DE3843516C2

DE3843516C2 - Vorrichtung zur Verminderung des Alkoholgehalts in Getränken

Info

Publication number: DE3843516C2
Application number: DE3843516A
Authority: DE
Inventors: Horst Petershans; Otto Dipl Ing Mueller
Original assignee: Schmidt Bretten GmbH
Current assignee: Petershans Horst 71336 Waiblingen De Api Schmid
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2008-12-24
Also published as: DE3843516A1; DE3844997C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, geht aus Abb. 92 eine Vakuum-Rektifizier-Kolonnen-Vorrichtung hervor, die zwei Packun gen aufweist, von denen die erste Packung zwischen einer Getränkezuführleitung und einer Dampfzuführleitung liegt und die zweite Packung zwischen der Getränke zuführleitung und einer Alkoholabführleitung liegt und die zweite Packung vaku ummäßig stromab von der ersten Packung angeordnet ist. Die Alkoholabführleitung führt zu einer Kondensationsvorrichtung. Von dieser aus geht eine Alkohol- Rückkopplungsleitung zum Kopf der Rektifiziervorrichtung und eine Alkohol- Abtransportleitung zu einem Alkoholspeicher. In diesen Leitungen ist eine Stellvor richtung vorgesehen, die das Verhältnis der Mengen in der Alkoholrückkopplungs leitung und der Alkoholabtransportleitung einstellt. Von einer Vakuumpumpvorrich tung aus gesehen liegen die Kondensations- und die Rektifiziervorrichtung hinter einander.

Die Rektifiziervorrichtung weist des weiteren am Boden eine Getränkeabfuhrleitung für das im Alkoholgehalt verminderte Getränk auf. Ein Teilstrom des Getränks wird von der Getränkeabführleitung abgezweigt und in einen Verdampfer geführt. Darin wird das Getränk wieder verdampft und in den Sumpfraum der Rektifiziervorrichtung zurückgeführt. Gleichzeitig kann über einen Abzweig an dem Verdampfer das sich bildende Kondensat aus dem Verdampfer herausgeführt werden.

Nachteilig bei einem derartigen Verfahren ist, daß die im Sumpfraum sich befinden de entalkoholisierte Trinkflüssigkeit mehrmals den Verdampfer durchläuft, wodurch die Sensorik des entalkoholisierten Produkts stark nachhaltig beeinflußt wird.

Des weiteren ist von der Deutschen Offenlegungsschrift 36 17 654 eine Vorrichtung bekannt, die mehrere hintereinandergeschaltete Vakuumverdampfer aufweist:
Der Aufbau der Vorrichtung umfaßt viele Einzelteile und ist daher kompliziert und teuer.

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.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit vertretbarem Aufwand eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art anzugeben, die es gestattet, ein sensorisch wesentlich besse res Getränk - auch wenn es alkoholfrei ist - herzustellen, das nach Ansicht des Er finders vom alkoholhaltigen Getränk nicht mehr unterschieden werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Markmale gelöst. Durch die Anordnung eines Abscheiders in einer Ge tränkeabführleitung, dessen Brückenleitung zur Rektifizierkolonne zurückführt, kann erzielt werden, daß das im Alkoholgehalt reduzierte Getränk, welches am Boden der Rektifizierkolonne entnommen wird, in einen Vorratsbehälter für das im Alkoholge halt reduzierte Getränk geleitet wird, ohne daß dieses Getränk mehrmals wieder der Rektifizierkolonne zugeführt wird. Dadurch kann ein hoher sensorischer Gehalt der temperaturempfindlichen Getränke erhalten werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht man zum einen, daß der Druckunter schied zwischen dem Kopf und dem Fuß der Rektifiziervorrichtung niedrig gehalten werden kann (indem man den Strömungswiderstand niedrig hält) und dieser geringe Stömungsverlust 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 Rektifi zierkolonnenvorrichtung gelangt. Es hat sich gezeigt, daß die Alkoholrückkopplung eine Aufkonzentration des Getränks, wie z. B. des Biers und insbesondere des Wei nes, verhindert. Man kann sich vorstellen, daß die Rückführung das Getränk, insbe sondere den Wein, verdünnt, so daß er schonender im Alkoholgehalt reduziert ins besondere entalkoholisiert werden kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man zum anderen, daß der Strö mungswiderstand noch niedriger wird, was nicht der Fall wäre, wenn man denjeni gen 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 Teilkolon nen eine Pumpe. Durch die Ausgestaltung gemäß dem Anspruch 2 hat man im glei chen Turm eine Gegenstromwirkung, eine optimale Benutzung und einen einfachen, übersichtlichen Aufbau.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man, daß im Kreislauf des Weins mehr Oberfläche vorhanden ist und die Gegenstromdestillationsstrecke länger ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erhält man eine Aufteilung der Packungen in einer solchen Weise, daß sowohl im Getränkekreislauf als auch im Alkoholkreislauf genügend viel Oberfläche zur Verfügung steht.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 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 Hochleistungsfüll körper 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 6 erreicht man ein Optimum hinsichtlich Ge wicht/Strömungswiderstand/Oberfläche/Führung der Strömungspfade. Hier emp fehlen sich Metallgewebepackungen vom generellen Typus oder identisch mit Monz- Pak Typ A 3, Typ BS oder dergleichen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 erreicht man sowohl eine gleichmäßige Be netzung der zweiten Packung als auch eine Aufwärmung des Alkohols als auch ei nen niederen Strömungswiderstand als auch eine gute Vermischung der aufstei genden Alkohol-Brüden mit dem nach unten rieselnden rückgekoppelten Alkohol.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erreicht man, daß der Alkohol auch dann kondensiert wird, wenn bestimmte Aggregate ausgefallen sind. In sehr vielen Län dern 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 Be trieb zusammenbricht. In sehr kalten Ländern oder in sehr kalten Jahreszeiten kann die Umgebungs-Verdunstungskühlung ggf. auch allein ausreichen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 erreicht man, daß genügend Alkohol auch dann aus der Dampf-Phase in eine Flüssig-Phase umgewandelt wird, wenn die Vor richtung in warmen Jahreszeiten oder in warmen Ländern betrieben wird. Natürlich benötigt man dann eine besondere Energiezufuhr zur Absenkung der Kühlwasser temperatur.

