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Vorrichtung zur Verringerung des Alkoholgehaltes alkohol-
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haltiger Getränke.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verringerung des Alkoholgehaltes
vergorener und anderer alkoholhaltiger Getränke mittels mindestens einer Trenn-Membran.
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Die Herstellung alkoholhaltiger Getränke, insbesondere solcher, die
durch Vergärung gewonnen wurden, wie Bier, Wein, Sekt u.dgl., mit einem geringeren
als sonst üblichen Alkoholgehalt gewinnt aufgrund gesetzlicher Vorschriften und
medizinischer ErkenntnIsse in neuerer Zeit an immer größer werdender Bedeutung.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, derartige Getränke durch Entfernen eines
Teils ihres Alkohols ohne Beeinflussung ihrer geschmacklichen Besonderheiten zu
erzeugen.
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Als besonders erfolgreich können alle diese Versuche insbesondere
aufgrund der mit der Alkoholabtrennung gleichzeitig erfolgten mehr oder weniger
merklichen Veränderung des ursprünglichen Geschmackes jedoch nicht bezeichnet werden.
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In der DT-OS 2 135 938 beispielsweise wird die Herstellung von alkoholarmen
bzw. alkoholfreien Bieren mit Hilfe der umgekehrten Osmose durch Cellulose-Acetat-
oder Nylon-Membranen vorgeschlagen, wobei der auf der Bierseite erforderliche Druck
von maximal 50 atü durch Kolbenpumpen mit Windkesselbetrieb erzeugt werden kann.
Die Nachteile der dort beschriebenen Methode liegen klar auf der Hand: Zum einen
wird dem Bier nicht nur Alkohol sondern auch Wasser entzogen, so daß das auf diese
Weise aufkonzentrierte Bier anschließend noch mit Wasser verdünnt oder durch Verschneiden
mit einem normal vergorenen Einfachbier auf den gewünschten Alkoholgehalt und die
ursprüngliche bzw. gewünschte Stammwürze eingestellt werden muß; eine solche Verfahrensweise
muß aber zwangsläufig zu einer Geschmacksbeeinträchtigung führen; zum anderen ist
zur Durchführung des dort vorgeschlagenen Verfahrens in jedem Fall ein hoher Systemdruck
sowie ein hoher Differenzdruck an der Membrane erforderlich, wobei die Förderung
trotz Windkesselbetriebshulsierend erfolgt und damit zwangsläufig zu Druckschwankungen
im System und Differenzdruckschwankungen an der Membran führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die genannten Nachteile nicht auftreten
und die darüber hinaus nicht nur zur Herstellung von alkoholarmen bzw. alkoholfreien
Bieren, sondern zur Verringerung des Alkoholgehaltes auch anderer vergorener Getränke
also beispielsweise Wein, Sekt u.dgl. sowie anderer üblicher alkoholhaltiger Getränke
geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit mindestens einer Trenn-Membran
gelöst, die erfindungsgemäß eine Dialyse membran, ein Gehäuse zur Aufnahme der Membran
bestehend aus einer mit einer ersten Zuführleitung und einer ersten Abführleitung
verbundenen ersten Kammer und einer mit einer zweiten Zuführleitung und einer zweiten
AbfUhrleitung verbundenen zweiten Kammer, wobei die beiden Kammern durch die Membran
und übliche flüssigkeitsundurchlässige Dichtelemente und/oder Trennwände voneinander
getrennt sind, ein mit der ersten Kammer und ein mit der zweiten Kammer verbundenes
ohne bewegte Teile nur mit statischem Druck arbeitendes Förderaggregat, je ein in
der ersten und in der zweiten Zuführleitung und/oder je ein in der ersten und in
der zweiten Abführleitung angeordnetes Durchflußmengeneinstellorgan, ein Regelorgan
zur Einstellung eines konstanten niedrigen Differenzdruckes zwischen der ersten
Kammer und der zweiten Kammer, ein Regelorgan zur Einstellung eines beliebigen,
jedoch höchstens geringfügig unterschiedlichen Druckniveaus in den beiden Kammern
sowie eine Einrichtung zum Temperieren der durch die erste Kammer und/oder der durch
die zweite Kammer strömenden Flüssigkeit aufweist.
