JPH08512244A - クロスフローマイクロ濾過によるビールの清澄化方法 - Google Patents

クロスフローマイクロ濾過によるビールの清澄化方法

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JPH08512244A JP7519342A JP51934295A JPH08512244A JP H08512244 A JPH08512244 A JP H08512244A JP 7519342 A JP7519342 A JP 7519342A JP 51934295 A JP51934295 A JP 51934295A JP H08512244 A JPH08512244 A JP H08512244A
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Abstract

(57)【要約】 本発明はビールのクロスフローマイクロ濾過の工程に関するものである。濾過すべき清澄化前のビールの成分によるフィルタモジュールの膜の詰まりおよびコーティングの形での堆積を防止するために、濾過はある間隔で中断される。この短い休止期間内に、膜上のコーティングが苛性ソーダにより化学的に部分溶解され、その後コーティングは水による膜の逆洗により実質的に除去される。濾過をさらに改良するために、膜間圧力(p)が濾過過程の間ほぼ周期的な時間関数に従って制御されまたビールの膜に沿ったクロスフロー速度(v)がほぼ連続的に上昇される。

Description

【発明の詳細な説明】 クロスフローマイクロ濾過によるビールの清澄化方法 本発明は、ビールにきれいな光沢のない外観を与えかつ化学的、物理的ならび に生物的貯蔵寿命を増大するためにビールの濾過により酵母およびその他の濁り 原因物質ならびにコロイド状溶解物質とくに卵白が除去されることに関するもの である。 今日まで最もしばしば使用されてきた珪藻土濾過においてはとくに珪藻土スラ ッジの処理に費用がかかることから、その珪藻土濾過とは別の他の濾過工程を使 用する努力がなされてきた。このような工程の1つがクロスフローマイクロ濾過 であり、この濾過においては未清澄または清澄化処理前のビールがフィルタユニ ットにおいて多孔質の膜に沿って流動し、ここでクロスフロー側すなわち非濾液 側と膜の反対側の濾液側との間に膜間圧力が形成され、これにより膜に沿って流 動するビールの一部は膜を貫通して流動しかつ濾液側で清澄化された濾液として 回収される。この濾過の間に濾過されるべき成分が非濾液側の膜表面上に一部コ ーティングとして堆積する。濾過工程の全体にわたり膜の貫通流動を確保するた めに、このコーティングはあまり緻密になってはならない。 欧州特許公開第0351363号(EP0351363A1)からビールのク ロスフローマイクロ濾過が既知であり、この特許においてビールは濾過の間に同 時に安定剤好ましくはPVPPにより安定化される。膜細孔の早期詰まりを回避 するために濾過すべきビールにさらに粒状または繊維状濾過助剤が混合されかつ 膜上に堆積して濁り原因物質などによる膜細孔の詰まりを防止している。たとえ ば珪藻土またはパーライトがこのような濾過助剤として使用可能である。 このようにしてビールの粒状成分が膜の細孔を詰めるのを防止することが可能 であるが、この工程によってはコロイド状物質とくに卵白を濾過助剤により遮蔽 することはできない。ビールの濾過のために必要な約0℃の低温におけるこれら のコロイド状溶解成分はゲル状またはゼリー状物質を形成し、これらのゲル状ま たはゼリー状粒状物質は被覆層を透過して必ず膜の細孔を詰まらせることになる 。 この結果濾過効率はきわめて急激に低減される。この理由から前記欧州特許によ れば、濾過工程の終了後に膜のクリーニングが行われる。これはすすぎにより、 クロスフロー速度の増大または反転によりあるいは多少の濾液を濾液側から膜を 通して非濾液側に圧入しながら逆洗することにより達成される。周期的膜クリー ニングは、とくに被覆層がはじめ部分的に大きく除去されるすすぎにより、およ び続いて行われるホット苛性ソーダを用いたすすぎおよび殺菌により行われ、同 時に安定剤としてプラント内で使用されるPVPPを用いてクリーニングされか つ再生される。しかしながら、これらのクリーニングコストは比較的高くかつ時 間がかかりまた濾過効率を低下させる。 