DE9016406U1 - Bioreaktor zur Herstellung gashaltiger Getränke - Google Patents

Description

- 3 Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor für die Einlagerung von Wirkstoffen, wie Hefen und anderen Mikroorganismen. Ein solcher in Flüssigkeiten einzutauchender Bioreaktor setzt durch seine in Reaktion gehenden Substanzen Kohlensäuregas frei. Die Herstellung gashaltiger Getränke erfolgt in geeigneten Behältnissen durch Gärung, wobei die hefenumgebende Hülle in der Form eines feinen Filters die freie Fermentation verhindert und dadurch der Gärverlauf trübungsfrei abläuft.

Unter den eingangs erwähnten Getränken sind im besonderen Bier, Wein, Perlwein und Sekt bzw. Champagner zu verstehen. Diese Getränke werden in verschiedenen Behältnissen hergestellt, wobei Champagner zum überwiegenden Teil in einer 0,75 Literflasche die zweite Gärung erfährt. Das gleiche gilt für Sekt, sofern dieser nach der traditionellen Methode hergestellt wird. Die zweite Gärung wird durch den Zusatz von Zucker und Hefen in dem Getränk durchgeführt. Über den Stoffwechsel der Hefezellen wird dann das Kohlensäuregas frei.

Damit baut sich in einem geschlossenen Behälter, wie beispielsweise einer Sektflasche, ein bestimmter Druck auf, der in der Endphase 5-6 bar beträgt. Die Hefezellen unterliegen von Natur aus keiner Immobilisierung und damit nativer Fermentation bei trübender Gärung.

Eine derart ablaufende Gärung bedeutet immer Depotrück-

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stände in Form der eindosierten Hefen. Diese Hefen haben sich je nach Gebrauchslage des Behälters bzw. der Flasche am untersten Punkt angesammelt und müssen zur gegebenen Zeit entfernt werden. Dies um so mehr, da sonst das Getränk beim Transport und beim Öffnen durch den Druckstoß trüblaufen würde. Damit einher gingen auch negative Geschmacksveränderungen. Bei der traditionellen Sektflaschengärung werden die Hefen nach Ablauf der Gärung auf den Punkt gerüttelt. Unter Punkt gerüttelt versteht man die Hefenansammlung unter dem SektflaschenVerschluß. Nach einer vom Gesetzgeber vorgegebenen Zeitspanne kann das sogenannte Degorgieröffnen der Sektflaschen erfolgen, was die Entnahme des Hefedepots bedeutet. Danach werden die Flaschen nach einer eventuell vorzunehmenden Dosage erneut verschlossen. Die traditionelle Flaschengärung, d.h. das Champagnerverfahren, gilt als Qualitätsfaktor. Das Verfahren ist aufwendig und immer noch in vielen Betrieben mit viel Handarbeit verbunden.Gerade der Aufwand des Hefeabrüttelns und Degorgierens ist beträchtlich und es werden Lösungen gesucht diese Verfahrensschritte wirtschaftlich günstiger zu stellen. Seit einigen Jahren laufen Versuche mittels Alginat-immobilisierten-Hefen trübungsfrei zu vergären. Auch versucht man durch Mikrokapselung nativer Hefen eine Immobilisierung zu erreichen, und zwar immer mit dem Ziel der Einsparung

vorgenannter Verfahrensschritte. Es sind auch Filter bekannt, die eine Immobilisierung bewerkstelligen sollen. Teils funktionieren diese Filter auch, andere sind wiederum nicht zuverlässig, d.h. Hefen schlagen durch und führen zu Trübungen oder Sekundärhefedepots. Unabhängig davon sind diese bisher nach dem Stand der Technik bekannten Immobilisierungs-Maßnahmen zu teuer und ein wirtschaftlicher Vorteil ist nicht erkennbar .

In verschiedenen Versuchsreihen hat der Anmelder festgestellt, daß die Diffusionshemmnisse der meisten die Hefen umgebenden Filtermaterialien einen Druckaufbau im Reaktor begünstigen. Dieser Druckaufbau im Innern der Reaktorzelle verhindert einerseits das Nachströmen von Nährflüssigkeit für die Organismen, andererseits, wenn der Druck eine bestimmte Größe erreicht, drückt es Gas und feinste Hefeteilchen durch die Poren der Filtermembran. Diese Vorgänge verhindern, daß kontinuierlich Nährflüssigkeit nachströmt. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die quantitative Porösität selbst feinster Rohrmenbranen bzw. Kapilarmembranen von 0,2 Filterfeinheiten denen von 2-5 jjm im Reaktionsverhal ten überlegen waren, wenn bei letzteren die notwendige Menge der Porösität fehlte. Diese Versuche wurden mit hydrophilen, hydrophoben Filtern sowie in Kombination beider durchgeführt. Außer bei der rein hydrophoben

Variante wurde der Enddruck von ca. 6 bar bei einem Zuckereinsatz von 24 g/Liter immer erreicht. Die Zeitdauer von 0-6 bar Druck betrug bei einer Umgebungstemperatur von etwa 18° Celsius 2,5 bis 3 Monate. Je nach Materialart des eingesetzten Filters wurde, wie bereits erwähnt, in unterschiedlicher Menge ein Herausdrücken von feinstem Hefetrub beobachtet. Dies selbst bei Membranen im Bereich der Ultrafiltration. Der bereits erwähnte Druckaufbau und die Diffusionshemmnisse verhinderten in einer regelrechten Wechselwirkung einen kontinuierlichen Stoffaustausch in der Filter- bzw. Reaktorkammer.