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Als für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignete
Membranen haben sich sowohl Dialyse-Hohlfasern als auch Dialyse-Schlauch- oder Flachfolien
erwiesen, wobei diese In gerader bzw. ebener oder gekrümmter Form in der erfindungscjenäßen
Vorrichtung angeordnet sein können.
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Eine für die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders hervorragend geeignete
Membran ist eine solche, die sich durch Regeneration von Cellulose aus Kupferammonium-Celluloselösungen
herstellen läßt.
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besonders gute Ergebnisse werden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dann erreicht, wenn die vevwendege Membran für
Moleküle mit einem
Molekulargewicht von mehr als 100 eine geringere Permeabilität aufweist, wobei hierbei
eine solche Membran zu bevorzugen ist, die eine möglichst hohe Selektivität, also
eine möglichst scharfe Trenngrenze aufweist.
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Der Vorteil einer Membran mit einer scharfen Trenngrenze besteht darin,
daß durch diese fast ausschließlich nur der Alkohol hindurchtritt, während andere
Stoffe wie beispielsweise Zucker, Bitterstoffe, Aromastoffe u.dgl. nur in weitaus
geringerem Maße oder überhaupt nicht durch die Membran hindurchtreten.
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Ein weiterer Vorteil, den die Dialyse-Membran bietet, besteht darin,
daß es dabei zur im wesentlichen selektiven Abtrennung des Alkohols keiner hohen
Differenzdrücke an der Membran bedarf wie beispielsweise bei der umgekehrten Osmose.
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Besonders gute Ergebnisse werden bei Verwendung einer solchen Membran
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dann erreicht, wenn der Differenzdruck zwischen
der ersten und der zweiten Kammer, der im allgemeinen im wesentlichen dem auf die
Membran wirkenden Differenzdruck entspricht, äußerst gering ist.
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Der Idealfall liegt im allgemeinen dann vor, wenn der Differenzdruck
Null ist. Ein solcher Zustand läßt sich jedoch aufgrund der durch die beim Durch-
bzw. Umströmen der Membran unvermeidbar auftretenden Strömungsverluste erforderlichen
Förderdrücke in der Praxis kaum verwirklichen. Besonders gute Ergebnisse werden
jedoch auch dann erreicht, wenn der Differenzdruck nicht mehr als 0,1 bar beträgt,
wobei gute Ergebnisse auch noch bei einem Differenzdruck von 0,5 bar und gegebenenfalls
darüber erreicht werden können.
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Zum Einstellen des jeweils günstigsten Differenzdruckes an der Membran
sind an der erfindungsgemäßen Vorrichtung
daher c.lts£recìlend den
betrieblichen Erfordernissen zu bemessende möglichst feinfühlige Regelorgane in
der ersten und in der zweiten Zufuhr- und/oder Abführleitung angeordnet.
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15 besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Membran in
Form eines Membranmoduls vorliegt, der lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist. Eine
solche Ausführungsform nämlich gestattet es, die Membran auf einfache Weise, nämlich
durch Auswechseln des kompletten Moduls, gegen eine andere auszutauschen.
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Aufgrund ihrer kompakten Bauweise, d.h. großen Austauschfläche auf
kleinem Raum, haben sich insbesondere Hohlfasermodule bewährt, bei denen die Membran
aus einer Vielzahl von Hohlfasern besteht. Die Hohlfasern können hierbei in Form
von geraden im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Hohlfäden oder aber
beispielsweise auch in Form von regelmäßigen und/oder unregelmäßigen Schlaufen,
sich räumlich ausdehnenden Wende In und/oder in Ebenen liegenden Spiralen vorliegen,
wobei die Hohlfäden auch in mehreren Lagen derart angeordnet sein können, daß die
Hohlfäden in jeder Lage die ohlfden jeder der benachbarten Lagen gegebenenfalls
mehrfach kreuzen, wobei die offenen Enden der Hehlfäden in einer Vergußmasse eingebettet
sind, ohne das hierdurch der freie Durchtritt durch die Hohifäden behindert wird.