欧州特許公開第0427376号(EP0427376A2)からクロスフロ ーマイクロ濾過プラントが既知であり、このプラントにおいては供給ポンプが4 つの分岐管を含む配管ループの対角方向分岐管内に装着され、ループの各分岐管 内に締切弁が設けられている。ポンプが接続されている分岐点において、供給タ ンクからの入口または供給タンクへの戻り配管が接続され、一方残りの2つの分 岐点はフィルタモジュールの両端に接続されている。適切な弁を開閉することに より、この濾過プラントを用いて膜に沿って流動する液体のクロスフロー方向を 反転することが可能である。さらに、弁を適切に設定することにより濾液側から 膜を貫通して液体を抜き出してコーティングを多少破壊することが可能である。 しかしながら、ビールの濾過中に膜の細孔はゲル状またはゼリー状のコロイド状 溶解物質により詰まってきて、これらの物質が被覆層のその他の物質のように逆 洗により容易に除去することができず;むしろ膜を通して抜き出される液体が抵 抗の最も少ない通路を選択し、すなわち膜の局部的に通過しやすいところのみを 貫通して流動しようとするので、この方法は部分的に成功するにすぎない。膜の 完全なクリーニングはこのような工程によっては可能ではない。 いわゆる組み込まれた膜の逆洗もまた既知であり、この場合膜をまたぐ膜間圧 力が膜に沿って、膜の一部たとえば流れ方向の後半部分が濾液により濾液側から 非濾液側に透過されるように濾液の吐出を絞ることにより調節され、これにより 同様にそこに存在する被覆層の一部が除去されることになる;S.Ripperger,「 膜によるマイクロ濾過」,Verlag Chemie出版,Weinheim,1992年,133頁参照。 さらに被覆層を制御するために、複数の手段たとえば上記の組み込まれた逆洗 およびそれに加えて濾過の短かい中断期間における温水を用いた膜の逆洗および 再生ならびにクロスフロー方向の反転を用いることが提案されている;G.W.Stei nhoff,“Brauindustrie”7/89、748-750頁とくに750頁右欄「種々の装置サイズ 」参照。 とくに膜を通しての濾液の逆プレスは、これにより被覆膜が膜表面から完全に 分離されないという問題を含んでいる。上記のような理由から、被覆層は主とし て逆洗工程に対して流動抵抗の最も少ない場所から分離され、厚い被覆層を支持 する膜表面の部分は「逆洗により取り除くことができない」ということがT.Faus tほか、Chem.-Ing.-Tech.第61巻,1989年,第6号,459頁-468頁、とくに466頁 に記載されている。 すべての既知の工程において、濾過効率は時間と共に低減し、したがってビー ルの清澄化のためにクロスフローマイクロ濾過工程を経済的に使用することが可 能ではなかった。さらに、成長する被覆層のために濾過効率が低減したとき、本 来許容可能な濾過効率を得るために流動速度および膜間圧力をきわめて高く設定 しなければならず、したがってエネルギー消費量はきわめて高くなる。フィルタ 効率の低減のために、使用される膜フィルタの予想寿命が同様に低減される。 ドイツ特許出願第P4227225.4号(先行文献ではない)において濾過 すべきビールの成分の詰まりを防止または低減するために複数の手段が提案され ている。とくに、膜間圧力および膜表面に沿ったビールのクロスフロー速度を時 間の関数として制御することが提案されており、濾過のはじめには低い膜間圧力 および高い流動速度が設定されまたこれらの値は濾過の過程において膜間圧力の 上昇およびクロスフロー速度の低下に応じて変化される。さらに、濾過はある間 隔で短時間中断され、これらの中断期間に好ましくは水を用いて膜が逆洗される 。これらの方法により濾過結果を改善することは可能であるが、それにもかかわ らずこの場合も同様に濾過効率は長期的には低下した。 長い濾過期間にわたり高い流束が達成され、同時に比較的エネルギー消費量が 小さい、クロスフローマイクロ濾過によるビールの清澄化工程を形成することが 本発明の目的である。 この目的は本発明により請求項1の特徴項に記載の特徴により達成される。 本発明のその他の実施態様が従属項から明らかである。 本発明の基本的な特徴は、好ましくは0.2ないし5%の苛性ソーダによる被 覆層の化学的部分溶解である。この目的のために、被覆物質とくにコロイド状溶 解物質はただ溶解されるだけで苛性ソーダ溶液により除去される必要はないので 、必要な苛性ソーダの量は少なくてよい。