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Verfahren zur Herstellung von Wasser gleichbleibender Zusammensetzung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines für Brauerei- und ähnliche
Zwecke geeigneten Wassers von gleichbleibender Zusammensetzung mit einem im Endwasser
gewünschten bestimmten Ca S O,-Gehalt.
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Es ist bekannt, Wasser für Brauereizwecke von seiner Carbonathärte
durch Behandeln mit Calciumhydroxyd zu befreien und das @entcarbonisierte Wasser
mit Gips zu behandeln. Es ist ferner bekannt, Brauwässern die überschüssige Carbonathärte
_durch thermische Behandlung zu entziehen, das Wasser hierbei zu entgasen und in
der Folge Gips zuzusetzen zwecks Erhöhung der permanenten Härte. Man hat auch schon
versucht, die Gipsmenge dem Wasser nahezu im stöchiom@etrischen Verhälth.ältnis
zum Carbonatgehalt zuzufügen, um die bei allen früher bekannten Verfahren auftretenden
Gipsüberschüsse zu vermeiden.
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Allen diesen Verfahren haften aber die Mißstände an, welche der wechselnde
Gehalt des Rohwassers an Gipshärte und auch an Carbonathärte mit sich bringt, und
welche den Dosierungsvorrichtungen innewohnen, deren Arbeitsweise, besonders wenn
es sich um die Dosierung von festen Stoffen handelt, häufig ungleichmäßig ist und
welche im übrigen noch je nach wechselnder Zusammen-Setzung des Rohwassers ständiger
Umstellung bedürfen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet nun, durch Einstellung einer
einzigen Bedingung, nämlich der Temperatur des zu hehandelnden Wassers, unabhängig
von der Zusammensetzung des Rohwassers ein stets gleichbleibendes Wasser, das sowohl
in seiner Gipshärte, aber auch in seiner Carbonathärte keinerlei Schwankungen unterworfen
ist, zu erhalten, und zwar wird erfindungsgemäß das gegebenenfalls vorher gleichfalls
thermisch unter Inberührungbringen mit schon gefälltem oder natürlichem Calciumcarbonat
von seiner Carbonathärte im wesentlichen befreite Wasser bei einer Temperatur über
Anhydrit, der in körnigem Zustande angewandt wird, filtriert, bei welcher die Anhydritlöslichkeit
der gewünschten Gipshärte entspricht. Hierbei stellt sich der Gipsgehalt des Wassers
auf die bei der gewählten Temperatur entsprechende Löslichkeit des Anhydrits ein.
Anhydrit zeigt eine bei steigender Temperatur abnehmende Löslichkeit, so daß man
es durch Einhalten einer bestimmten Temperatur in der Hand hat, die gewünschte Menge
Gips im Endwasser zu erhalten. Hierbei wird, wenn das Wasser nicht genügend Gips
enthält, der Gipsgehalt des Wassers
erhöht oder ein zu hoher Gipsgehalt
des Wassers, der auch durch vorherige Zugabe von Gips zum Wasser erhalten werden
kann, auf die der Temperatur entsprechende Löslichkeit des Anhydrits zurückgeführt.
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Es war bekannt, daß Anhydrit die Neigung hat, sehr beständige übersättigte
Lösungen zu bilden, Lösungen, die monatelang ihre Übersättigung, wenigstens zum
Teil, beibehalten. Um so überraschender war es, daß man durch einfache Filtration
über gekörnten kristallinen Anhy drit diese übersättigungserschei-, nungen beseitigt
und so mit Sicherheit ein, Wasser erhält, dessen Gipsgehalt der wirklichen Löslichkeit
des Anhydrits bei der angewandten Temperatur genau entspricht. Da auch der Carbonatgehalt
des Wassers durch thermische Behandlung, wie oben schon ausgeführt wurde, genauestens
eingestellt werden kann, so genügt die Einhaltung einer Bedingung, nämlich einer
bestimmten Temperatur, um sowohl, wie schon bekannt, den Carbonatgehalt des Wassers
genauestens einzustellen ,als auch den Gipsgehalt der gewünschten Höhe entsprechend
;einzustellen. Das Verfahren zeichnet sich demnach durch eine ganz außerordentliche
Einfachheit aus, das trotzdem zu Wasser- stets gleichbleibender Zusammensetzung
führt, unter der einzigen Voraussetzung, daß die Temperatur genau eingehalten wird.
