DE3936797C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Bier aus einem beim Gärverfahren ausgeschleusten Stoffstrom, wel­ cher die bei der Gärung entstehende Überschußhefe mitführt, wobei der Stoffstrom durch Mikrofiltration an tangential überströmten, rohrförmigen, porösen sowie rückspüllbaren Keramikmembranen aufkonzentriert sowie dabei das von Schweb­ stoffen befreite Bier als Filtrat abgezogen wird und wobei in Reinigungsintervallen eine an der Oberfläche der Membra­ nen haftende Deckschicht durch Spülung mit Flüssigkeit ent­ fernt wird.

Das gattungsgemäße Verfahren ist aus "Brauwelt" (1987), Heft 4, Seiten 118 bis 125 bekannt. An der Membranoberfläche rei­ chert sich die im Stoffstrom enthaltene Hefe an und bildet eine Deckschicht, deren Dicke von der Hefekonzentration im Stoffstrom sowie von den Strömungsbedingungen vor der Mem­ bran abhängig ist. Mit der Deckschichtbildung geht eine Abnahme des Filtratflusses einher. Zur Herstellung eines ausreichenden Filtratflusses sind regelmäßige Spülungen der Membranoberfläche erforderlich. Im Vergleich zu Kunststoff­ membranen haben Keramikmembranen den Vorteil, daß sie mit Heißwasser sterilisierbar sind und rückspülbar sind. Im Rahmen der herrschenden Lehre versteht man unter Rückspülung von Mikrofiltrationsmembranen eine periodische und in kurzen Zeitabständen durchgeführte Filtratflußumkehr durch Druck­ beaufschlagung des Filtrates. Die Membranrückspülung durch periodische und kurzfristig wirkende Filtratflußumkehrung ist eine an sich bekannte Maßnahme und wird auch bei Mikrofiltrationsanlagen, die im Zuge der Herstellung von hochreinem und keimfreien Wasser eingesetzt werden, an­ gewandt (JP-62-2 04 803).

Das eingangs beschriebene Verfahren ist verbesserungsbedürf­ tig. Abgesehen von dem großen Bedarf an Reinigungschemika­ lien ist insbesondere nachteilig, daß die in regelmäßigen Abständen durchzuführenden Spülungen zu erheblichen Ausfall­ zeiten führen, weil im Anschluß an die Membranreinigung eine zeitintensive Restentleerung mit Inertgas- und Wasserspü­ lungen erforderlich ist, um Chemikalienreste vollständig zu entfernen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzuge­ ben, wie bei einem gattungsgemäßen Verfahren die reinigungs­ bedingten Ausfallzeiten reduziert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Keramikmembranen in großen Zeitabständen mit einer chemi­ schen Reinigungslösung gespült werden und in mehreren da­ zwischenliegenden Reinigungsintervallen mit Heißwasser che­ mikalienfrei rückgespült werden, wobei das Rohrleitungsnetz jeweils zunächst entleert, danach das Heißwasser bei Tem­ peraturen zwischen 75°C und 90°C der Keramikmembran filtratseitig zugeführt und die abgelöste Deckschicht zusam­ men mit dem Heißwasser aus dem Rohrleitungsnetz abgezogen wird. - Die Erfindung nutzt die überraschende Erkenntnis, daß eine wirksame und vor allem rasche Abreinigung der Membranoberflächen mit Heißwasser ohne Zusatz von Chemi­ kalien möglich ist. Zu der wirksamen und raschen Abreinigung trägt wesentlich bei, daß das Heißwasser nicht an der Oberfläche der Membran tangential vorbeigeführt wird, sondern daß das Heißwasser durch die Membran hindurchgepreßt wird, und zwar mit im Vergleich zum Filtratfluß umgekehrter Strömungsrichtung. Versuche, die nicht zum Stand der Technik gehören, haben gezeigt, daß der Filtratfluß nach der Mem­ branrückspülung mit 75°C bis 90°C heißem Wasser wieder 90% bis 95% des Anfangswertes beträgt. Arbeitet man nach der erfindungsgemäßen Lehre, so sind nur in großen Zeitinterval­ len Spülungen mit chemischer Reinigungslösung erforderlich.

Vorteilhaft ist es, wenn die Keramikmembranen einen mittle­ ren Porendurchmesser von 0,05µm bis 5µm, vorzugsweise von 0,2µm, aufweisen. Es versteht sich, daß eine vollständige Entleerung des Rohrleitungsnetzes vor der Membranrückspülung mit Heißwasser nicht erforderlich ist. Will man eine Abwas­ serbelastung und Hefeverlust vermeiden, so ist es dennoch zweckmäßig, das Rohrleitungsnetz vor der Membranrückspülung zum Zwecke der vollständigen Entleerung mit Inertgas, gege­ benenfalls auch im Wechsel mit Wasser, zu spülen.

Arbeitet man nach der erfindungsgemäßen Lehre, so können die durch Membranreinigung bedingten Ausfallzeiten deutlich reduziert werden. Dazu trägt wesentlich bei, daß nach Be­ endigung des Rückspülvorganges eine Restentleerung mit einer mehrfach im Wechsel durchgeführten Inertgas- und Wasserspülung nicht erforderlich ist. Als weitere Vorteile kommen hinzu, daß Reinigungschemikalien eingespart werden können und daß die Anbindung der Mikrofiltrationsanlage an eine normale Reinigungsstation der Brauerei mit Rück­ stapelung, vorzugsweise an eine Reinigungsstation nach der Bierfiltration, möglich ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Anlage zur Abtren­ nung von Bier aus einem beim Gärverfahren ausgeschleusten Stoffstrom, welcher die bei der Gärung entstehende Über­ schußhefe mitführt. Zum grundsätzlichen Aufbau der Anlage gehören eine Zuführleitung 1 mit Zuführpumpe 2, eine Mehr­ zahl von Mikrofiltrationsmodulen 3 mit tangential überström­ baren porösen Membranen 4, eine Umwälzleitung 5 mit Umwälz­ pumpe 6 sowie an die Mikrofiltrationsmodule 3 angeschlossene Filtratleitungen 7, die über eine Filtratsammelleitung 8 miteinander verbunden sind. An die Anlage sind Lagertanks 9, 10 für die aufkonzentrierte Überschußhefe sowie das ab­ filtrierte Bier angeschlossen. Ferner gehört zur Anlage ein Wärmetauscher 11 zur Thermostatierung eines in der Umwälz­ leitung umgepumpten Kreislaufstromes.