部分溶解された被覆層の完全な除去は 本質的に、次に行われる好ましくは水を用いた膜の逆洗により単純に機械的に行 われ、これにより被覆層は引き離される。 クリーニングのためにフィルタの濾液側に苛性ソーダ溶液が充満され、次に苛 性ソーダ溶液がすすぎ液として好ましくは水を用いて膜を貫通して非濾液側に圧 入されることが好ましい。 さらに、苛性ソーダ溶液は低温たとえば室温で使用してもよい。 膜間圧力がある時間関数に従って制御され、これによりある時間間隔で濾液に よる組み込まれた逆洗が行われることにより濾過効率がさらに増大されることが わかった。 膜圧力を制御するための時間関数はたとえば正弦関数、三角関数または鋸歯状 関数のような本質的に周期関数であることが望ましい。濾過は最小および最大の 間の中間膜間圧力で開始され、このとき膜のほぼ全面にわたって膜を貫通する流 動は濾液側から非濾液側への戻り流動なしに行われる。最大膜間圧力に到達した 後、圧力は再び最小の方向に調節され、濾液を用いて濾液側から非濾液側への膜 の組み込まれた逆洗がある圧力値に設定され、最小値を通過した後膜間圧力が、 膜の全面にわたり非濾液側から濾液側へ膜の全面で透過が可能となる適切な値に 到達するまで逆洗は継続される。組み込まれた逆洗の終了後膜に沿って流動する ビールの流動方向が反転された場合、総括濾液効率を改善することができる。こ のときビールはまず組み込まれた逆洗により少なくとも部分的にクリーニングさ れた膜領域の上を流動し、これによりそこに高い流束が設定される。流動方向の この反転は組み込まれた逆洗ごとにその直後に行うべきである。 膜間圧力を制御するほかに、膜に沿って流動する非濾液のクロスフロー速度を 制御すること、さらに詳細には濾過の開始後クロスフロー速度がほぼ連続的に増 加されるように制御することが有利であることがわかった。したがって濾過工程 は比較的低いクロスフロー速度で開始され、次にその速度は徐々に上昇される。 この方法はまたエネルギーの面でも有利である:初期の比較的低いクロスフロー 速度においては膜がまだきれいであるので高い適切な流束が達成され、一方それ 以後は流動速度が上昇するので膜上に沈積した粒子はその上を高速で流動する非 濾液により運び去られ、これにより被覆層の過剰な厚さが回避される。 濾過の開始とクリーニングおよびすすぎ過程との間でビールの流動方向の反転 が行われたとしても、新しい方向のクロスフロー速度の絶対値はほぼ前のクロス フロー過程の最終値に設定され、これにより濾過のはじめとクリーニングおよび すすぎ過程との間のクロスフロー速度の絶対値はほぼ連続的に上昇される。 クロスフロー速度のこの上昇は任意の2つのクリーニングおよびすすぎ過程の 間の各濾過過程に対して行ってもよいが;濾過の最初の過程の間においてのみ速 度制御を行い、次に残りの濾過期間に対してはクロスフロー速度をほぼ一定の高 いレベルに維持してもよい。 本発明を一実施態様について図面により詳細に説明する。ここで: 図1は本発明によるクロスフローマイクロ濾過によりビールを清澄化するため の装置の略系統図。 図2は使用されたクロスフローフィルタのその継手を含む略示図。 図3は膜間圧力およびフィルタモジュールの膜に沿って流動するビールのクロ スフロー速度の制御を説明する線図。 図4は膜間圧力およびクロスフロー速度の修正制御を説明する線図。 図5は本発明により実施された濾過テストおよび関連の比較テストに対する時 間の関数としての平均流束の時間線図。 図6は図5に示した本発明によるテストおよび関連する比較テストに対する時 間の関数としての比エネルギー入力。 図7は修正実験プラントに対するポンプおよび幾つかのフィルタモジュールの 配置図である。 図1に示す濾過プラントは清澄化すべきビールすなわち非濾液のための貯蔵タ ンク1を含み、さらに供給ポンプ2、熱交換器3、フィルタモジュール4および 濾過されたビールのための回収タンク5を含む。すべての要素は、貯蔵タンク、 供給ポンプ、熱交換器およびモジュール間でビールを循環可能にするための配管 系6により相互に接続されている。循環されるビールの量は貯蔵タンクの入口お よび出口の2個の絞り弁7および8により調節可能である。各絞り弁7および8 にはそれぞれさらに、それぞれの下流側および上流側方向に締切弁9および10 が設けられている。図1に示すプラントにおいて、清澄化されるビールは矢印P で示すように配管系6内を反時計方向に流動する。 