Der Membranmodul kann beliebige Querschnittsform haben.
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Das Gehäuse zur Aufnahme der vorzugsweise in Modulform vorliegenden
Dialysemembran, die Zuführ- und Abführleitungen, die Dichtelemente, die Trennwände,
das Förderaggregat sowie juch die die erfindungsgemäße Vorrichtung kennzeichnenden
Regelorgane können aus allen üblichen metallischen oder nic t-netallischen Werkstofren
gefertigt werden, wobei bei der Werkstoffauswahl Ll.inuest für die mit den Flüssigkeiten
in
Berührung kommenden Teile der erfindungsgemäßen Vorricntung die für die Lebensmittelindustrie
gültigen Gesetze und Vorschriften zu beachten sind.
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Bei der Bemessung der verschiedenen Teile der erfindungsgemaßen Vorrichtung
wird man im allgemeinen die Abmessungen der anderen in dem jeweiligen Betrieb verwendeten
Anlagen und Einrichtungen bzw. die in der Technik allgemein üblichen zugrundelegen.
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Eine für einen entsprechend weit über Atmosphärendruck liegenden Betriebsdruck
bemessene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet es, die Verringerung
des Alkoholgehaltes einer Flüssigkeit unter Beibehaltung des für das jeweils zu
lösende Trennproblem günstigsten Differenzdruckes an der Trennmembran in vorteilhafter
Weise bei einem solchen Druck durchzuführen, bei dem das bei Atmosphärendruck beispielsweise
bei Sekt erfolgende plötzliche Austreten eines Teils des darin gelösten Kohlendioxids
oder das bei Bier auftretende Schäumen nicht stattfindet.
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Eine für Nenndruck 16 bemessene Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird in den meisten Fällen den allgemein üblichen betrieblichen Anforderungen
gerecht werden. Jedoch kann die Vorrichtung mit Vorteil auch für höhere Drücke bemessen
werden.
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Im Hinblick auf eine gleichbleibende Qualität des behandelten Getränkes
und einer möglichst gleichbleibenden Abtrennleistung der Membran sowie nicht zuletzt
im Hinblick auf die vorteilhafte niedrige Druckdifferenz an der Membrane hat es
sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Förderung der zu behandelnden
Flüssigkeit, also des Getränkes oder des
Getränkevorproduktes,
einerseits und diejenige der den Alkohol aufne}#imenden Flüssigkeit, also des Dialysats,
andererseits möglichst gleichmäßig, unter gar keinen Umständen aber pulsierend oder
stoßweise, erfolgt. Als für die Förderung der beiden Flüssigkeiten entlang den Membranoberflächen
am besten geeignet hat sich ein Förderaggregat erwiesen, welches ohne bewegte Teile
und nur mit statischem Druck arbeitet.
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Ein solches Aggregat besteht beispielsweise aus einem Flüssigkeitsbehälter,
in welchem mittels bekannter Maßnahmen und Einrichtungen ein gleichbleibendes Flüssigkeitsniveau
eingestellt bzw. gehalten wird. Zur Erhöhung des statischen Druckes kann ein solcher
Behälter in geschlossener Bauweise ausgeführt sein, der zusätzlich an eine Druckgasleitung
zur Erzeugung eines Druckgaspolsters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter
angeschlossen ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, hierzu
ein sauerstofffreies Gas, insbesondere Kohlendioxid und/oder Stickstoff zu verwenden.
