JPH06277509A - 濾過助剤を精製するための方法および装置 - Google Patents

濾過助剤を精製するための方法および装置

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JPH06277509A
JPH06277509A JP6015468A JP1546894A JPH06277509A JP H06277509 A JPH06277509 A JP H06277509A JP 6015468 A JP6015468 A JP 6015468A JP 1546894 A JP1546894 A JP 1546894A JP H06277509 A JPH06277509 A JP H06277509A
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filter
diatomaceous earth
enzyme
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JP6015468A
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Johannes Dr Kiefer
ヨハネス・キーファー
Manfred Girr
マンフレート・ギル
Auckens Jan Smaal
アウケンス・ヤン・スマール
Brigitte Lippuner
ブリギッテ・リップナー
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Filtrox Werk AG
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FUIRUTOROKUSU WERK AG
Filtrox Werk AG
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 濾過助剤の再生または精製を利用者の場所
で、経済的かつ生態学的に有利に実施する方法を提供す
る。 【構成】 分離プロセス、特に濾過プロセスに際して少
なくとも有機成分が富化された濾過助剤を精製するため
の方法および装置において、反応槽(3)に酵素または
酵素混合物を供給する。酵素処理後に廃水を排出し、精
製された濾過助剤を回収する。さらに超音波装置(1
3)内で精製処理を補助することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は濾過助剤を精製するため
の方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】大部分の飲料の製造プロセスに際して、
最終プロセス段階の1つとして製品の澄明化を行わなけ
ればならない。この澄明化段階は種々の技術で、たとえ
ば遠心分離、沈降、浮遊または濾過により行うことがで
きる。最適な澄明化効果を達成するために、しばしばこ
れらの分離技術を2種類以上、順次採用する。これは特
にアルコール発酵により、またはブドウその他の果実か
ら圧搾により製造される飲料に該当する。
【0003】その際、濾過は最も頻繁に採用される分離
法である。濾過の種類および用いる分離精度に関して、
そのプロセスを製品および製造段階に最適状態で適合さ
せることができるからである。たとえばその際、加圧も
しくは真空フィルターによるケーク濾過(Kuchen
filtration)、濾過助剤を用いる沈降濾過
(Anschwemmfiltration)、ディー
プフィルター(Tiefenfilter)、たとえば
フィルター層、または平面フィルター、たとえばメンブ
レンの使用が可能である。
【0004】特に果汁、およびアルコール飲料、たとえ
ばワインまたはビールの製造に極めて頻繁に採用される
濾過法は、沈降剤として珪藻土を用いる沈降濾過であ
る。この場合、キャリヤー−これはセルロース、金網ま
たはスリット管篩(Spaltrohrsiebe)か
らなるフィルター層であってよい−上に、まず浸透率6
00−1000ミリダーシー(mDarcy)の粗大な
珪藻土の層を乗せる。この層はキャリヤーのスリットを
架橋するために用いられ、かつ次の、より微細な珪藻土
の基礎沈降(Grundanschwemmung)の
支持体として用いられる。濾過処理の過程で絶えず珪藻
土が供給される。この方法は、用いる珪藻土の種類およ
び量ならびに濾液の濁度により制御することが可能であ
る。
【0005】この−通常は不連続的に操作される−方法
においては濾過ケークが得られ、これは計量供給された
珪藻土および製品から分離されたスラッジ(Trubs
toff)の混合物よりなる。この混合物はこの状態で
はもはや濾過に用いることができず、今日の技術水準に
よれば通常は廃棄物として廃棄処理される。その場合、
堆積処分(Deponierung)、堆肥化、または
農地上に広げることが考えられる。しかしこれらの廃棄
処理の可能性は、一定の条件が満たされていなければな
らないため、限られた場合に利用しうるにすぎない。た
とえば堆積処分の条件としてコンパクトであること(S