2個の締切弁9および10の間に締切弁12を含むバイパス配管11がさらに 設けられ、バイパス配管11は同様に配管系内の循環を制御する働きをする。上 記の絞り弁および締切弁は、配管系6内を循環するビールが貯蔵タンク1内を全 部が流動するかまたは一部分のみあるいは少なくともある時間内のみ流動するよ うに調節可能である。 配管系内にさらに2つのバイパス配管13および14もまた設けられており、 これらのバイパス配管13および14は熱交換器の出口とフィルタモジュールの 出口との間で伸長し、これらのバイパス配管13および14の各々に弁15また は16がそれぞれ設けられている。バイパス配管13の分岐点とフィルタモジュ ール14の入口との間ならびにフィルタモジュール4の出口とバイパス配管14 の分岐点との間にそれぞれ弁17または18が設けられている。バイパス配管1 3および14と弁15ないし18とによりフィルタモジュール内の流動方向を逆 にすることができ、これにより概して配管系6内のビールの循環に影響を与える ことができる。 フィルタモジュール4の入口および出口には同様に締切弁19および20がそ れぞれ設けられている。 弁21により締め切られる配管22はフィルタモジュール4から分岐しかつ回 収タンク5に連絡しており、ビールは回収タンク5から抜出配管23および弁2 4により抜き出される。 貯蔵タンク1および回収タンク5のほかに、2個のバルブ25、26または2 7および28を介して適切なポンプおよび吸引手段を有するガスタンク29がさ らに設けられ、ガスタンク29はフィードタンク1内の非濾過ビールまたは回収 タンク5内の濾過ビール上にそれぞれガスクッションG1またはG2を形成する ように働く。 図においては、フィルタモジュール4は破線で示した膜装置Mを含むブロック としてきわめて簡単に示されている。通常このようなフィルタユニットは、内部 同軸膜を有する複数のたとえば管状フィルタモジュールを含み、この膜を貫通し て濾過すべきビールが流動する。 弁32により締め切られる配管31がさらにフィルタモジュール4の濾液側に 入り込んでいる。弁32の下流側において配管が分岐し、一方の分岐管は弁33 を介して苛性ソーダを供給する接続口34に連絡しまた他方の分岐管は弁35を 介して水接続口36に連絡している。 弁21の上流側において弁37により締め切られる配管38が配管22からさ らに分岐し、吐出手段39を介して図示されていない苛性溶液回収容器に連絡し ている。 フィルタモジュール4と弁19との間においてさらに配管40が分岐し、配管 40は弁41を介してドレン42または上記苛性溶液回収容器に連絡している。 さらに複数のセンサ、この場合センサS1ないしS10が設けられ、これらの センサにより、機能に応じて系内圧力、ビールの温度、処理量などが測定される 。 上記プラントは、たとえばプログラムユニット51、入力/評価ユニット52 および制御部本体53から構成されている調節制御装置により制御される。入力 ユニット52を介して希望のプロセスパラメータが入力可能であり;さらにセン サの信号がこのユニットに供給され、これにより必要に応じて、プログラムユニ ット51内に内蔵されているプログラムを全プラントの制御のために作動させる ことができる。次に制御信号Ciが制御ユニット53によりプラントの個々の要 素、とくに制御のために必要な上記の弁、ポンプ2および熱交換器3に供給され る。 図3に膜間圧力pならびに複数の濾過過程を有する濾過工程のための流束vの 絶対値が時間t(分)に対してプロットされている。 膜間圧力pのパターンは約30分の周期を有する正弦状関数に追従し、この実 験における各濾過過程は120分続いている。第1の濾過過程の開始時に膜間圧 力は約0.5バールに急上昇され、これにより膜はその全面積にわたり非濾過ビ ールにより透過される。その後膜間圧力が増加され、約2.5バールの第1の最 大値に到達した後再び低下されるが、この圧力制御はガスクッションG1および G2を対応して制御することにより行われる。ほぼ時間t1において圧力はかな り低い値に到達し、この圧力において膜Mの上記の組み込まれた逆洗が開始され る。約0バールの最小値に到達したとき、膜表面積の約半分において濾液側から 非濾液側へ濾液が透過される。最低点を通過した後、圧力は再び上昇されほぼ時 間t2において初期値にほぼ対応する値に到達し、これにより膜Mの組み込まれ た逆洗が停止されかつ膜の全表面積にわたり非濾液側から濾液側へ透過が行われ る。 