KR20090089454A - 삼중 목적을 위한 최초 액체 여과/안정화 설비의 사용 - Google Patents

삼중 목적을 위한 최초 액체 여과/안정화 설비의 사용 Download PDF

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KR20090089454A
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위노크 디비서
피에르 아담
베노아 포르메신
패트릭 하셀라스
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인베브 에스.에이.
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D37/00Processes of filtration
    • B01D37/02Precoating the filter medium; Addition of filter aids to the liquid being filtered

Abstract

본 발명은 액체 인-피드 라인, 일회용 여과 조제 및/또는 안정화 조제를 위한 전통적 투여 탱크 시스템, 재생 가능한 여과 조제 및/또는 안정화 조제를 위한 교대 투여/저장 탱크 시스템을 포함하는 최초의 액체 여과/안정화 설비에 관한 것으로, 상기 설비는 인-피드 라인을 통해 운반되는 액체 내로 각각 충전되는 투여량을 측정하기 위해, 하나 또는 다른 투여 시스템을 선택적으로 작동시키기에 적합하고, 필터는 보유된 물질이 제거되는 곳으로부터 액체를 통과시키는 동안 그 위에 여과 조제를 보유하기에 적합하다.
Figure P1020097014116
여과, 안정화

Description

삼중 목적을 위한 최초 액체 여과/안정화 설비의 사용{USE OF A PRIMARY LIQUID FILTRATION/STABILIZATION INSTALLATION FOR TRIPLE PURPOSE}

본 발명은 합성 여과 조제(filter aid)를 사용할 때, 제1 액체 여과/안정화 장치가 다양하고도 선택적으로 여과 작업, 재생 가능한 PVPP 안정화 작업, 또는 여과 및 안정화 작업을 위해 동시에 사용될 수 있는 훌륭한 방법을 제공한다.

산업 공정에서 여과 작업이 중요성은 여과된 물질에 대한 그의 직접적인 영향뿐만 아니라 생산자가 1 또는 그 이상의 제품의 품질을 결정요소에 직접 영향을 주는 마지막 기회 중 하나일 수 있기 때문이다. 예를 들면, 양조의 경우, 여과는 양조 공정에서 전형적으로 최종 프리-패키징(pre-packaging) 단계이며, 따라서 아마도 양조업자가 맥주의 초기 품질 및 구성성분 관점에서 저장수명에 직접적으로 영향(사전 행동(proactive) 및 개선의 관점에서)을 주는 마지막 기회이다.

여과는 일반적으로 부유된 혼합물로부터 각종 액상/고상 성분들의 기계적 분리라고 이해된다. 이들 '부유물'(여기서는 광의로 사용되기 때문에, 부유물은 어떤 특정 입자 크기 범위를 의미하는 것이 아니라, 입자들이 유체 유동 중 운반되거나 부유되는 것을 의미한다)은 다공성 여과 조제를 통해 통과되고, 적어도 일부 입자들은 최소한 부분적으로 정화된 액체(즉, 여과액)가 여과 유닛에 존재할 때 필터 과 메디아(filter medium) 상에 또는 그 내부에 보류된다.

DE 여과법이 양조 및 다른 산업을 위한 여과 조제(filter-aid) 매개 여과법(충적: alluviation)의 우세한 타입이 아니더라도 주요 방법으로 여겨지고 있으나, 새로 등장한 대체 여과 기술들이 수없이 많다. 교차-유동 마이크로 여과와 같은 기술들 및 각종 멤브레인 기술들이 소개되어 왔다. 가장 최근의 개발은 천연 여과 조제를 (특히 재사용 가능한) 합성 폴리머에 의한 대체를 포함한, DE 및/또는 펄라이트(perlite) 사용의 억제에 집중되고 있다. 합성 여과 조제는 PVPP, 여과 조제, 또는 다른 종류의 여과 조제의 혼합물과 혼합될 수 있으며, PVPP는 재생 공정을 거쳐 재사용할 수 있는 것을 포함한다(WO 96/35497 참조).

헤이즈(Haze)는 맥주의 물리적 불안정성의 시각적 표지이고, 또한 이는 3개의 주요 그룹, 즉, 생물학적, 미생물학적(microbial), 무-생물학적으로 다시 분류될 수 있다.