tichfestigkeit)が挙げられる。しかし
これは最高で約35%の含水率にまで強制脱水すること
を前提とする。これは実際にはプレスによって初めて可
能である。その場合、さらに脱水経費が堆積処分経費に
加算される。他の濾過助剤、たとえばパーライト、セル
ロース、シリカゲル、ガラス、またはこれらの濾過助剤
の混合物についても、同じ問題が生じる。
【0006】これらの理由で、堆積したスラッジ粒子か
らの濾過助剤の分離を精製または再生により達成するこ
とが長年試みられていた。これに関しては既に幾つかの
方法が提唱されている。たとえばフィニスおよびガラス
ケ(Finis,Galaske)(Brauwel
t,No.50/51,1988,p.2370)は、
醸造所からの珪藻土スラッジを熱により精製することに
つき述べている。その場合、まず種々の醸造所から供給
された珪藻土スラッジを混合槽および調整槽内で混合物
となす。次いでこの混合物を機械的に脱水する。経験的
には、その際プレスされた濾過ケーク中に全量に対し約
50−55重量%の水が残留する。次の処理段階で珪藻
土を700−780℃に加熱することにより、珪藻土に
堆積しているスラッジ(主として酵母および蛋白質から
なる)を強熱除去する。最終段階として、再生物の浸透
度を一定の範囲に定めるための篩分けが行われる。この
方法の欠点として下記の点が挙げられる: −乾燥過程および強熱過程で高いエネルギー消費が必要
とされる −種々の珪藻土が混合される −醸造所から供給された珪藻土の約50%がこれらの工
場において濾過の目的に再利用されるにすぎないので、
リサイクリング率が低い −中央の処理場への、また処理場から利用者の工場への
輸送のための輸送費がかかる 利用者の場所で分散して操作される他の処理法がゾンマ
ー(Sommer)((Brauwelt,No.5,
1990,p.151、または欧州特許第0253 2
33 B1号明細書)により述べられている。このシス
テムは、珪藻土スラッジを温度80−85℃の苛性ソー
ダで洗浄除去し、これに続いてバンドフィルター上で苛
性ソーダを水および希硫酸により洗浄除去することに基
づく。この方法も約70%のリサイクリング率を達成し
たにすぎない。この方法の欠点として下記の点が挙げら
れる: −アルカリおよび酸の消費量が高く、これに応じて廃水
が汚染される −機械的に複雑なプラントのための設備費が高い −強熱減量(Gluhverlust)により検出し
て、再生物に2−5%の有機残留汚染物質が残留する −リサイクリング率が低い 濾材を再生するための他の方法が特許DD 291 7
02 A5号明細書に記載されている。この場合、フィ
ルター層を湿式粉砕し、スラッジを0.2−2%の苛性
ソーダに溶解する。その際、後続の沈降濾過への再利用
が1回だけ考慮されるにすぎないので、この場合には真
の循環プロセスとは言えない。
【0007】欧州特許出願第0 255 696 A2
号明細書も濾過助剤−この場合はAl23−を熱苛性ソ
ーダ中で再生することに基づく。この場合も苛性ソーダ
濃度5−10%で処理される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、既知方法の
欠点を避けるという課題、すなわち特に濾過助剤の再生
または精製を分散して利用者の場所で、経済的かつ生態
学的に関心のある限界パラメーター(Randpara
meter)において、上記の欠点を避けた状態で実施
可能にするという課題に基づく。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、まず第1に特許請求の範囲の特徴事項により解決さ
れる。特にその際、汚染された濾過助剤を1種類または
特に2種類以上の酵素の組み合わせの添加のもとに、温
水を用いて処理する。これらの酵素は高分子量の有機汚
染物質を攻撃し、これらをより低分子量の水溶性形態に
変換する。これらの酵素は特に蛋白質分解(prote
olytisch)酵素、糖分解(glucolyti
sch)酵素、デンプン分解(amylolytisc
h)酵素もしくはペクチン分解(pektolytis
ch)酵素またはこれらの酵素の混合物、たとえばAM
G、セレミックス(Ceremix)またはセレフロ
(Cereflo)(ノボ・ノルディスク社製品)であ
る。β−グルカナーゼ(Glucanase)も、微生
物の細胞壁を攻撃する酵素、たとえばSP 299(ノ
ボ・ノルディスク社製)と同様に本発明により装填する
のに適している。酵素処理された、濾過助剤と混合した
状態のスラッジ、特に珪藻土スラッジを、次いで適切な
固体−液体−分離システムにより精製溶液から分離し、
そして水、特に熱湯による洗浄プロセスに供給する。こ
の洗浄プロセスは分離装置の内部または外部で実施する
ことができる。たとえば最高で0.5%の希NaOHを
用いて有機負荷物をさらに減少させる追加の後続精製段
階、または酸化剤、たとえば過酸化水素もしくはオゾン
の使用による追加精製を伴うこともできる。珪藻土スラ
ッジはこの処理が終了した時点で再び飲料の濾過に装入
することができる。その際本発明は、珪藻土を濾過助剤
として使用する場合に明らかに特に良好に適用される。
