DE3843516A1 - Vorrichtung zur herstellung alkoholreduzierter getraenke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs.

Der Oberbegriff des Hauptanspruchs geht aus von der Deutschen Offenlegungs­ schrift 36 17 654. Die Nachteile der dort geschilderten Vorrichtung sind folgende:

• a) Der Aufbau der Vorrichtung umfaßt viele Einzelteile und ist daher kompliziert und teuer.
• b) Zwar kann man mit der bekannten Vorrichtung alkoholhaltige Getränke in Form von Wein sensorisch wesentlich besser herstellen als es vor dem der Fall war. Trotzdem läßt sich immer noch ein sensorischer Abstand vom Ursprungsgetränk feststellen. Dies vor allem dann, wenn die Verminderung des Alkoholgehalts soweit getrieben ist, daß von einem "alkoholfreien" Getränk gesprochen werden kann. Dies gilt für Bier und noch mehr für sensorisch anspruchsvolle Weine.
  Die allgemein bekannten Schädigungen treten ja bei Wein viel eher auf als bei Bier, da ja Wein durchschnittlich wesentlich höhere Alkoholgehalte hat und es mengenmäßig leichter ist, prozentual mehr Alkohol im Wein als im Bier zu trinken. Hinsichtlich der Sensorik ist ja das Ziel, den Verbraucher zunächst einmal gar nicht spüren zu lassen, daß es sich um ein alkoholreduziertes bzw. alkoholfreies Getränk handelt. Erst dann gelingt es, den Alkohol von den verschiedensten Seiten her in den Griff zu bekommen, nämlich
  • 1. Abbau der staatlich subventionierten Weinseen,
  • 2. Export alkoholfreier Getränke in Gebiete, in denen der Alkohol verboten ist, wie z. B. Utah, islamische Gebiete od. dgl.,
  • 3. Vermeidung von Chromosomenschäden,
  • 4. Vermeidung von Krebserkrankungen durch Alkohol,
  • 5. Vermeidung der Synergiewirkung von Alkohol und Nikotin in bezug auf die Krebsgefahr,
  • 6. Herabsetzung der (weit überwiegend) alkoholbedingten Verkehrsunfälle. Hierbei sei nur beispielsweise auf die Mitteilung des Regierungs­ präsidiums Stuttgart vom 24. Nov. 1986, Aktenz. 11.II-IIa2-6820 hingewiesen, wonach Alkohol bei Körperverletzungen, Raub, Brandstiftung, Totschlag, schwere Sexualdelikte ein wesentlich mitbestimmender Faktor ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die auf wesentlich einfachere Weise es gestattet, ein sensorisch wesentlich besseres Getränk - auch wenn es alkoholfrei ist - herzustellen, das nach Ansicht des Erfinders vom alkoholhaltigen Getränk nicht mehr unterschieden werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst. Hierdurch kann man zum einen den Druckunterschied zwischen dem Kopf und dem Fuß der Rektifiziervorrichtung niedrig halten (indem man den Strömungswiderstand niedrig hält) und dieser geringe Strömungs­ verlust führt dazu, daß im Fuß der Kolonne vergleichsweise niedrige Temperaturen herrschen können so daß empfindliche Getränke, insbesondere Wein, nicht zu sehr erwärmt werden und sensorisch gleich bleiben. Es bedeutet dies auch, daß der Unterdruck der Vakuumpumpenvorrichtung bis zum Fuß der Rektifizier­ kolonnenvorrichtung gelangt. Es hat sich gezeigt, daß die Alkoholrückkopplung eine Aufkonzentration des Getränks, wie z. B. des Biers und insbesonders des Weines verhindert. Man kann sich vorstellen, daß die Rückführung das Getränk, insbesondere den Wein, verdünnt, so daß er schonender im Alkoholgehalt reduziert insbesondere entalkoholisiert werden kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß der Strömungswider­ stand noch niedriger wird, was nicht der Fall wäre, wenn man denjenigen Teil der Rektifizierkolonnen-Vorrichtung, der die erste Packung enthält, neben einen zweiten Teil setzen würde, der die zweite Packung enthält. Diese Modifikation wäre zwar ebenfalls möglich. Nur braucht man dann zwischen den beiden Teil- Kolonnen eine Pumpe. Durch die Ausgestaltung gemäß dem Anspruch 2 hat man im gleichen Turm eine Gegenstromwirkung, eine optimale Benetzung und einen einfachen, übersichtlichen Aufbau.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man die Verarbeitung von industriell interessanten Mengen.