비생물학적 불안정성의 원인이 되는 전구체는 단백질 및 폴리페놀이고, 더욱 구체적으로는 타닌(tannin)이다. 상기 복합체들의 형성은 전구체의 농도, 열, 산소, 중금속, 알데하이드 및 운동과 같은 변수에 의해 더욱 악화된다.

폴리페놀은 폴리비닐폴리피롤리돈(PVPP)상에 흡수시킴으로써 제거할 수 있다. 그의 화학적 구조 때문에, PVPP는 수소 결합 및 정전기적 약한 힘을 통해 중합된 폴리페놀과 바람직하게 반응한다. PVPP는 단백질보다 더 많은 활성 부위를 가지고 있는 사실로 인해, PVPP에 대한 폴리페놀의 친화력은 맥주 중의 헤이즈 활성 단백질보다 높다. 게다가, 폴리페놀과 PVPP의 상호작용은 폴리페놀과 단백질 사이의 작용보다 강하고 빠르다. 일반적으로 반응 완료를 위해 추천되는 접촉시간은 5분이다. PVPP는 2가지 형태, 즉, 일회용 및 재생 가능한 형태로 존재한다.

·일회용 PVPP는 재생 가능한 형태보다 더 미세하고, 평균 사이즈가 25㎛으로, 9 내지 50㎛ 사이에서 존재하고, 높은 표면/중량비를 나타낸다. 이것은 10 내지 35g/hl사이의 전형적인 투여 비율로 DE와 함께 또는 DE 첨가에 앞서 분리된 투여관 내로 여과에 앞서 일반적으로 투여된다. 투여된 PVPP는 일부 필터-케이크의 형성을 위해 여과 단계 중, 폴리페놀과 반응한 후 제거된다.

·재생 가능한 PVPP 입경은 40 내지 200㎛의 범위이며, 평균 입경은 110㎛이고, 일회용 PVPP보다 더 낮은 표면/중량비를 가진다. 재생 가능한 PVPP의 일회 투여량은 일반적으로 20 내지 50g/hl의 범위이다. 재생 가능한 PVPP의 경우, PVPP는 밝은(bright) 맥주 스트림에 계속 투여되고, 특정 필터 상에 수집되며, 이것은 수산화나트륨 용액과 접촉시킴으로써 재생될 수 있다. PVPP의 재생은 그 자체 내(in situ) 공정이고, PVPP가 필터 상에 있을 때, 여과 및 안정화 작업의 말기에 이루어진다. 흡수된 폴리페놀은 1 내지 2%의 NaOH를 포함하는 뜨거운 용액 내에서 재용해되고, 이후 PVPP를 산 용액으로 pH 약 4.0으로까지 중화시킨다. 따라서, PVPP 재생용 특정 설비가 요구된다. 이 공정은 약 500,000hl/년 이상의 여과 용량을 가진 양조장을 위해, 저장 수명이 6개월 이하인 안정한 맥주 제조를 위한 가장 경제적인 방법이다.

플레이트 및 프레임 필터, 캔들 필터 또는 수평 리프(leaf) 필터와 같은 수개의 여과 및 안정화 장치들이 존재한다.

(발명의 요약)

여과 작업 및 안정화 작업은 서로 다른 작업들이고, 그 공정들이 최상의 실행 조건으로 실현되는 것을 확보하기 위하여는 특정 설비가 요구된다.

여과 작업은 충전 작업 전에 행해지고, 소비자들에게 액체의 일부 시각적 특성을 제공한다. 여과 작업의 목적은 주로 액체로부터 부유 입자들을 제거하는 것이다. 이들 입자들은 미생물, 예컨대, 이스트 및 박테리아와 같은 미생물 및 적어도 헤이즈 예비-형성된 입자들을 포함한다. 이 작업은 그 목적을 위해 설계되고 치수화된 장치들이 요구된다.

안정화 작업은 공정의 다른 순간에 일어날 수 있고, 보통 일어난다. 본 발명은 여과 작업후, 작업중, 비한정적으로 실현되는 작업에 관한다. 안정화 작업의 목적은 주로, 포장된 제품 내 헤이즈(haze)를 형성함으로써, 제거하지 않으면 반응할 수 있는 전구체를 헤이즈 형성체로, 예를 들어, 폴리페놀 및/또는 헤이즈에 민감한 단백질을 제거하는 것에 있다. 이 작업은 그 목적을 위해 안정화 방법의 기능 중, 설계되고 치수화된 장치들이 요구된다.