Auf Grund der bisher bekannten Eigenschaften übersättigter Anhydritlö:sungen -war
nicht zu erwarten, daß die Aufhebung der Übersättigung durch Filtrieren über kristallinen
kqrnigen Anhydrit in kürzester Zeit gelingen würde.
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Das Verfahren wird so durchgeführt, daß das Wasser zunächst von seiner
Carbonathärte in bekannter Weise durch Erhitzen, evtl. unter Zugabe von Fällmitteln,
befreit wird, womit auch die Entgasung verbunden werden kann. Ebenso kann das Wasser
vorher auch von anderen Verunreinigungen, z. B. organischer Natur, durch Koagulationsprozesse
und Filtration befreit werden. Die Ausfällung des Calciumcarbonats bei der Wassererhitzung
wird dadurch beschleunigt, daß das Wasser noch mit Calciumcarbonat in Berührung
gebracht wird. Das vorbehandelte Wasser hat nunmehr lediglich einen Carbonatgehalt
bis zur Löslichkeit des C.alciumcarbonats bei der gewählten Temperatur. Enthält
das Wasser weniger Carbonat, als dieser Sättigungsgrenze entspricht, was zu den
Ausnahmefällen gehört, so wird durch die Berührung mit dem Calciumcarbonat das Wasser
auf den Calciumcarbonatgehalt angereichert werden, der die Sättigungsgrenze bei
der entsprechenden Temperatur darstellt. Nunmehr wird das Wasser über gekörnten
kristallinen Anhydrit filtriert unter Aufrechterhaltung einer solchen Temperatur,
daß der Gipsgehalt des Fertigwassers auf das der betreffenden Temperatur entsprechende
Lösungsgleichgewicht gebracht wird. Wässer, die Calciumsulfat in geringeren Meng-
en als his zur Sättigungsgrenze enthalten, werden zweckmäßigerweise vor der Filtration
über Anhydrit einer Einwirkung von Calciuinsulfat-a-hydrat, Calciumsulfathalbhydrat
oder Calciumsulfat unterworfen, worauf dann in dem Anhydritfilter die Regulierung
des Calciumsulfatgehaltes auf die der Temperatur entsprechenden Sättigungsgrenze
erfolgt in der Weise, daß, falls mehr Calciumsulfat vorher gelöst war oder gelöst
wurde, nunmehr die Zurückführung des Sulfatgehaltes auf das in bezug auf Anhydrit
für jede Temperatur eindeutige Lösungsgleichgewicht erfolgt.
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Die Ausscheidung der im Rohwasser im Überschuß vorhandenen Stoffe
bzw. der dem Rohwasser im überschuß zugesetzten Stoffe auf die im Fertigwasser gewünschte
Mindestmenge wird also herbeigeführt durch Filtration des Wassers zunächst in bekannter
Weise über Calciumcarbonat, wobei die der Temperatur entsprechende Restcarbonathärte
eingestellt -wird, und dann erfindungsgemäß über kristallinen gekörnten Anhydrit,
wodurch die bestehende Gipsübersättigung aufgehoben wird und der Calciumsulfatgehalt
im Fertigwasser auf den der gewählten Temperatur :eigenen Lösungsgrad reduziert
wird.
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Die Wasserfiltration geschieht in geschlossenen Behältern, weil man
dann auch bei höherer Temperatur als ioo' C, also unter Druck, filtrieren kann und
gleichzeitig Wasserverluste durch Verdampfung vermieden werden. Das Filtermaterial
wird in geeignete Korngröße gebracht, die mit der Filtrationsgeschwindigkeit des
Wassers insofern in einem Verhältnis steht, als bei gröberem Filtermaterial langsamer
und bei feinerem Filtermaterial rascher filtriert werden kann, weil. die FIltrationsgeschwiudigkeit
von der wirksamen Oberfläche des Filtermaterials abhängig ist.