ここでこのパターンが反復され、これらの組み込まれた逆洗過程が時間t3お よびt4ならびにt5およびt6の間でそれぞれ行われる。 組み込まれた各逆洗過程の後すなわち時間t2、t4およびt6においてさら に、膜に沿ったビールの流動方向が反転されるがこのとき図3において絶対速度 に対して実線で示された曲線で示すようにできるだけ急速に、流動方向の反転前 に見られたクロスフロー速度の絶対値に再び到達する。代替態様として破線曲線 v′に追従してクロスフロー速度の絶対値を制御する方法があり、このクロスフ ロー速度の絶対値は第1の流動方向反転後図示のように低下される。前記の組み 込まれた逆洗過程により膜は少なくとも部分的にクリーニングされかつ流束はや や低いが高いレベルに保持することができるので、この低い流束でも原則的に十 分である。 第4の最大点を通過して膜間圧力を低下した後濾過が中断され、次の短い濾過 中断すなわち休止期間Iの間に膜から被覆層が除去される。このためにフィルタ モジュール4が空にされかつ弁19、20および21を閉じることによりフィル タモジュール4はプラントの残りの部分から分離される。プラント内におけるビ ールの循環はたとえば弁16および17を閉じかつ弁15および18を開くこと によりそのまま続けられる。これはとくにビールの温度を約0℃の濾過温度に保 持することを目的としている。これにより濾過プラントがクリーニングされるの ではなく;被覆層を取り除くために濾過工程が一時的に中断されるにすぎない。 ここで弁19、20および21を閉じて、濾液側で接続口34から弁33およ び32ならびに配管31を介してフィルタモジュールに0.2ないし5%の苛性 ソーダが充満される。その後水接続口36から水が供給されて苛性ソーダは膜を 通過して排出される。これにより膜の非濾液側の被覆層または膜上の付着物を一 部化学的に溶解し、これによりとくに膜の細孔内に存在するゲル状物質が少なく とも一部化学的に溶解される。排出された苛性ソーダはさらに回収され次のすす ぎ工程に利用される。一部溶解された被覆層はほぼ全部膜から機械的に除去され 、次に濾液側から非濾液側へ水を供給して膜を逆洗することにより膜のすすぎが 行われる。 苛性ソーダ溶液による被覆層のこの部分溶解は原則として約45秒ないし2分 間好ましくは1分間行われまた水の逆洗は約2ないし20分間好ましくは3ない し6分間行われるが、これらの値は膜フィルタのサイズに応じて異なることは当 然である。いずれにしても、これらの時間は濾過の中断の間の実際の濾過過程の 時間より実質的に短くまた濾過過程の終了後に通常実際に行われるクリーニング 過程の時間よりも実質的に短い。この種類のクリーニング過程は2時間も続けら れかつたとえば上記の文献Ripperger、「膜によるマイクロ濾過」、250頁または 欧州特許公開第351363号(EP−A−351、363)に記載のように複 数のステップを含んでいる。この濾過中断の間にさらに、フィルタモジュールが 短時間酸たとえば2ないし3のpH値を有する硝酸を用いてすすがれるという中 和工程を行うことが可能である。果汁のような他の飲料が濾過される場合、必要 ならば組成の異なる被覆層を溶解するクリーニング液が選択されなければならな い。苛性ソーダ溶液は果汁の場合にも同様に有効であることがわかっている。 膜から完全にまたはほぼ完全に被覆層を除去した後、フィルタモジュールはた とえばCO2が吹き付けられて再び中身が空にされ、その後次の濾過過程が行わ れる。このような濾過工程は上記の濾過プラントの場合120時間も継続される 。プラントは上記のようなクリーニング剤を用いてほぼ完全にクリーニングされ かつすすぎが行われる。 図4は修正態様で制御される濾過工程の時間線図を略図で示している。膜間圧 力の時間関数は同様に約4バールの固有最大値を有する正弦関数に類似している が、この関数は約3バールにおいて切断されかつ破線で示すサインカーブとの交 線のレベルに保持され、これにより比較的高い圧力レベルにおける平坦レベルが 形成される。同様に絶対値でプロットされているクロスフロー速度は濾過過程の 間約2m/sから約4m/sに上昇され、上記と同様に約30分ごとにTxにお いて流動方向が反転される。膜の中間クリーニングは中断期間Iにおいて、最も 早くには第2の圧力平坦部の後に行われる。しかしながら、上記と同様に複数サ イクルの経過後行ってもよい。