현재, 상업적으로 이용가능한 장치들에는 융통성이 전혀 없고, 맥주 필터는 오직 여과를 위해 사용되고, 안정화 필터는 오직 안정화를 위해 사용된다. 상이한 적용을 위해 설비를 선택적으로 사용할 수 있는 기회를 양조업자에게 부여하는 것은 매우 유익한 걸로 여겨진다. 이런 융통성은 양조 시장이 계절적 변수에 따라 달라질 때 특히 유익하다.

본 발명의 목적은 여과 작업 또는 안정화 작업 또는 둘 다에 사용될 수 있는 여과 및/또는 안정화 장치를 공급함으로써 상기 단점들 중 적어도 일부를 완화시키는 것이다.

상기 목적을 위해 본 발명에 따른 여과 및/또는 안정화 장치는

제1 저장탱크, 제2 저장탱크, 제1 필터 엘리먼트, 제2 필터 엘리먼트 및 제1 노즐로 이루어지고,

제1 저장 탱크는 제1 필터 엘리먼트와 연결되고, 제2 저장 탱크는 제2 필터 엘리먼트와 연결되고,

제1 노즐은 제1 필터 엘리먼트의 출구와 제2 필터 엘리먼트의 입구를 서로 연결시키는, 열림 위치와 닫힘 위치를 가진 제1 밸브 어셈블리로 이루어지고,

상기 열림 위치는 상기 제1 필터 엘리먼트의 출구를 제2 필터 엘리먼트의 입구로 연결되게 하는 반면, 닫힘 위치는 상기 제1 엘리먼트의 출구를 제2 필터 엘리먼트의 입구와 분리시키고, 상기 제1 밸브 어셈블리는 제1 밸브와 제2 밸브를 포함하고, 제2 밸브가 열리고, 상기 제1 밸브가 닫힐 때, 제1 밸브 어셈블리는 열림 위치이고, 제2 밸브가 닫히고, 제1밸브가 열릴 때, 제1 밸브 어셈블리는 닫힘 위치이다.

본 발명에 따라, 여과 및/또는 안정화 장치는 필요한 공정 작업 및 그런 작업에 사용되는 공정조제의 특성에 적용할 수 있다. 전형적으로 제시된 설비는 삼중의 목적을 위해 설계되었다:

·일회용 제품을 사용하는, 안정화 작업과 함께 또는 그것 없이 이루어지는 전형적인 DE 여과,

·재생 가능한 제품을 사용하는 전형적인 PVPP 안정화, 및

·보완적인 안정화 단계를 위한 PVPP와 혼합되어 또는 그것 없이, 합성 물질을 사용하는 여과.

실제로, 제1 밸브 어셈블리가 열린 위치에 있다면, 여과는 제1 필터 엘리먼트로 배출되는 여과액이 다음 여과를 위해 제1 필터 엘리먼트로 들어간다는 것을 의미하는, 제1 필터 엘리먼트와 제2 필터 엘리먼트를 순차적으로 사용함으로써 실행된다.

예시적인 기능은 제1 저장 탱크가 규조토를 포함하고, 제2 저장 탱크가 재생 가능한 PVPP를 포함할 때이다. 상기 유리한 작업 조건은 재생 가능한 PVPP를 사용하는 것이 일회용 PVPP를 사용하는 것에 비해 덜 비싸기 때문에, 여과 단계의 비용을 더 절감한다.

제1 밸브가 닫힘 위치라면, 여과는 (제1 및 제2) 각 필터 엘리먼트 내에서 독립적으로 하나에서 다른 하나로 연속적으로 이루어진다. 이것은 제2 필터 엘리먼트가 합성 폴리머와 혼합된 재생 가능한 PVPP를 사용할 수 있는 반면, 제1 필터 엘리먼트가 예를 들어 일회용 PVPP와 혼합된 규조토를 사용할 수 있으며, 2개의 제1 필터 엘리먼트는 동일한 여과되지 않은 메디아로 채워지는 것을 의미한다.