Eine Anordnung mit Daten gemäß dem Anspruch 4 hat sich in der Praxis für die unterschiedlichsten Getränke wie Wein, Bier, Apfelwein, Birnenwein usw. ausgezeichnet bewährt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man, daß im Kreislauf des Weins mehr Oberfläche vorhanden ist und die Gegenstromdestillations­ strecke länger ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erhält man eine Aufteilung der Packungen in einer solchen Weise, daß sowohl im Getränkekreislauf als auch im Alkohol­ kreislauf genügend viel Oberfläche zur Verfügung steht.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 erreicht man ein optimales Verhältnis von Oberfläche und geringem Strömungswiderstand. Es wären jedoch an sich auch Füllkörper aus Metall wie z. B. von der Firma Norton hergestellte Hochleistungs- Füllkörper verwendbar, wie z. B. vom Typ HY-PAK nach der Broschüre HY-40 G oder vom Typ INTALOX METAL gemäß dem Bulletin IM-82.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erreicht man ein Optimum hinsichtlich Gewicht/Strömungswiderstand/Oberfläche/Führung der Strömungspfade. Hier empfehlen sich Metallgewebepackungen vom generellen Typus oder identisch mit Monz-Pak Typ A 3, Typ BS oder dergleichen.

Die Merkmale des Anspruchs 9 machen diese Vorteile für beide Packungen anwendbar. Es ist aber auch möglich, die eine Packung z. B. im Metallgewebe und die andere in Füllkörpertechnik auszubilden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 10 erreicht man, daß der rückgekoppelte Alkohol gleich von Anfang an von den Alkohol-Brüden umflossen wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 11 kann man die zweite Packung relativ kurz halten, weil ihre Oberfläche auch von dem flüssigen Alkohol sehr gleichmäßig benetzt wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 erreicht man sowohl eine gleichmäßige Benetzung der zweiten Packung als auch eine Aufwärmung des Alkohols als auch einen niederen Strömungswiderstand als auch eine gute Vermischung der aufsteigenden Alkohol-Brüden mit dem nach unten rieselnden rückgekoppelten Alkohol.

Durch die Merkmale des Anspruchs 13 erreicht man, daß der Alkohol auch dann kondensiert wird, wenn bestimmte Aggregate ausgefallen sind. In sehr vielen Ländern der Erde reicht die Umgebungs-Verdunstungskühlung aus. Es wird somit auf jeden Fall zumindest ein bestimmtes Quantum an Alkohol verflüssigt, was für die Rückkopplung im Dauerbetrieb unabdingbar ist. Durch diese Merkmale erhält man sozusagen eine Sicherung, so daß es mehr als unwahrscheinlich ist, daß der Betrieb zusammenbricht. In sehr kalten Ländern oder in sehr kalten Jahreszeiten kann die Umgebungs-Verdunstungskühlung ggf. auch allein ausreichen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 14 erreicht man, daß genügend Alkohl auch dann aus der Dampf-Phase in die Flüssig-Phase umgewandelt wird, wenn die Vorrichtung in warmen Jahreszeiten oder in warmen Ländern betrieben wird. Natürlich benötigt man dann eine besondere Energiezufuhr zur Absenkung der Kühlwassertemperatur.

Durch die Merkmale des Anspruchs 15 erreicht man, daß die Einlauf-Phase der Vorrichtung sowohl beherrschbar als auch kurz bleibt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 16 erreicht man, daß sich die Alkoholkon­ zentration von selbst einstellt und auch hält.