Der aus dem Gärverfahren ausgeschleuste Stoffstrom, welcher die bei der Gärung entstehende Überschußhefe enthält, wird in der in der Figur dargestellten Anlage durch Mikrofiltra­ tion aufkonzentriert, wobei ein von Schwebstoffen befreites Bier als Filtrat abgezogen wird. Die Mikrofiltration ist als kontinuierliches Trennverfahren eingerichtet. Der zu behan­ delnde Stoffstrom, welcher die Uberschußhefe in niedriger Konzentration enthält, wird dem in der Umwälzleitung 5 um­ gepumpten Kreislaufstrom kontinuierlich über die Zuführlei­ tung 1 zugeführt. Aus dem Kreislaufstrom wird ferner über eine Konzentratleitung 12 ein Konzentratstrom mit einer im wesentlichen konstanten Hefekonzentration abgezogen, wobei der Mengenstrom durch ein Konzentratventil 13 in der Konzen­ tratleitung 12 eingestellt wird. Der in der Umwälzleitung 5 umgepumpte Kreislaufstrom steht unter erhöhtem Betriebs­ druck und wird bei jedem Umlauf durch die Mikrofiltrations­ module 3 hindurchgepumpt. Die Mikrofiltrationsmodule 3 sind mit rohrförmigen, innendurchströmten Keramikmembranen 4 aus­ gerüstet. Unter der Wirkung einer transmembranen Druckdiffe­ renz wird Filtrat abgepreßt, welches über die Filtratleitun­ gen 7 abläuft. Infolge des Filtratflusses reichert sich die von der Membran zurückgehaltene Hefe an der Membranoberflä­ che an und bildet eine Deckschicht, deren Dicke von der He­ fekonzentration im Kreislaufstrom und den Strömungsbedingun­ gen an der Membranoberfläche abhängt. Die an der Membran­ oberfläche gebildete Deckschicht führt zu einer zunehmenden Verblockung der Keramikmembranen 4 und hat eine Abnahme des Filtratflusses zur Folge. In Reinigungsintervallen wird da­ her das Rohrleitungsnetz über Entleerungsleitungen 14 ent­ leert und anschließend die an der Oberfläche der Membranen haftende Deckschicht durch Spülung entfernt.

Die Keramikmembranen werden während der Reinigungsintervalle mit Heißwasser, welches eine Temperatur von 75° bis 90°C aufweist, rückgespült. Das Heißwasser wird unter Druck durch eine an die Filtratsammelleitung 8 angeschlossene Heiß­ wasserzuführleitung 15 den Mikrofiltrationsmodulen 3 fil­ tratseitig unter Druck zugeführt. Unter der Wirkung einer transmembranen Druckdifferenz tritt das Heißwasser durch die Keramikmembranen 4 hindurch und wird dem stoffstromseitigen Strömungskanal der Mikrofiltrationsmodule 3 über eine an die Umwälzleitung 5 angeschlossene Heißwasserabführung 16 abge­ zogen. Die Keramikmembranen 4 weisen einen mittleren Poren­ durchmesser von 0,05 bis 5µm, vorzugsweise von 0,2µm, auf.

Der Figur entnimmt man, daß an das Rohrleitungsnetz der Mikrofiltrationsanlage eine Spülgasleitung 17 angeschlossen ist. Zum Zwecke einer vollständigen Entleerung des Rohrlei­ tungsnetzes besteht so die Möglichkeit, mit Inertgas, auch im Wechsel mit Wasser, zu spülen. Vorzugsweise werden CO₂ und/oder Luft verwendet.

Claims (3)

1. Verfahren zur Abtrennung von Bier aus einem beim Gärver­ fahren ausgeschleusten Stoffstrom, welcher die bei der Gärung entstehende Überschußhefe mitführt, wobei der Stoff­ strom durch Mikrofiltration an tangential überströmten, rohrförmigen, porösen sowie rückspülbaren Keramikmembranen aufkonzentriert sowie dabei das von Schwebstoffen befreite Bier als Filtrat abgezogen wird und wobei in Reinigungsin­ tervallen eine an der Oberfläche der Membranen haftende Deckschicht durch Spülung mit Flüssigkeit entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikmembranen in großen Zeitabständen mit einer chemi­ schen Reinigungslösung gespült werden und in mehreren da­ zwischenliegenden Reinigungsintervallen mit Heißwasser che­ mikalienfrei rückgespült werden, wobei das Rohrleitungsnetz jeweils zunächst entleert, danach das Heißwasser mit einer Temperatur zwischen 75°C und 90°C den Keramikmembranen filtratseitig zugeführt und die abgelöste Deckschicht zusam­ men mit dem Heißwasser aus dem Rohrleitungsnetz abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikmembranen einen mittleren Porendurchmesser von 0,05 bis 5µm, vorzugsweise von 0,2µm, aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrleitungsnetz vor der Membranrückspülung zum Zwecke der vollständigen Entleerung mit Inertgas, auch im Wechsel mit Wasser, gespült wird.