유사하게, 제1 필터 엘리먼트는 합성 폴리머와 혼합된 재생 가능한 PVPP가 제1 여과 조제로서 제1 저장 탱크로부터 첨가된 여과되지 않은 메디아로 채워질 수 있으며, 제2 필터 엘리먼트는 규조토가 제2 여과 조제로서 제2 저장 탱크로부터 첨가된 여과되지 않은 메디아로 채워질 수 있다.

다른 예로서, 더 많은 양의 제품이 요구될 때(여름에), 제1 및 제2 저장 탱크 모두 일회용 PVPP와 함께 규조토 혼합물 또는 합성 폴리머와 재생 가능한 PVPP의 혼합물과 같은 동일한 여과 조제를 포함할 수 있다.

따라서 그것이 종결될 수 있는 때에는, 이 장치는 매우 융통성이 있어서, 저장 탱크의 내용물만을 변화시킬 필요가 있을 때 하나의 작업 조건에서 다른 하나로 변환하는 것을 매우 용이하게 실현할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 여과 및/또는 안정화 장치는 여과되지 않은 메디아를 포함하기 위해 제공된 제3 저장 탱크의 출구에 상기 제1 필터 엘리먼트의 입구를 연결시키는 제2 노즐을 추가로 포함하며, 이 제2 노즐은 제1 밸브 어셈블리가 닫힘 위치에 있을 때 상기 제2 필터 엘리먼트의 입구로 상기 제3 저장 탱크를 연결시키기 위한 상기 제1 밸브로 추가로 연결된다.

유속 터뷸런스 등을 피하기 위해 여과되지 않은 메디아의 버퍼탱크를 배치하는 것이 유용할 수 있다.

본 발명에 따른 여과 및/또는 안정화 장치에서 유리하게는, 상기 제1 노즐은 상기 제2 필터 엘리먼트 및 제2 저장 탱크 사이에 제2 밸브 어셈블리를 포함하고, 상기 제2 밸브 어셈블리는 열림 위치와 닫힘 위치를 가지고, 상기 열림 위치는 제2 필터 엘리먼트가 제2 저장 탱크에 연결된 때의 위치이고, 닫힘 위치는 제2 필터 엘리먼트가 상기 제2 저장 탱크로부터 분리될 때 위치이다.

바람직하기로는, 본 발명에 따른 장치는 제2 밸브 어셈블리가 열림 위치에 있을 때 닫힘 위치에 있고, 제2 밸브 어셈블리가 닫힘 위치에 있을 때 열림 위치에 있는 적어도 하나의 제3 밸브를 이용하여, 상기 제1 노즐에 연결된 출구를 가진 제4 저장 탱크를 포함하고, 이로써 제4 저장 탱크와 제2 필터 엘리먼트 사이에 연결을 허용한다.

상기 유리한 특성들은 장치들의 융통성을 증가시킨다. 사실 제2 저장 탱크를 비우는 대신에, 여과 조제가 다른 것을 채운다면, 제2 저장 탱크내 포함되는 것보다 제4 저장 탱크 다른 여과 조제로부터 채워지기 위해 제2 밸브를 교환하는 것이 가능하다.

예를 들어, 여름에, 여과 조제 및 제1 및 제2 여과 유닛들이 생산량을 늘리기 위해 하나에서 다른 하나로 독립적이면서 연속적으로 작업에 이용되는 동안, 제1 및 제2 저장 탱크 모두 바람직하게 규조토 및 일회용 PVPP의 혼합물을 포함하는 작업 조건들을 변경하는 것이 적당할 수 있다. 그러나, 겨울에는, 규조토를 이용한 첫 번째 여과에 이어 여름에 사용되는 상술한 여과법보다 다소 비싸지 않은 재생 가능한 PVPP를 이용한 두 번째 여과를 포함하는, 순차적으로 여과하는 전통적 여과 혼합법이 재사용될 필요가 있을 수 있다. 그러나, 덜 빠른 상기 여과법은(겨울에) 더 낮은 생산량에 더욱 적합하다.