珪藻土は酵素処理に際しても、たとえば酸化剤またはア
ルカリを用いる追加精製に際しても分解されないからで
ある。ただし本発明は他の濾過助剤、特に無機の濾過助
剤、たとえばガラス、シリカゲル(Silicage
l,Kieselgel)、α−酸化アルミニウムなど
にも適用しうる。これらの濾過助剤の混合物にも適用し
うる。濾過助剤としてガラスを使用し、アルカリにより
精製する場合、pH抵抗性の低い多孔質ガラスを用いる
際には、ごく弱いアルカリを装入するか、またはアルカ
リによる精製を避ける点に注意しなければならない。パ
ーライトについても同じことが言える。シリカゲルの場
合、通常はアルカリによる精製を完全に避ける。
【0010】さらにセルロース繊維または合成繊維を装
填することもできる。フィブリル化繊維状のα−セルロ
ースの場合、同様にごく低い濃度のアルカリを装入す
る。セルロース繊維の装填は、特に他の濾過助剤との混
合物において推奨される。合成繊維の場合、特にフィブ
リル化したPE−(ポリエチレン−)およびPP−(ポ
リプロピレン−)繊維を装填することができる。たとえ
ば繊維タイプE400およびE620(PE)またはY
600(PP)が適している。
【0011】これらの繊維のいずれを装填することがで
きるか、また追加の精製段階(酸化剤、アルカリなど)
を選択する際に個々に使用する濾過助剤にどのような注
意を払わなければならないかは、当業者が比較的容易に
決定することができる。
【0012】補足処置としては、精製段階のいずれかに
おいて超音波による珪藻土スラッジの処理を行うことが
できる。文献から知られているように、抽出処理は超音
波によってその効果が補助される(レンダー、ルーエ
デ、ハーゼ(Render,M.;Luhede,
J.;Haase,B.);Chemie−Ingen
ieur−Technik,64(1992)No.
5,p.464−465)。強固に粘着した汚染物質の
場合、精製の効率をこれによって高めることができる。
こうして実施された精製によって、粘着性の有機汚染物
質、主として酵母および蛋白質を最高で80%、珪藻土
から除去することができ、これにより全量に対し2重量
%以下の強熱減量が達成される。この程度の残留汚染物
質残量は、濾過技術および衛生的に見て重大ではない。
【0013】本方法によれば必然的に異なる粒子径から
なる混合物である再生品を、濾過に際しての個々の混合
物に対する上記の必要条件に適合させるために、精製さ
れた珪藻土(または他の精製された濾過助剤、たとえば
パーライトまたはガラス)を粗大粒子およびより微細な
粒子に分画することができる。この分画は、たとえばD
E−AS−1,063,121に記載されるように、有
利には液体サイクロンを用いて行われる。これら種々の
可能性の結果を実施例に示す。
【0014】本発明の他の利点として、著しく汚染され
た珪藻土の取り扱いが、わずかな減量分を置換する際以
外は、専ら懸濁液に限定されることを評価すべきであ
る。従って100%新鮮な珪藻土を用いる普通の処理に
おいて強制的に必要とされる、経費のかかる防塵処置を
排除するか、または本質的に削減することができる。
【0015】
【実施例】本発明を以下の実施例において図面によって
より詳細に説明する。すべての実施例が図1に関連する
ものであり、かつ珪藻土の精製に関するものであるが、
これらに限定されることはない。
【0016】実施例1 フィルターからスラッジを排出する際に得られる珪藻土
スラッジを中間タンク1に蓄積し、撹拌装置によって均
質に保持する。ポンプ2によりスラッジを反応槽3へ供
給する。そこで、たとえば計量供給ポンプ4により酵素
混合物セレミックス(プロテアーゼ、アミラーゼおよび
β−グルカナーゼを含有する)の添加を行う。この槽3
からポンプ5によりスラッジを固体分離装置6へ移す。
得られた濾過ケークを反応槽3へ戻し、そこでポンプ循
環法により超音波装置13内での処理に供給することが
できる。排出される廃水は水分調整プラント(Wass
eraufbereitungsanlage)11
(これ以上は詳述しない)へ供給される。この超音波処
理に際して、同時に第2の計量供給ポンプ7により過酸
化水素の添加を行うことができる。これによって精製効
果と同時に滅菌効果が達成される。この処理段階の終了
後に、珪藻土スラッジを再び固体分離装置6へ供給し、
そこで得られる濾過ケークを貯蔵槽8へ移す。貯蔵槽8
からポンプ9、および少なくとも1個の液体サイクロン
を備えた液体サイクロンコンビネーション10を経て、
珪藻土を粗大珪藻土15およびより微細な珪藻土16へ
の分画を行う。
【0017】実施例2 フィルターからスラッジを排出する際に得られる珪藻土
スラッジを中間タンク1に蓄積し、撹拌装置によって均
質に保持する。ポンプ2によりスラッジを反応槽3へ供
給する。そこで計量供給ポンプ4により酵素混合物セレ
ミックスの添加を行う。この槽3からポンプ5によりス
ラッジを固体分離装置6へ移す。得られた濾過ケークを
反応槽3へ戻し、そこで第2の計量供給ポンプ7により
NaOHを添加して、超音波装置13内での処理に供給
する。排出される廃水は水分調整プラント11(これ以
上は詳述しない)へ供給される。