Durch die Merkmale des Anspruchs 17 erreicht man, daß die Vorrichtung in zahlreichen Ländern nicht explosionsgeschützt werden muß. Dies würde die Vorrichtung sehr verteuern. Unter 82% Alkoholkonzentration fällt jedoch die Vorrichtung z. B. nach den westdeutschen Vorschriften noch nicht unter die gegenüber Explosionen zu schützenden Anlagen. Stellt man jedoch die Vorrichtung in solchen Ländern auf, die diese Vorschriften nicht kennen, so kann man kosten­ günstig auf eine Alkoholkonzentration von nahe oder gleich 100% kommen, und zwar ohne den Aufwand, die Vorrichtung gegenüber Explosionen schützen zu müssen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema,

Fig. 2 einen zwei Packungen enthaltenden Turm mit schematischer Andeutung der Packung.

Eine Leitung 11 führt einem Wärmetauscher 12 Dampf mit einer Temperatur von etwa 110°C dessen erstem Kreislauf zu. In seinem zweiten Kreislauf liegt eine Leitung 13, die zu einem Abscheider 14 führt. Aus dessen Boden tritt eine Leitung 16 aus, die das alkoholfreie Getränk führt. Das alkoholfreie Getränk ist bevorzugt Wein oder Bier. In der Ausgangsleitung liegt ein Wärmetauscher 17, der die Temperatur des fertigen Produkts etwas herunterkühlt und der Wärme­ haushalt-Ökonomie dient. Ferner liegt in der Leitung 16 ein Kühler 18, der das Fertigprodukt auf etwa 5°C herunterkühlt. Schließlich folgt eine Impfstation, in der das Fertigprodukt mit Kohlensäure zwecks Oxidationsschutz geimpft wird. Am Schluß fließt das Getränk in einen Vorratsbehälter 21 für das Fertigprodukt. Vom Kopf des Abscheiders 14 aus geht eine Leitung 22, die warme, nicht abgeschiedene Brüden führt und in den unteren Bereich eines Turms 23 führt, der eine Rektifiziervorrichtung bildet. Vom Boden 24 dieses Turms aus geht eine Leitung 26, die zum zweiten Kreislauf des Wärmetauschers 12 führt. Damit ist dieser Kreislauf geschlossen.

Ein Vorratsbehälter 27 dient dem zu entalkoholisierenden bzw. in seinem Alkohol­ gehalt herunterzusetzenden Getränk, bevorzugt Wein oder Bier.

Vom Vorratsbehälter 27 aus geht eine Leitung 28, die durch den Wärmeaustauscher 17 in dessen zweitem Kreislauf führt. Das noch kühle Getränk aus dem Vorrats­ behälter 27 dient also auch dazu, die Flüssigkeit in der Leitung 16 herunterzukühlen bzw. das Getränk nach dem Wärmetauscher 17 in der Leitung 28 zu erwärmen. Dieses tritt oberhalb der Mitte des Turms 23 mit einer Temperatur von 20- 40°C ein. Im Turm 23, der aus Edelstahl besteht, ist eine höhere erste Packung 29 und eine zweite Packung 31 vorgesehen.Die beiden Packungen haben einen Abstand voneinander. Die Packung 29 hat einen Abstand von der Einführung der Leitung 22 und damit auch einen erheblichen Abstand vom Boden 24. Wegen der genaueren Verhältnisse wird auf Fig. 2 verwiesen, die noch besprochen wird.

Die Leitung 28 tritt zwischen den beiden Packungen 29, 31 ein. Die Packung 31 hat einen Abstand vom Kopf 32 des Turms 23. Den oberen Bereich des Kopfs 32 verläßt eine Leitung 33 erheblichen Durchmessers, die alkoholhaltige, duftstoff­ haltige, aromahaltige Brüden führt. Die Temperatur im Kopf 32 liegt bei 30°C was gemäß einer Dampfdrucktabelle 44 Millibar entspricht. Die Temperatur im Turm 23 oberhalb des Bodens 24 beträgt 39°C was gemäß einer Dampfdruck­ tabelle 70 Millibar entspricht. Daraus bestimmt sich der Widerstand des rund 10 m hohen und 850 mm im Durchmesser messenden Turms. Im eingeschwungenen Zustand führt die Leitung 33 80% Alkohol, wobei unter "Alkohol" stehts "Ethylalkohol" verstanden wird. Die Leitung 33 führt in einen Kondensator 34. Dieser wird über eine Leitung 36 durch Kühlwasser gespeist, das durch Umgebungs- Verdunstungskühlung gewonnen wird. Erwärmtes Wasser wird durch eine Leitung 37 abgeführt.