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Die Wirkungsweise des Verfahrens wird durch die nachfolgenden Beispiele
gezeigt: i. Sehr hartes Quellwasser, das i, i g CaS O,1 im Liter enthält, wird zuerst
auf i oo° in einem Entgaser, der gekörnten Kalkstein enthält, durch direkten Dampf
erhitzt. Die ,abziehenden Dämpfe und Gase gehen durch einen Vorerhitzer, um die
Wärme wieder zu :gewinnen. Das heiße entgaste Wasser geht nunmehr durch eine Reihe
von Filtern, die alle ;geschlossen sind, um den Eintritt von Luft und Abkühlung
durch Verdampfen zu verhindern. Zuerst durchläuft das Wasser ein Filter, das mit
gekörntem Dolomit beschickt
ist. Darauf strömt das Wasser durch
ein Filterbett von gekörntem, natürlichem Gips und schließlich durch ein Filter,
das mit gekörntem, natürlichem Anhydrit beschickt ist. Das Wasser ist geruchlos
und geschmacklos und ist mit Calciumsulfat gesättigt, Zoobei es o,65g CaSO1/1 enthält.
Das so erhaltene Wasser setzt keine Krusten mehr ab und ist stets von gleicher Zusammensetzung.
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2. Ein weiches Wasser, das, aus Granitgestein stammend, praktisch
frei von Sulfaten ist, wird durch die gleiche Reihe von Apparaten und bei gleichen
Temperaturen hindurchgeschickt. Das dem letzten Filter entströmende Wasser hat den
gleichen Gehalt an Calciumcarbonat und Calciumsulfat wie das Wasser gemäß Beispiel
i nach Durchlaufen der Apparatur.
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3. Ein Wasser der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel i wird
der gleichen Behandlung wie bei i unterworfen mit dem Unterschied, daß die Temperatur
des Wassers i 2o' beträgt. Das ablaufende Wasser hat einen Calciumsulfatgehalt von
0, 44 9 Ca S0j1.
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Diese Beispiele zeigen, daß Wässer völlig verschiedener Zusammensetzung
nach der verfahrensgemäßen Behandlung gleichen Bedingungen völlig gleiche Zusammensetzung
aufweisen, so daß bei Verwendung dieses Verfahrens immer völlig gleiche Ergebnisse
erhalten werden müssen, und zwar entspricht die obren in Beispiel i und 2 gegebene
Zusammensetzung des Wassers der Löslichkeit von Anhydrit in Wasser von i oo°, während
in Beispiel 3 die Zusammensetzung des Wassers der Löslichkeit von Anhydrit bei i
2o' gleich ist.
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Da die Löslichkeit des Anhydrits mit steigender Temperatur weiter
sinkt, hat man esin der Hand, den Calciumsulfatgehalt des Wassers weiter herabzusetzen,
z. B. auf o,28 g CaS0,j,l bei Verwendung einer Temperatur von i 4o'. Ebenso kann=
man durch Anwendung von Temperaturen unter i oo° den Calciumsulfatgehalt des Wassers
steigern.
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Das vorliegende Verfahren zeigt zum ersten Male einen Weg, durch Änderung
einer Versuchsbedingung, nämlich der Temperatur, Wasser stets gleichbleibender Zusammensetzung
zu erhalten, mag das Wasser eine ursprüngliche Zusammensetzung haben, welche es
auch wolle, unter der alleinigen Voraussetzung, daß das Wasser diejenigen Bestandteile
enthält, .welches @es im fertigen Zustande enthalten soll. Das letztere trifft bei
den meisten Wässern ohne weiteres zu oder kann durch Zugabe der fehlenden Bestandteile
ohne weiteres ausgeglichen werden, wobei die Menge der Zugabe keine Rolle spielt,
vorausgesetzt, daß dite zugesetzte Menge mindestens dem im Fertigwasser verlangten
Gehalt entspricht.
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Das Verfahren gestattet also, mit einfachen Mitteln, unabhängig von
der genauen Arbeit von Dosierungsapparaten, lediglich durch die Einhaltung einer
bestimmten Temperatur ein Wasser herzustellen, in welchem sich Calciumcarbonat und
Calciumsulfat im tatsächlichen Lösungsgleichgewicht befinden.