【0018】これによってさらに精製効果が達成され
る。この処理段階の終了後に、珪藻土スラッジを再び固
体分離装置6へ供給し、そこで得られる濾過ケークを反
応槽3へ戻し、第3の計量供給ポンプ12により弱酸
(5−20%リン酸)を添加して中和する。この処理段
階の終了後に、珪藻土スラッジを再び固体分離装置6へ
供給し、そこで得られる濾過ケークを貯蔵槽8へ移す。
この場合も貯蔵槽8からポンプ9、および少なくとも1
個の液体サイクロンを備えた液体サイクロンコンビネー
ション10を経て、珪藻土を粗大珪藻土15およびより
微細な珪藻土16への分画を行う。
【0019】実施例3 スラッジの処理を実施例1または2と同様に行う。緩衝
槽(Pufferbehalter)へ移す際に、精製
珪藻土はさらに熱交換器14により温度70−90℃で
15−45分間の加熱を受ける。その際飲料にとって有
害な微生物を死滅させるためには、少なくとも50−5
00の低温殺菌単位を達成すべきである。
【0020】すべての再生段階は濾過助剤の水性分散液
中で(特に水中の珪藻土)行われる。その際、固形分は
水分の約10重量%である。分離すべき有機成分は一部
は不溶性であり、一部はコロイド状に溶解すると考えら
れる。その結果、汚染物質−水の分離にとっては、同伴
する水の量が本質的に重要となる。このプロセスは、汚
染された水を清浄な水で置換しうるように実施されなけ
ればならない。これによって珪藻土の有機物負荷を減少
させることができる。
【0021】スラッジのポンプ輸送適性もプロセスパラ
メーターの1つであるので、再生は全量に対し30重量
%以下の乾燥物質含量で行われる。のちに濾過に装入す
ることができるためには、再生された材料において全量
に対し10重量%以上、特に20重量%以上の乾燥物質
含量がなければならない。再生された分散液の濃縮も代
替として考慮しうる。原則として、このプロセスに際し
てより低い乾燥物質値も可能となるからである。この濃
縮については、真空フィルター、加圧フィルターなどの
処理様式、およびバンドフィルター、回転ドラムフィル
ター(Drehfilter)、リーフ−(Blatt
−)またはキャンドルフィルターなどの構造形態が考慮
される。液体サイクロン、遠心分離、メンブレンフィル
ター、逆流フィルター(Querstromfilte
r)または沈降槽の採用も考慮される。
【0022】実施例4 実施例1および2と同様にスラッジの予備調製を行う。
スラッジが反応槽3内にある状態で、酵母細胞壁を溶解
させるために計量供給ポンプ4により酵素SP299
(ノボ・ノルディスク社)の添加を行う。この酵素の作
用最適状態で30分ないし10時間の酵素処理に続い
て、第2の計量供給ポンプ7により濃度0.3−1.5
%の苛性ソーダの添加を行う。この槽からスラッジをポ
ンプ5により固体分離装置6へ供給し、そこで得られた
濾過ケークを貯蔵槽8へ移し、そこで実施例3の場合と
同様に熱処理する。
【0023】本発明は変更および修正が可能であり、以
上の説明および図面は本発明を限定するものと解すべき
ではなく、本発明は特許請求の範囲の記載およびそれら
の種々の組み合わせにより定められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の一例を示す。
【符号の説明】
1 中間タンク 2,4,5,7,9,12 ポンプ 3 反応槽 6 固体分離装置 8 貯蔵槽 10 液体サイクロンコンビネーション 11 水分調整プラント 13 超音波装置 14 熱交換器 15 粗大珪藻土 16 微細な珪藻土
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート・ギル スイス連邦9032 エンゲルブルク,ザンク ト・ガラーシュトラーセ 53 (72)発明者 アウケンス・ヤン・スマール スイス連邦9400 ロールシャハ,キルヒシ ュトラーセ 50 (72)発明者 ブリギッテ・リップナー スイス連邦9016 ザンクト・ガレン,ヒュ ッテンヴィースシュトラーセ 30

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分離プロセス、特に濾過プロセスにおい
    て少なくとも有機成分が富化された濾過助剤、特に珪藻
    土からなるか、または珪藻土を含有する濾過助剤を精製
    するための方法であって、濾過助剤を水性分散液中にお
    いて1種類または2種類以上の酵素によって精製し、そ
    の際、上記の有機成分をより低分子量の成分に変換する
    酵素を添加し、好ましくは次いで濾過助剤を水および上
    記の低分子量成分から分離することを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 分離プロセス、特に濾過プロセスにおい
    て少なくとも有機成分が富化された濾過助剤、特に珪藻
    土からなるか、または珪藻土を含有する濾過助剤を精製
    するための方法であって、濾過助剤を水性分散液中にお
    いて1種類または2種類以上の酵素によって精製し、そ
    の際、少なくとも1種類の酵素が酵母細胞壁を溶解する