Im Kondensator 34 werden die seinem Kopf zugeführten Brüden noch nicht kondensiert, weshalb der Kondensator 34 über eine Leitung 38, die großen Ouerschnitt hat, einem Kühler 39 zugeführt wird. Dessen Kühlsystem wird über eine Leitung 41 Eiswasser zugeführt. In den Kopf des Kühlers 39 führt eine Vakuumleitung 42, die an eine Vakuumpumpe 43 angeschlossen ist und die auch das im Turm 23 vorhandene Vakuum erzeugt. Aus dem Boden des Kühlers 39 tritt eine Leitung 44 aus, die verflüssigten Alkohol, Duftstoffe, Aromastoffe, höhere Alkohole in flüssiger Form führt, und zwar aus Explosionsschutzgründen mit einer Konzentration von höchstens 82%. Der Prozentsatz kann je nach Entalkoholisierungsbestrebung zwischen 20 und 80% liegen. Diese Flüssigkeit wird über eine Pumpe 46 dem Kopf 32 zugeführt, und zwar auf einem Niveau, das höchstens so hoch liegt wie der Austritt der Leitung 33 und oberhalb der zweiten Packung 31 liegt.

Parallel zur Leitung 44 verläßt eine Leitung 47 den Boden des Kühlers 39. Diese Leitung 47 führt den nicht für die Rückkopplung benötigten und endgültig abgeführten Alkohol, der über eine Pumpe 48 zu einem Alkoholtank 49 gepumpt wird.

Ein Regler 51 bestimmt das Mengenverhältnis in den Leitungen 44 und 47. Beim Anfahren der Vorrichtung bleibt die Leitung 47 durch seine Tätigkeit zunächst geschlossen, und zwar solange, bis in den Leitungen 44, 33, 38 der Alkoholgehalt die erwünschte Höhe, z. B. 80%, erreicht hat. Ein weiteres Ansteigen des Alkoholgehalts verhindert der Regler 51, indem er die Leitung 48 freigibt, und zwar in dem Maß, in dem gewährleistet ist, daß auf der Rück­ kopplungsstrecke der Alkoholprozentsatz die gewünschte Höhe beibehält.