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

Fig. 1 ein Schaltschema,

Fig. 2 einen zwei Packungen enthaltenden Turm mit schematischer Andeutung auf 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 Lei tung 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 Wärmehaushalt-Ökonomie dient. Ferner liegt in der Leitung 16 ein Kühler 18, der das Fertigprodukt auf etwa 5°C her unterkühlt. Schließlich folgt eine Impfstation, in der das Fertigprodukt mit Kohlensäu re 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 des Turms 23 führt, der eine Rektifiziervorrichtung bildet. Vom Boden 24 dieses Turms aus geht eine Leitung 26, die zum zweiten Kreislauf des Wärmetau schers 12 führt. Damit ist dieser Kreislauf geschlossen.

Ein Vorratsbehälter 27 dient dem zu entalkoholisierenden bzw. in seinem Alkohol gehalt herunterzusetzenden Getränk, bevorzugt Wein, Bier, Apfelwein oder Birnen wein. Vom Vorratsbehälter 27 aus geht eine Leitung 28 die durch den Wärmeaus tauscher 17 in dessen zweiten Kreislauf führt. Das noch kühle Getränk aus dem Vorratsbehälter 27 dient also auch dazu, die Flüssigkeit in der Leitung 16 herunter zukühlen bzw. das Getränk nach dem Wärmetauscher 17 in der Leitung 28 zu er wärmen. Dieses tritt oberhalb der Mitte des Turms 23 mit einer Temperatur von 20° bis 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 ver läßt 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 Querschnitt 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

1. Vorrichtung zur Verminderung des Alkoholgehalts in Getränken

1. - mit einer Rektifizierkolonne, die zumindest zwei Packungen (29, 31) beherbergt,
2. - von denen die erste Packung (29) zwischen einer Getränkezufuhrleitung (28) und einer Brüdenzufuhrleitung (22) liegt
3. - und die zweite Packung (31) zwischen der Getränkezufuhrleitung (28) und einer zum Kondensator (34) führenden Alkohoabfuhrleitung (33) und vakuummäßig stromab von der ersten Packung (29) liegt,
4. - mit einer von der Rektifizierkolonne ausgehenden Getränkeabfuhrleitung (26, 13, 16) für das im Alkoholgehalt verminderte Getränk,
5. - mit einer vom Kondensator (34) aus zum Kopf der Rektifizierkolonne führenden Alkoholrückkopplungsleitung (44),
6. - mit einer zu einem Alkoholspeicher führenden Alkoholabtransportleitung (47),
7. - mit einer Stellvorrichtung, die das Verhältnis der Mengen in der Alkoholrückkopplungsleitung (44) und der Alkoholabtransportleitung (47) einstellt, und
8. - mit einer Vakuum-Pumpvorrichtung (43), von der aus gesehen die Kondensationsvorrichtung (39) und die Rektifizierkolonne hintereinander liegen,

gekennzeichnet durch,

1. - einen in der Getränkeabfuhrleitung (26, 13, 16) angeordneten Abscheider (14), dessen Brüdenleitung (22) zur Rektifizierkolonne zurückführt und an dessen Boden eine das im Alkohol verminderte Getränk abführendede Leitung (16) angeordnet ist,
2. - und einen in der Getränkeabfuhrleitung (26, 13, 16), dem Abscheider (14) vorgeschalteten, beheizbaren Wärmetauscher (12).

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 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Packung höher als die zweite Packung ist.

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

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

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

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopf der Kolonne eine Verteiler vorrichtung vorgesehen ist, die einen Rohrleitungsverzweiger umfaßt und daß unter den Auslässen der Rohrleitungsverzweiger Auffangkästen eines Verteilerbodens vorgesehen sind und daß der Verteilerboden eine Vielzahl von Löchern aufweist.

8. 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.

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

10. Verfahren zur Verminderung des Alkoholgehaltes in Getränken unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.