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe darin gesehen wird, die Mängel der bekannten Vorrichtungen und Verfahren zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit einfachsten Mitteln einen Bioreaktor zur Herstellung gashaltiger Getränke zu schaffen, ohne daß es zu nennenswerten Diffusionshemmnissen und einem unkontrollierbaren Druckaufbau in der Reaktorkammer kommt.

Durch Versuche hat der Anmelder herausgefunden, daß Papierfilter, wie sie z.B. in Raucher-Pfeifen Verwendung finden, sich bestens zur Immobilisierung von Wirkstoffen, wie Mikroorganismen bzw. Hefen, eignen. Diese Pfeifen-Filter sind aus Papier mehrlagig gewickelt und haben ein durchgehendes Loch. In dieses Loch wer-

den die Hefen eingebracht und der Filter an beiden Enden verschlossen. Danach wird der Filter in ein standartmäßiges oder spezielles ßidules, d.h. Kunststoffmodul eingeklebt oder eingesteckt.

Anhand der Zeichnungen ist in den einzelnen Ausführungsbeispielen der Erfindungsgedanke erläutert.

Dabei wird gezeigt:

Fig. 1 ein Bidules bzw. Kunststoffmodul in

Standartausführung .

Fig. 2 ein Bidules in Spezialausführung. Fig. 3 ein Bidules in Spezialausführung. Fig. 4 ein Filter .

Fig. 5 ein Filter mit Stopfen, unten verschlossen.
Fig. 6 ein Filter mit Stopfen, unten und oben

verschlossen.

Fig. 7 und 8 Bidules mit eingesetztem Filter. Fig. 9 ein Filter mit eingezogenem Träger. Fig.10 eine kronkorkverschlossene Sektflasche mit eingesetztem Bidules und Filter.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein Bioreaktor B geschaffen wurde, der im wesentlichen aus einem Filter 4, wie er als Papierfilter in Raucher-

pfeifen Verwendung findet, besteht und im Inneren ein durchgehendes Loch 7 aufweist. Das Loch 7 wird mit Mikroorganismen, wie Hefen, als Wirkstoffe W gefüllt oder alternativ wird ein Träger 9 mit den Wirkstoffen W eingebracht und der Filter 4 an beiden Enden durch Kleber oder einem Stopfen 5 und Stopfen 6 verschlossen. Danach wird der Filter 4 in ein Bidules 1 eingeklebt oder eingesteckt über Nocken 2 oder Klipp 3. Zur gegebenen Zeit wird dann der Bioreaktor B in die Flasche F manuell oder automatisch eingesetzt und mittels Kronkork 8 die Flasche verschlossen .

Bezugszeichenliste

B = Bioreaktor als Ganzes

F = Sektflasche

W = Wirkstoffe / Mikroorganismen / Hefen

1 = Bidules

2 = -Nocken

3 = Klipp

4 = Filter

5 = kleiner Stopfen

6 = großer Stopfen

7 = Loch

8 = Kronkork

9 = Träger

Claims (5)

Karl-Heinz Quetsch Mühlenstr. 51 D-7801 Ballrechten-Dottingen Bioreaktor zur Herstellung gashaltiger Getränke Ansprüche :

1. Bioreaktor (B) für die Herstellung gashaltiger Getränke zur trübungsfreien Vergärung mit Wirkstoffen in Form von Hefen oder Mikroorganismen in Behältern, wie beispielsweise Sektflaschen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkstoffe (W) in Filter (4) eingesetzt und verschlossen werden und der Filter (4) in ein Bidules (1) eingeklebt wird, wobei anstelle des Einklebens die Befestigung des Filters (4) über ein Nocken (2) bzw. Klipp (3) erfolgt.

2. Bioreaktor (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkstoffe (W) auf einen Träger (9), wie beispielsweise einen Bindfaden, mittels Klebstoff aufgebracht sind und dieser Träger (9) in den Filter (4) eingezogen wird.

3. Bioreaktor (B) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Filter (4) um Raucherpfeifen-Filter handelt, die nach Einbringung der Wirkstoffe (W) an den Enden zugeklebt bzw. durch Stopfen (5) und Stopfen (6) verschlossen werden.

4. Bioreaktor (B) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Filter (4) um Papierfilter handelt.

5. Bioreaktor (B) nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (4) ringförmig in ein Bidules (1) eingesetzt wird.