周知のように、高圧の場合にこのとき得られる高 い流束により被覆層が著しく成長しかつ圧縮され、これにより長期間使用後濾過 効率は著しく低下するが、この影響は本発明が提案する方法により解消され、こ れにより高い平均流束が得られる。 上で説明しかつ図3および4に示した濾過過程において、個々の過程はほぼ周 期的に反復される。しかしながら、たとえば膜間圧力の振幅および周期を時間と ともに変化させることもまた可能であり;このとき振幅および圧力の制御はセン サにより測定されたパラメータに基づいて行われる。しかしながら原則として、 周期性が長期間にわたり維持されるほうが濾過工程のプログラミングおよび自動 化の点では有利である。 上記濾過工程における決定的な要因は、時間に対して平均流束がほぼ一定であ りかつ平均エネルギー消費量がほぼ一定であることである;これについては図5 および6参照。 図5および6は、図3で説明した圧力およびクロスフロー速度の制御(工程1 )に対応する本発明による濾過データ、およびクロスフロー速度を6m/sに設 定しかつ膜間圧力が1.5バールに設定された比較実験に対するデータを示して いる。 本発明によれば、ある変動期間の経過後フィルタ面積1m2および1時間当た り約80リットルの平均流束が設定され、これを長時間にわたり維持することが できることがわかる。このテストは約12時間後に中断されたが、結果的には実 質的な変化なしに濾過をさらに長時間維持することができたであろう。デモプラ ントにおいて、テストは20時間以上にわたり問題なく行われた。 これに反して、比較テストにおける流束は僅か2時間後には1m2および1時 間当たり約40リットルに低下し、さらに6時間後には1m2および1時間当た り20リットル以下に低下し、その後はこのテストは中断された。 しかしながら、本発明による濾過の決定的な他の利点はエネルギー消費量が低 いことであり;本発明によれば1ヘクトリットル当たり約0.7kWhのほぼ一 定の平均エネルギー消費量が必要であるのに対し、比較テストに対するエネルギ ー消費量は6時間後には1ヘクトリットル当たり約7kWhに連続的に上昇して いる。このことから、本発明により行われるクロスフローマイクロ濾過はビール の清澄化のために経済的に使用可能であることが明らかである。 上記の実施態様において、膜間圧力は2つのガスクッションG1およびG2を 変えることにより実質的に制御された。しかしながら、圧力の制御はまた、たと えば図2に示すようなポンプを用いて別の方法で行うことも可能である。 図7においてPは膜フィルタプラント全体に対する供給ポンプを示す。供給ポ ンプPはここでは図示されていない貯蔵タンクから濾過すべきビールを抜き出し 、圧力保持弁Vを介してビールを、いわゆるバッチ運転においては貯蔵タンクに 戻しまたは連続運転においては濃縮ビールのための回収容器に供給する。圧力保 持弁はこの場合連続的に開閉することができ、これにより個々のフィルタモジュ ールにかかる入口圧力であるフィードライン内の圧力を希望値に設定することが できる。圧力を変化するために、さらに供給ポンプの回転速度を変化させてもよ い。 供給配管からの複数の配管、この場合2本の配管L1およびL2が分岐し、各 々ポンプP1およびP2のそれぞれに連絡し、そこからモジュールM1およびM 2のそれぞれに連絡しかつ供給配管に戻る。これらのポンプP1およびP2はビ ールをモジュール内に供給しそして再び供給配管に戻している。この配置は追加 フィルタモジュールによりさらに拡張できることは明らかである。 図7においては、熱交換器、センサなどは図示されていない。 デモプラントにおいては、クロスフロー速度に対して0.2ないし15m/s 好ましくは0.5ないし8m/sの範囲の値および膜間圧力に対しては6バール 以下の値が使用された。膜は0.1ないし2.0μm好ましくは0.2ないし1 .0pmの範囲の細孔直径を有していた。濾過のためのビールの温度は約0℃に 設定された。 濾過は上記とは異なる制御装置を用いてもまた行われた。すなわち: 一定保持圧力および一定クロスフロー速度(流動方向の反転を行う場合および 行わない場合を含む)の場合における被覆層の周期的部分溶解およびそれに続く 水の逆洗による被覆層の機械的除去; 一定膜間圧力および上昇クロスフロー速度(同様に流動方向の反転を行う場合 および行わない場合を含む)の場合における被覆層の周期的部分溶解およびそれ に続く水の逆洗による被覆層の機械的除去; 可変膜間圧力および一定クロスフロー速度(同様に流動方向の反転を行う場合 および行わない場合を含む)の場合における被覆層の周期的部分溶解およびそれ に続く水の逆洗による被覆層の機械的除去。 