforderlichen Anschlüsse von Dampf und Wasser sind nicht besonders eingezeichnet. Soll aber nicht nur der Einsatz des Filters 6 für eine neue Filtration wieder hergestellt werden, auch das ist selbstverständlich in bekannter V/eise ohne weitere Maßnahnen möglich, sondern soll auch die Fähigkeit der Filtereinrichtung zum Stabilisieren des Getränkes wieder hergestellt werden, dann muß zusätzlich eine Regenerierung der Filterschichten erfolgen. Zu diesem Zweck ist die Zuleitung 4a zum Kieselgur-Schichtenfilter 6 über die Leitungen 10c, 1#Ö mit der Regenerierungsvorrichtung 10 verbunden. In einem Behälter 10a ist NaOH-Losung bevorratet, die durch eine Pumpe 10b bei geöffneten Ventilen He, Ilk, Hi und geschlossenen Ha, Hb, Hc, Hd durch den Schichten-

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filter 6 hindurchgepumpt wird. Is; die Lösung verbraucht, wird
sie liber die Leitung 1Oe v/eggeführt und über die leitung 1Of wird bei geöffnetem Ventil Hf V/asser durch den Schichtenfilter hindurchgefiihrt bis die letzten Reste der NaOH-Lösung entfernt sind. Dann erfolgt, falls erforderlich, die Sterilisierung. Jedenfalls ist der Kieselgur-Anschwenmfilter nach dieser Vorbereitung nicht nur für eine neue Filtration, sondern auch ftir eine neue Stabilisierung von Bier einsatzbereit.

Auch kleinere Brauereien können mit den ohnehin wohl stets vorhandenen Kieselgur-Schichtenfiltern nach dem neuen Verfahren ohne zusätzliche Anschaffung eines Spezialschichtenfliters nebenbei, das heißt neben dem normalen Filtrationsvorgang, für spezielle Zwecke stabilisiertes Bier gewinnen.

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Claims

Patent a ns prüche

Verfahren zur Behandlung von Polyphenole, wie Gerbstoffe, Anthozyanogene und dgl. enthaltenden Getränken wie Bier beim Durchfluß durch aus Zellstoff und dgl. faserhaltigen Material bestehende, karto.nartige Behandlungsschichten, die polyphenoladsorbierende Stoffe, wie wasserunlösliches Polyvinylpyrrolidon (wasserunlösliches PVP) zur Eiweißstabilisierung des Getränkes durch wenigstens teilweisen Entzug der Polyphenole enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß auf den polyphenoladsorbierenden Stoffe enthaltenden Behandlungsschichten Filterhilfsmittel, wie Kieselgur, in an sich bekannter Weise zusammen mit der Trübe angeschwemmt und vom Filtrat die erste bis zu einem vorbestimmten Erschöpfungsgrad der polyphenoladsorbierenden Stoffe anfallende Teilmenge von dem anschließend noch bis zum Ende der Filtration erzielten Filtrat abgesondert und als eigene Getränkesorte weiter verarbeitet wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zur praktischen Erschöpfung der polyphenoladsorbierenden Stoffe zwei oder mehr Fraktionen unterschiedlich stark stabilisierten Getränkes gewonnen, abgesondert und für sich neben dem anschließend noch bis zum Ende der Filtration erzielten Filtrats als eigene Getränkesorten weiter verarbeitet werden.

J5.) Kartonartige Behandlungsschicht als Mittel zur Durchführung der Verfahren nachjden Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine bekannte, aus Filterfasern wie Zellstoff (Ib) bestehende, dauerhafte Kieselgur-Trägerschicht (1) hoher Durchlässigkeit

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von 5 %
die einen zusätzlichen Gehalt/bis zu 40 % an wasserunlöslichem

PVP (Ic) aufweist.

4.) Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 mittels Schichtenfilter und diesem vorgeschalteten Kieselgur-Dosiergerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtratfortleitung (4b) des mit Behandlungsschichten (1) die polyphenoladsorbierenden Stoffe (Ic) aufweisen, bestückten Schichtenfilter (6), mit wenigstens zwei getrennten Vorratstanks (7 bis 9) für die fertig behandelten Getränke in Verbindung steht und jede Verbindungsleitung (7a bis 9a) mit einem eigenen Ventil (lla bis lic) absperrbar ist.

5·) Vorrichtung uach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (lla bis lic) der Verbindungsleitungen (7a bis 9a) fernschalt- oder steuerbar"sind, wobei die Um- bzw. Weiterschaltung zeit- oder qualitätsabhängig erfolgen kann.

6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Anschluß leitung (4a) d,es Kieselgur-Schichtenfilters (6) mit einem Vorratsbehälter (10) für NaOH-Lösung durch eine Druckleitung (lOc) verbunden und ein Anschluß für die Frischwasserzuleitung (1Of) vorgesehen ist.

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