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Durch die Verwendung eines solchen Gases nämlich wird in hervorragender
Weise eine Schädigung oder anderweitige Beeinträchtigung der zu behandelnden Flüssigkeiten
durch Sauerstoff, wie sie häufig bereits beim In-Berührung-kommen mit Luft stattfinden,
verhindert. Der Vorteil eines solchen Förderaggregates ist nicht nur im Fehlen bewegter,
dem Verschleiß unterworfener Teile zu sehen, sondern auch darin, daß die Flüssigkeiten
hiermit schonend und unter Luftabschluß gefördert werden können, ohne daß Luftsauerstoff,
unerwünschter Abrieb von Pumpen oder Purnoendichtngen u.dgl. in die Flüssigkeiten
gelangt. In Verbindung mit äußerst präzise arbeitenden Durchflußmengeneinstellorganen
ist mit einem solchen Förderaggregat ein derart gleichmäßiger Volumenstrom pro Zeiteinheit
zu erreichen, wie er sonst nur mit erheblichem techllischen Mehraufwand, wenn überhaupt,
erzielt wurden kann.
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Als zur Gewährleistung einer zeitlich konstanten Durchflußmenge besonders
gut geeignet haben sich beispielsweise sogenannte Lochblenden erwiesen. Eine Veränderung
der Durchflußmenge durch derartige Lochblenden ist bekanntlich beispielsweise durch
Änderung des Vordruckes möglich. Wird eine Möglichkeit zur Veränderung der Durchflußmenge
bei gleichbleibendem Vordruck gewünscht, können erfindungsgemäß sogenannte Nadelventile
als Durchflußmengen-Einstellorgane verwendet werden, da diese sowohl eine sehr feinfühlige
Mengeneinstellung ermöglichen als auch eine Konstanthaltung der einmal eingestellten
Durchflußmenge über lange Zeiträume gewährleisten. Die Durchflußmengeneinstellorgane
können vor und/oder nach dem Gehäuse mit der darin angeordneten Trennmembran angeordnet
sein.
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Darüber hinaus können auch andere geeignete und in der Technik für
derartige Zwecke übliche Organe zur Einstellung konstanter Durchflußmengen verwendet
werden, sofern sie die jeweils gestellten Anforderungen an einen zeitlich möglichst
konstanten Volumenstrom erfüllen. Die genannten Einstellorgane können auch mittels
elektrischer, pneumatischer, hydraulischer und dgl. Antriebseinrichtungen ausgestattet
sein, die an übliche Meß- und Regeleinrichtungen angeschlossen sind, so daß die
Durchflußmengen automatisch überwacht und kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert
werden können oder eine gewünschte Durchflußmengenänderung durch Fernbedienung vorgenommen
werden kann. Das gleiche gilt sinngemäß für die Einstellung und Veränderung der
Flüssigkeitshöhe bzw. des Gaspolsterdruckes des obenbeschriebenen Förderaggregates.
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Wird beispielsweise ein konstantes Durchflußmengenverhältnis von Getränk
und Dialysat gewünscht, so werden die entsprechenden
Durchflußmengeneinstellorgane
in vorteilhafter Weise derart miteinander gekeppelt, daß die Veränderung der einen
Flüssigkeitsmenge eine Veränderung der anderen Flüssigkeitsmee bewirkt, und zwar
in dem vorgegebenen Verhältnis.
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Ebenso kann es vorteilhaft sein, ein durchflu#mengenabgängiges Mengenverhältnis
der beiden Flüssigkeiten vorzugeben, welches sich dann ebenfalls bei Änderung einer
der beiden Durchflußmengen jeweils automatisch einstellt.
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wrr. die zu behandelnden Flüssigkeiten, beispielsweise die wertigen
oder halbfertigen Getränke, auf niedrigeren Temperaturen halten zu können' als der
Raumtemperatur entspricht, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung
zum Temperieren der durch die erste Kammer und/oder der durch die zweite Kammer
strömenden Flüssigkeit auf. Eine solche Einrichtung kann im einfachsten Falle, nämlich
dann, wenn die zu behandelnde Flüssigkeit bereits vorgekühlt ist, eine Wärmeisolierung
aller oder zumindest eines Teils der Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein.