Gemäß Fig. 2, die maßstäblich ist, steht der Turm 23 über einem Gestell 52 auf einem Fundament 53. Er hat einen Außendurchmesser von 850 mm und ist vom Fundament 53 aus gemessen 10 m hoch. Aus seinem Boden 24 tritt die Leitung 26 mit der Spezifikation DN 25 aus. Darüber ist ein Anschlußflansch 54 für die Leitung 22 vorgesehen. Der in das Innere führende Stutzen 56 ist in seinem Endbereich offen und liegt in der geometrischen Mittenachse 57. Oberhalb des Stutzens 56 ist ein Tragrost 58 vorgesehen. Darüber befindet sich die Packung 29. Sie besteht, wie in dieser Technik schematisch angedeutet, aus 23 Packungsschichten, jeweils 159 mm hoch, so daß die Höhe der ersten Packung 29 insgesamt 485 mm beträgt. Oberhalb der Packung 29 befindet sich ein Verteiler­ boden 59, der in nicht dargestellter Weise an die Leitung 28 angeschlossen ist. Darüber befindet sich ein dichter Ringflansch 61, durch den ein Teilturm 62 mit einem Teilturm 63 verbunden ist. Im Abstand von 1 m oberhalb der Packung 29 beginnt die zweite Packung 31, die auf einem Tragrost 64 abgestützt ist. Sie umfaßt acht Schichten Metallgewebepackungen zu einer Höhe von jeweils 159 mm und hat damit eine Höhe von 1560 mm. Oberhalb hiervon befindet sich wieder ein Verteilerboden 64. An diesen ist die Leitung 44 angeschlossen. Nach rechts ist ein Anschlußflansch 66 vom Typ DN 44 vorgesehen, der an die Leitung 33 angeschlossen ist. Von der Oberseite der Packung 31 aus ist der Turm 23 dann noch 1,1 m hoch bis zur Kuppe des ihn nach oben ab­ schließenden Deckels 67.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Verminderung des Alkoholgehalts in Getränken, mit einem ersten Vorratstank für das alkoholhaltige Getränk, mit einer Getränkezufuhrleitung vom ersten Vorratstank zu einer Rektifiziervorrichtung,
mit einer von der Rektifiziervorrichtung ausgehenden Getränkeab­ fuhrleitung für das im Alkoholgehalt verminderte Getränk,
mit einer Dampf-Zufuhrleitung zur Rektifiziervorrichtung,
mit einer von der Rektifiziervorrichtung ausgehenden Alkohol- Abfuhrleitung
und mit einem zweiten Vorratstank für den Alkohol
und mit einer Vakuum-Pumpvorrichtung,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Rektifiziervorrichtung ist eine Rektifizierkolonnen- Vorrichtung.
• b) Die Rektifizierkolonnen-Vorrichtung beherbergt zumindest zwei Packungen, von denen die erste Packung zwischen der Getränkezufuhrleitung und der Dampfzufuhrleitung liegt und die zweite Packung zwischen der Getränkezufuhrleitung und der Alkohol-Abfuhrleitung liegt und die zweite Packung vakuummäßig stromab von der ersten Packung liegt.
• c) Die Alkohol-Abfuhrleitung führt zu einer Kondensationsvorrichtung.
• d) Von der Kondensationsvorrichtung aus geht eine Alkohol- Rückkopplungsleitung zum Kopf der Rektifiziervorrichtung und eine Alkohol-Abtransportleitung zu einem Alkohol-Speicher.
• e) Eine Stellvorrichtung - aktiv oder passiv - stellt das Verhältnis der Mengen in der Alkohol-Rückkopplungsleitung und der Alkohol-Abtransportleitung ein.
• f) Von der Vakuum-Pumpvorrichtung aus gesehen liegen die Kondensationsvorrichtung und die Rektifiziervorrichtung hinter­ einander.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizier­ kolonnen-Vorrichtung ein Turm ist, in dem die erste Packung unter der zweiten Packung liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm erheblich höher als 5 m bei einem Durchmesser von erheblich mehr als 50 cm ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Turm 10 m ± 20% hoch ist und einen Durchmesser von 850 cm ± 20% hat bei einem Durchsatz von 2500 bis 6000 l/h.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Packung höher als die zweite Packung ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhen­ verhältnis 3 : 7,5 ± 30% ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Packungen Metallpackungen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Packungen eine Metallgewebepackung ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Packungen Metallgewebepackungen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkohol- Rückkopplungsleitung im Kopf der Rektifizierkolonnen-Vorrichtung unterhalb der Alkohol-Abfuhrleitung einspeist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkohol- Rückkopplungsleitung im Kopf eine Verteilervorrichtung speist, die den Alkohol sehr gleichmäßig über den Querschnitt der zweiten Packung und auf deren obere Stirnfläche verteilt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteiler­ vorrichtung einen Rohrleitungsverzweiger umfaßt, daß unter den Auslässen der Rohrleitungsverzweiger Auffangkästen eines Verteilerbodens vorgesehen sind und daß der Verteilerboden eine Vielzahl von Löchern aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konden­ sationsvorrichtung einen ersten Kondensator umfaßt, der ein Kühlwasser­ kondensator ist, dessen Kühlwasser mit Umgebungs-Verdunstungskühlung gewonnen wurde.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konden­ sationsvorrichtung einen zweiten Kondensator umfaßt, dessen Kühlwasser­ temperatur in Gefrierpunktnähe liegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stell­ vorrichtung so arbeitet, daß in der Alkohol-Abtransportleitung erst dann Alkohol abfließt, wenn in der Alkohol-Rückkopplungsleitung ein bestimmter Alkohol-Konzentrationsgrad vorhanden ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvor­ richtung eine Regelvorrichtung ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol- Konzentrationsgrad unter 82% liegt.

18. Verfahren unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.