圧力制御に対しては、最大および最小が交互に出てくる他の変動時間関数とく に鋸歯状および三角状時間関数もまた使用された。さらに、最初の濾過過程にお ける速度制御において、それに続く濾過過程におけるクロスフロー速度は比較的 高いレベルにほぼ一定に維持された。 これらの修正態様、とくに第2および第3の修正態様もまた、流束およびエネ ルギー消費量に対し良好な結果を与えた。しかしながら、上記の修正態様を図3 および4に記載のステップと組み合わせることが濾過に対して最も有効であるこ とがわかった。すなわち: 組み込まれた逆洗を用いて膜間圧力をほぼ周期的な正弦時間関数に追従して変 化し、逆洗を組み込むこと; 少なくとも第1の濾過過程の間に流動速度をほぼ連続的に上昇すること; および各濾過過程後に苛性ソーダを用いた被覆層の部分溶解および水を用いた 膜の逆洗。 本発明が修正態様および変更態様において実施されるかぎり、前記の説明およ び添付図面は本発明を制約するものとみなすべきではなく、本発明は以下の請求 の範囲およびそれらの種々の組合せによって定義されるものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.濾過工程の短い濾過中断期間(tx;t1−t2;t3−t4;t5−t6;I )における堆積した膜被覆層の周期的除去により、飲料とくにビールの濾過にお いて濾過プラントのクロスフロー膜フィルタの濾液処理量を増大する方法におい て、 第1の濾液中断期間(I)において、クリーニング液を用いて膜がすすがれか つ被覆層の膜への付着が化学的に溶解されることと、緩められた被覆層が次にす すぎ液好ましくは水を用いて濾液側から非濾液側へ逆洗されて少なくとも部分的 に除去されることと、を特徴とするクロスフロー膜フィルタの濾液処理量の増大 方法。 2.濾液工程の終了後クリーニング液を用いて濾過プラントがクリーニングさ れかつすすがれることを特徴とする請求項1に記載の方法。 3.濾過中断期間(I)におけるクリーニング液の反応時間がほぼ45秒ない し2分の範囲であり、1分が好ましいことを特徴とする請求項1または2に記載 の方法。 4.濾液中断期間(I)における逆洗時間が2ないし20分の範囲であり、3 ないし6分が好ましいことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載 の方法。 5.濾液中断期間(I)において、クリーニング液が濾液側からフィルタに充 填されかつ濾液側から非濾液側へ好ましくはすすぎ液を用いて膜内に圧入される ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。 6.請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法において、各濾過過程にお いて、 膜間圧力(p)がそれぞれ交互に最大および最小を有する時間関数に従って制 御され、最小領域において圧力値が、第2の濾過中断期間(tx;t1−t2;t3 −t4;t5−t6;)において濾過中に少なくとも膜の一部分を貫通して濾液側 から非濾液側に流動が行われこれにより逆洗およびクリーニングが組み込まれる ように調節されることと、および膜をクリーニングするための休止が最も早くて 膜間圧力シーケンスの第2の最大後に開始されることと、を特徴とする方法。 7.膜に沿って流動するビールの流動方向が特定の時間間隔後好ましくは請求 項6に記載の膜の組み込まれた逆洗後にその都度反転されることを特徴とする請 求項1〜6のいずれか1に記載の方法。 8.被覆層を部分的に溶解しかつ膜をすすぐための中断期間(I)が濾過過程 より著しく短いことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 9.クリーニング液として苛性ソーダ、好ましくは0.2%ないし5%の苛性 ソーダが使用されることを特徴とする請求項1〜8項のいずれかに記載の方法。 10.クリーニング液として苛性ソーダ、好ましくは0.2%ないし5%の苛 性ソーダが使用されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方 法。
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