Es ist jedoch auch möglich, durch Verwendung solcher Rohre, Behälter und anderer
;nlageteile, die einen Heiz-/Kühlrnantel aufweisen, das Temperieren der Flüssigkeiten
mittels eines entsprechend beheizen oder gekühlten Fluids zu erreichen, wobei es
hierbei auch möglich ist, die beiden Flüssigkeiten vor und/oder nach der Behandlung
auf ein unterschiedliches Temperaturniveau zu bringen.
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Um zu verhindern, daß bei der Behandlung von Flüssigkeiten, in denen
ein Gas gelöst ist, beispielsweise Kohlendioxid 41 bel Sekt, eine Reduzierung des
Gehaltes an gelöstem Gas in der zu behandelnden Flüssigkeit durch Diffusion desselben
durch die Trennnembran eintritt, wird eine Ausgestaltungsfor der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vorgeschlagen, bei der wenigsten in der ersten oder in der zweiten Zuführleitung
und/oder
in der ersten oder in der zweiten Abführleitung ein Gas-Dosiergaggregat, insbesondere
ein Kohlendioxid-Dosieraggregat angeordnet ist.
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Eine solche Einrichtung gestattet es, beispielsweise in der Behandlungsflüssigkeit,
also dem Dialysat, zuvor eine entsprechende Menge des in der zu behandelnden Flüssigkeit
gelösten Gases zu lösen, um auf diese Weise die oben beschriebene Diffusion des
Gases durch die Membran zu verhindern. Eine andere Möglichkeit, den Verlust an in
der zu behandelnden Flüssigkeit gelöstem Gas auszugleichen, besteht darin, nur in
dieser eine entsprechende Gasmenge zusätzlich zu lösen, so daß die Flüssigkeit nach
der Behandlung den gewünschten Gasgehalt aufweist. Schließlich ist es möglich, den
durch die Behandlung mit der Dialysemembran verlorengegangenen Gasanteil der behandelten
Flüssigkeit erst nach der Behandlung wieder zuzusetzen. Auch ist eine Kombination
dieser drei beispielshalber beschriebenen Methoden denkbar. Welche der beschriebenen
Methoden letzlich die geeignetste ist, läßt sich auf einfache Weise durch entsprechende
Versuche ermitteln bzw. hängt in vielen Fällen von bereits bestehenden Vorschriften,
Verordnungen, Gesetzen u.dgl. ab.
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Das Lösen von Gas in einer der beiden oder in beiden Flüssigkeiten,
insbesondere von Kohlendioxid, wird in besonders vorteilhafter Weise jedoch in dem
dann in geschlossener Bauweise auszuführenden Behälter des Förderaggregates durchgeführt.
In diesem Fall wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in hervorragender Weise
jeglicher Xontakt der so beaufschlagten Flüssigkeit mit dem Sauerstoff der Luft
verhindert, eine gleichmäßige und schonende Förderung der Flüssigkeit gewährleistet,
das zum Einstellen eines beliebig hohen Druckniveaus erforderliche Gasdruckpolster
gebildet
und das Lösen des Gases in der Flüssigkeit bewirkt.
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Auch kann eine Beaufschlagung der Flüssigkeiten mit einem GasgUflisch,
beispielsweise einem solchen aus Stickstof und Kohlendioxid, vorteilhaft sein. Zu
diesem Zweck X~nnen an geeigneter Stelle zusbtzliche Gasanschlüsse vorgesehen werden,
oder es kann bereits ein Gasgemisch mit der gewünschten Zusammensetzung zugeführt
werden. Eine solche Fahrweise ist beispielsweise dann von großem Vorteil, wenn einerseits
zwar ein hohes Gasdruckpolster erforderlich ist, andererseits jedoch nur die einem
geringeren Partialdruck entsprechende Menge der Gase in der Flüssigkeit gelöst werden
soll bzw. darf. Diese Fahrweise bietet insbesondere auch dann große Vorteile, wenn
beispielsweise bei Sekt für das Gasdruckpolster ein höherer Druck eingestellt werden
muß, als dem Partialdruck des darin gelösten Kohlendioxids entspricht. In diesem
Fall nämlich würde bei einem nur aus Kohlendioxid bestehenden Gaspolster unerlaubterweise
zusätzlich Kohlendioxid im Sekt gelöst werden. Bei einem Gaspolster aus beispielsweise
reinem Stickstoff wiederum würde selbst bei einem über dem Partialdruck des in dem
Sekt gelösten Kohlendioxids liegenden Druck Kohlendioxid durch Diffusion aus dem
Sekt in die Stickstoff-Atmosphäre entweichen.