바람직하기로는, 제1, 제2 또는 제4 저장 탱크는 키젤거(Kieselguhr) 메디아, 규조토(diatomaceous earth), 펄라이트(perlite), 일회용 PVPP(폴리비닐폴리피롤리돈), 재생 가능한 PVPP, 실리카겔, 벤토나이트(어스), 합성 물질들 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 여과 조제 메디아를 포함한다.

특히, 합성 물질로는 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오시네이트 제품들(fluocinated products), 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐, 에틸렌 코폴리머, 아크릴 함유 이성분계 공중합체 및 터폴리머, 올레핀 열가소성 엘라스토머, PVPP 또는 그들의 혼합물, 폴리폴리머 및 그의 공압출물, 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것이다.

바람직한 구현예로서, 합성 물질은 25 내지 50 ㎛, 바람직하게는 30 내지 40 ㎛ 범위의 평균 직경을 가진다.

더욱 바람직한 구현예로서, 제1 필터 엘리먼트는 수평 리프 필터, 캔들 필터 또는 수직 리프 필터이고, 제2 필터 엘리먼트는 캔들 필터이다.

유리하게는, 상기 메디아는 과일 또는 곡식 기재 음료, 특별히 시리얼 기재 음료, 더욱 특별히는 맥아 기재 음료, 가장 특별히는 발효된 음료, 바람직하게는 맥주이다.

특히, 메디아는 2 내지 6, 바람직하게 3 내지 5 사이의 pH를 나타낸다. 특별한 구현예에서, 상기 제1 저장 탱크 및 상기 제2 저장 탱크 모두 일회용 PVPP와 키젤거, 규조토 또는 펄라이트의 혼합물을 포함하고, 겨울 생산품보다 더욱 중요한 여름 생산품에 특히 적합한 조건이다.

또 다른 특별한 구현예에서, 겨울 제품을 위해 더욱 적합한, 상기 제1 저장 탱크 및 제2 저장 탱크는 키젤거, 규조토, 또는 펄라이트를 포함하고, 상기 제4 저장 탱크는 재생 가능한 PVPP를 포함한다.

다른 예에서, 상기 제4 저장 탱크는 합성 폴리머와 재생 가능한 PVPP의 혼합물을 포함한다. 상기 작업 조건은 특별히 유리하고, 일회용 PVPP와 규조토 등을 사용하는 원 스텝 여과법을 허용하나, 합성 폴리머 및 PVPP 혼합물이 재생 가능하기 때문에 덜 비싸다. 제1 필터 엘리먼트 및 제2 필터 엘리먼트가 여과 조제로서 그것들의 혼합물과 함께 작업되는 본 발명의 범주에 포함되기 때문이다.

본 발명에 따른 장치의 다른 구현예는 본 발명의 청구항에 기재되어 있다.

본 발명은 또한 하기를 포함하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법과 관련된다:

·제1 여과 조제를 제1 저장 탱크에서 제3 저장 탱크로부터 나온 상기 여과되지 않은 메디아로 첫 번째 첨가,

·제1 여과액을 수득하기 위해 상기 제1 여과 조제를 포함하는 상기 여과되지 않은 메디아의 첫 번째 여과,

·제2 여과 조제를 제2 또는 제4 저장 탱크에서 제2 여과되지 않은 메디아로 두 번째 첨가,

·제2 여과액을 수득하기 위해 상기 제2 여과 조제를 포함하는 상기 여과되지 않은 메디아의 두 번째 여과,

·상기 닫힘 위치에서 열림 위치로의 제1 밸브 어셈블리의 스위치로서, 상기 닫힘 위치는 제1 여과액에 이어 제2 여과액이 나오는 위치이고, 상기 제1 여과액은 제2 여과되는 상기 제2 여과되지 않은 메디아이고, 열림 위치는 제1 여과액은 제2 여과액과 관련하여 독립적으로 동시에 수행되고, 상기 여과되지 않은 메디아는 제2 여과되지 않은 메디아와 동일하고, 상기 제1 여과 조제 및 제2 여과 조제는 같거나 상이하다.

특히, 이 방법은 제2 저장 탱크로부터 제2 여과 조제를 첨가하기 위해 닫힘 위치에서 열림 위치로 변환하는 제2 밸브 어셈블리의 스위치, 또는 상기 제4 저장 탱크로부터 제2 여과 조제를 첨가하기 위해 닫힘 위치에서 열림 위치로 변환하는 제3 밸브의 스위치를 포함한다.