    酵素であり、次いで追加の精製段階において濃度1%以
    下、好ましくは0.3−0.5%の弱アルカリ液の添加
    によって精製することを特徴とする方法。
  3. 【請求項3】 濾過助剤が追加の精製段階において付加
    的な精製処理を受けることを特徴とする、請求項1また
    は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 濾過助剤が追加の精製段階において濃度
    1%以下、好ましくは0.3−0.5%の弱アルカリ液
    の添加によって精製されることを特徴とする、請求項3
    に記載の方法。
  5. 【請求項5】 濾過助剤が追加の精製段階において濃度
    1−10%、好ましくは2−4%の酸化剤の添加によっ
    て精製されることを特徴とする、請求項1または2に記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 濾過助剤を水性分散液中において超音波
    処理に付すことにより精製が助長されることを特徴とす
    る、請求項1−5のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 少なくとも1個の液体サイクロン、また
    は連続もしくは並行して配置された2個以上の液体サイ
    クロンからなるコンビネーションにおいて、濾過助剤を
    水および低分子量成分から分離することを特徴とする、
    請求項1−6のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項8】 真空フィルターまたは加圧フィルターと
    しての実施形態の、少なくとも1個のバンドフィルター
    において、濾過助剤を水および低分子量成分から分離す
    ることを特徴とする、請求項1−6のいずれかに記載の
    方法。
  9. 【請求項9】 分離装置が真空回転ドラムフィルターで
    あることを特徴とする、請求項1−6のいずれかに記載
    の方法。
  10. 【請求項10】 分離装置が加圧リーフフィルターまた
    はキャンドルフィルターであることを特徴とする、請求
    項1−6のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項11】 分離装置がフレームフィルターまたは
    フィルタープレスであることを特徴とする、請求項1−
    6のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項12】 精製された分散液を再使用前に70−
    95℃に加熱することを特徴とする、請求項1−11の
    いずれかに記載の方法。
  13. 【請求項13】 精製された分散液をプラント外で乾燥
    させ、次いで再使用することを特徴とする、請求項1−
    12のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項14】 無機の濾過助剤を使用することを特徴
    とする、請求項1−13のいずれかに記載の方法。
  15. 【請求項15】 濾過助剤が珪藻土および/またはセル
    ロースおよび/またはPE繊維および/またはPP繊維
    および/またはガラスおよび/またはパーライトおよび
    /またはシリカゲルおよび/またはα−酸化アルミニウ
    ムを含有することを特徴とする、請求項1−13のいず
    れかに記載の方法。
  16. 【請求項16】 請求項1または2に記載の方法を実施
    するための、および分離プロセス、特に濾過プロセスに
    おいて少なくとも有機成分が富化された濾過助剤、特に
    珪藻土からなるか、または珪藻土を含有する濾過助剤を
    精製するためのプラントであって、水性分散液状の濾過
    助剤を収容するための反応槽を備えており、酵素を反応
    槽へ導入するために、かつ上記の有機成分をより低分子
    量の成分に変換するために、かつ濾過助剤を精製するた
    めに、酵素を収容した槽が該反応槽と連結可能であり、
    かつ次いで濾過助剤を水および上記の低分子量成分から
    分離するために少なくとも1個の分離装置を備えている
    ことを特徴とするプラント。
  17. 【請求項17】 分離プロセス、特に濾過プロセスにお
    いて少なくとも有機成分が富化された濾過助剤、特に珪
    藻土からなるか、または珪藻土を含有する無機の濾過助
    剤を水性分散液中で精製するための、上記の有機成分を
    より低分子量の成分に変換し、および/または酵母の細
    胞壁を溶解する酵素の使用。
  18. 【請求項18】 請求項17に記載の、少なくとも1種
    類の蛋白質分解酵素および/または少なくとも1種類の
    デンプン分解酵素および/または少なくとも1種類のペ
    クチン分解酵素および/または少なくとも1種類のβ−
    グルカナーゼの使用。
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