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Je nach Art und Größe des Betriebes sowie abhängig von dem zeitlichen
Volumenstrom der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu behandelnden Flüssigkeit
kann es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig sein, anstatt eines großen
Dialysemembranmoduls mehrere kleinere Dialysemembranmoduln, von denen jeder gegebenenfalls
in einem eigenen Gehal1se untergebracht ist, zu verwenden und in Parallelsanaltur
2nzuordn-:l, so daß durch jeden Modul dann nur ein -gegebenenfalls mittels entsprechend
angeordneter Einstellorgane
beliebig einstellbarer - Teilstrom
des gesamten Volumenstroms geführt werden kann.
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Eine solche Anordnung gestattet es gegebenenfalls auch, einen einzelnen
Modul während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszuwechseln, ohne
den Betrieb der gesamten Vorrichtung während des Auswechselns unterbrechen zu müssen,
oder aber eine entsprechende Anzahl von Ersatzmoduln vorzusehen, auf die im Bedarfsfall
ohne Unterbrechung oder Verringerung des Gesamtvolumenstroms umgeschaltet werden
kann.
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Eine Ijintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Membranmoduln
kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn der Alkoholgehalt einer Flüssigkeit
schrittweise immer weiter, gegebenenfalls bis auf einen Wert nahe Null, verringert
werden soll.
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Zur Kontrolle und Überwachung der einmal eingestellten Volumenströme
können vorteilhafterweise bekannte Durchflußmengenmeßgeräte an geeigneter Stelle
in den jeweiligen Zuführ- und/oder Abführleitungen angeordnet sein.
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Bei der Verwendung mehrerer parallel geschalteter Membranmoduln erweist
es sich dabei als äußerst zweckmäßig, für jeden Modul einen eigenen Durchflußmesser
und eigene Einstellorgane vorzusehen.
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Bezüglich der Strömungsrichtung der beiden Flüssigkeiten entlang der
Membranoberflächen können diese je nach Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Gleich-, Gegen- oder Kreuzstrom zueinander geführt werden. Auch sind Zwischenformen,
wie beispielsweise der Kreuz-Gegenstrom oder der Kreuz-Gleichstrom möglich. Die
Frage,
welche der vielen Möglichkeiten die geeignetste ist, hängt
vom Einzelfall ab, und wlrd häufig nicht nur von dem für den Stoffaustausch günstigsten
Strömungsverlauf bestimmt, sondern auch von strömungstechnischen Überlegungen oder
wie im vorliegenden Fall beispielsweise durch die Forderung nach einem möglichst
niedrigen Differenzdruck an der Membranoberfläche beeinflußt werden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nachfolgend die Figuren
beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise
eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise
einen Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der
mehrere Membranmodule in Parallelschaltung angeordnet sind.
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Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung besteht zunächst aus der in Modul form ausgebildeten Trennmembrane 1,
die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, wobei die stirnseitig angeordneten aus einer
Vergußmasse bestehenden Flanschen 2 des Membranmoduls zusammen mit den Dichtringen
5 und den Trennwänden 4 des Gehäuses 3 eine flüssigkeitsundurchlässige Trennung
der ersten Kammer 6 von der zweiten Karnnter 7 des Gehäuses 3 bewirken. Der Membranmodul
ist dabei lösbar mit dem Gehäuse 3 verbunden, so daß er nach Entfernen der oder
eines der mit dem Gehäusemantel über die Dichtungen 46 verbundenen lösbar angeordneten
Stlrnteile 45 herausgenommen und gegen einen anderen Modul ausgewechselt werden
kann. Die erste Kammer 6 ist an eine erste Zuführleitung 8 und eine erste Abfuhrleitung
9, die zweite Kammer 7 an eine zweite Zuführleitung 10 und eine zweite Abführleitung
11 angeschlossen. Die erste Zuführleitung 8 ist an ein nur mit statischem Druck
arbeitendes erstes Förderaggregat 12 und die zweite Zuführleitung 10 an ein ebensolches
zweites Förderaggregat 22 angeschlossen. Beide Förderaggregate 12 bzw. 22 bestehen
aus je einem geschlossenen Flüssigkeitsbehälter 14
bzw. 24, einer
Flüssigkeitszuführleitung 15 bzw. 25, einer Iüssigkeitsüberlaufleitng 16 bzw. 26
zur Einstellung eines stets gleichbleibenden Flussigkeitsniveaus 17 bzw. 27 sowie
einer Gaszuführleitung 18 bzw. 28 zur Erzeugung eines .asdruc':polsters 19 bzw.
29 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 17 bzw. 27, wobei der Druck des Gaspolsters
19 bzw. 29 mittels des Manometers 13 bzw. 23 gen;essen und überwacht werden kann.
Beide Zuführleitungen 8 und 10 sind darüber hinaus über cias Absperrorgan 21 bzw.
31 an eine Gaszuführleitung 20 bzw. 30 angeschlossen. Zur Kontrolle der zeitlichen
Durchflußmenge der zu behandelnden Flüssigkeit, des Getränkes, und zur Behandlungsflüssigkeit,
des Dialysats, ist in den beiden Zuführleitungen 8 bzw. 10 ein Durchflußmengenmeßgerät
32 bzw. 35 vorgesehen. Zur Einstellung der Durchflußmenge dienen die beiden an den
gemeinsamen Regler 38 angeschlossenen Regelventile 33 und 36 und zur überwachung
des möglichst niedrigen Differenzdruckes zwischen der ersten Kammer 6 und er zweiten
Kammer 7 die mit demselben Regler 38 verbundenen Druzkmeß- und -regelorgane 34 bzw.
37. In den Abführleitungen 11 bzw. 9 ist noch je ein mit dem Regelgerät 43 verbundenes
Regeiventil 39 bzw. 41 sowie ein Druckmeß- und -regelorgan 40 bzw. 42 angeordnet.
Die beiden Regelgeräte 38 und 43 können ebenfalls miteinander gekoppelt sein bzw.
zusammen eine Einhei, bilden. Eine solche Schaltung gestattet es, in weiten Grenzen
bei vorgegebenen Durchflußmengen in den beiden Gehäuse k.^Swern 6 und 7 das gewünschte
Druckniveau und gleichzeitig die gewünschte, im allgemeinen möglichst niedrige Druckcifferenz
an der Trennmembran einzustellen. Falls gewünscht, kann das Gehäuse 3 noch mit einem
wärmeisolierenden Mantel 44 umgeben sein. Darüber hinaus können auch die Rohrleitungen
unc!cder Armaturen wärmeisoliert sein bzw. können temperierbare Rohre und/oder Armaturen
verwendet werden. Es ist jedoch aucb möglich, die gesandte erfindungsgemäße Vorrichtung
in einem entsprehend temerierten Raum anzuordnen. In Figur 1
nicht
dargestellt sind die üblichen je nach Betrieb unterschiedlichen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vor- und nachgeschalteten Einrichtungen.
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Figur 2 zeigt die Parallelschaltung von vier in je einem Gehäuse 3
angeordneten Membranmoduln 1, wobei die weiteren Teile dieser Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie Figur 1 sie zeigt, der besseren Übersicht wegen
nicht dargestellt sind. Jeder Modul ist hierbei mit seiner ersten Zuführ- und Abführleitung
8 bzw. 9 an eine gemeinsame erste Hauptzuführleitung 49 bzw. erste hauptabführleitung
50 und mit seiner zweiten Zuführ- und Abführleitung 10 bzw. 11 an eine gemeinsame
zweite Hauptzuführleitung 47 bzw. zweite Hauptabführleitung 48 angeschlossen.
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Zum Regeln und Messen der durch jeden einzelnen Modul geleiteten gegebenenfalls
auch unterschiedlich großen Teilströme können in jeder Zuführleitung 8 bzw. 10 und/oder
in jeder Abführleitung 9 bzw. 11 entsprechende Meß- und Regel- bzw. Einstellorgane
vorgesehen werden, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt. Die Hauptzuführleitungen
47 und 49 sind an je ein nicht dargestelltes Förderaggregat angeschlossen.
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Bcispiele.
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Zur Durchführung von verschiedenen Versuchsreihen wurde eine Bier
in FiCjur 1 dargestellten Ausführungsform entsprecilende erfindungsgemaße Vorrichtung
verwendet, bei welcher wahlweise auf bis zu fünf parallel geschaltete Hohlfasereinheiten
umgeschaltet werden konnte . Die Anordnung der Einheiten entsprach dabei dem in
Figur 2 dargestellten Schaltprinzip, wobei die einzelnen Einheiten gleiche Größe
und eine gleichcjroße Austauschfläche (Membranfläche) besaßen. Jede Einheit war
in einem eigenen Gehäuse angeordnet. Die durch jede Einheit strömenden Flüssigkeitsmengen
konnten mit Hilfe von für jede Einheit vorgesehenen Meß- und Regel- bzw. Einstellorganen
individuell, d.h. unabhängig voneinander eingestellt werden. Alle Einheiten waren
an je eine Hauptleitung für die zu behandelnde Flüssigkeit (Getränk) bzw. für das
Dialysat angeschlossen. Das Getränk durchströmte dabei die Hohlfasern, während das
Dialysat dieselbe#n umströmte.
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Die Versuche wurden mit verschiedenen Biersorten, die auch unter den
Bezeichnungen "Kölsch", "Pils", "Export" und "Diät-3ier" bekannt sind, durchgeführt.
Als Dialysat wurde wahlweise Demin- oder vollentsalztes Wasser verwendet.
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Beispiel 1 Austauschfläche jeder der fünf Hohlfasereinheiten ca. 1
m2 Anzahl der Hohlfasern pro Hohlfasereinheit ca. 10 000 Wandstärke der Hohlfasern
(= Membrandicke) ca. 11 Fm Durchmesser der Hohlfasern ca.200 tun Ultrafiltrationsrate
4 ml/h.m2.mm g Die Hohlfasern waren in Form eines Bündels im wesentlichen parallelliegender
Fasern in einem Kunststoffgehäuse eingegossen.
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Bier-Durchflußmenge je Einheit 6,3 bis 63 l/h Dialysat-Durchflußmenge
je Einheit 6,3 bis 63 l/h Bier- bzw. Dialysat-Temperatur ca. 10 0C Maximal einstellbarer
Druck auf der Bierseite (absolut) ca. 4 bar Maximal einstellbarer Druck auf der
Dialysatseite (absolut) ca. 3,95 bar Alkoholgehalt des Bieres vor der Behandlung
3,7 bis 4,7 % Alkoholgehalt des Bieres nach der Behandlung 1,7 bis 3,0 % Beispiel
2 Austauschfläche jeder der fünf Hohlfaser-2 einheiten ca. 6 m2 Anzahl der Hohlfasern
pro Etohlfasereinheit ca. 40 000 Bier-Durchflußmenge je Einheit 40 bis 400 l/h Dialysat-Durchflußmenge
je Einheit 40 bis 400 l/h Alle übrigen Daten und Werte wie Beispiel 1.
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Die Hohlfasern waren hierbei in Form je eines lösbar mit einem Edelstahlgehäuse
verbundenen Hohlfasermoduls angeordnet.
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