본 발명에서는, 전통적인 DE 여과 작업은 여과되지 않은 액체가 액상 인-피드 라인(in-feed line)에 의해 제2 필터 엘리먼트로 공급될 때, 교대 투여/저장 탱크(제4 저장 탱크)가 설비로부터 분리될 때, 이어 제2 밸브 어셈블리 또는 밸브 세트가 열림 위치에 있을 때, 제2 필터 엘리먼트를 선택된다.

전통적 PVPP 안정화는, 액체가 액체 인-피드 라인에 의해 제2 필터 엘리먼트로 공급될 때, 통상적 투여 탱크가 설비로부터 분리될 때, 이어 적어도 제2 밸브 어셈블리 또는 밸브 세트가 닫힘 위치에 있을 때와 제1 밸브 어셈블리가 제1 및 제2 필터 엘리먼트 사이에 수송이 가능하도록 닫혀있을 때, 선택된다.

합성 물질들을 사용하는 여과 및 선택적 안정화는, 액체가 액체 인-피드 라인에 의해 제2 필터 엘리먼트로 공급될 때, 통상적 투여 탱크가 설비로부터 분리될 때, 이어 적어도 제2 밸브 어셈블리 또는 밸브 세트가 닫힐 때와 제1 밸브 어셈블리가 제2 필터로부터 제1 필터를 분리시키기 위해 분리될 때, 선택된다.

본 발명의 다른 구현예들은 청구항에 기재되어 있다.

본 발명의 다른 특성 및 장점들은 도면을 참고하여 본 발명의 특정한 무한정 구현예의 설명으로부터 더욱 쉽게 알 수 있을 것이다.

(본 발명의 상세한 설명)

(서론)

맥주 필터 라인의 전형적인 장치는 일반적으로 원심분리기, 냉각기, 버퍼 탱크, 펌프, 플로우 미터, 파이프, 밸브, 맥주 필터 및 선택적 안정화 장치를 포함하고, 이것들은 함께 연결되고, 맥주 필터의 용량에 맞춰 치수화된다. 필터의 용량은 특정한 여과 표면의 기능이고, 전체 라인이 동일한 용량을 가지는 것과 같이, 헥토리터/시간(hl/h)으로 표현된다.

본 발명은 여과 작업뿐만 아니라 안정화 작업에 사용될 수 있는 장치의 이용과 관련된다. 캔들 필터, 수평 및 수직 리프 필터를 포함하는 닫힘 필터 장치는 전체적으로 자동화되어 있고, 재생 공정과의 양립이 가능하다는 장점이 있고,(그 자체 내) 필터 내로 작동될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이런 타입의 분말 닫힌 필터 장치와 관련될 것이다.

본 발명은 액체 인-피드 라인, 일회용 여과 조제 및/또는 안정화 조제를 위한 전통적 투여 탱크 시스템(제1 저장 탱크), 및 재생 가능한 여과 조제 및/또는 안정화 조제를 위한 교대 투여 제2 저장 탱크 시스템을 혼합하여 포함한 초기 액체 여과/안정화 장치와 관련되고, 여기서 설비는 인-피드 라인을 통해 운반되는 액체내로 개별적으로 투여되는 양을 측정하기 위해 하나 또는 다른 투여 시스템을 선택적으로 작동시키기에 적합하고, 필터는 그 위에 필터 조제 물질을 보류하고, 액체가 통과하는 동안 여과 조제 물질 위에 보류된 물질은 제거되도록 되어 있다(도 1).

본 발명에 따라, 여과 및 안정화 설비의 장치는 공정 작업의 기능 및 공정 작업 조제의 특성에 따라 선택될 수 있으며, 이것은 이와 같은 작업에 사용된다. 이런 종류의 설비의 예는 도 1에 나타낸다. 전형적으로 보여진 설비는 삼중 목적으로 설계되었다:

·일회용 제품을 사용하는, 안정화 작업과 함께 또는 안정화 작업 없이 수행하는 전형적인 DE 여과,

·재생 가능한 제품을 사용하는 전형적인 PVPP 안정화, 및

·보완적인 안정화 단계를 위한 PVPP와 혼합하여, 또는 PVPP 없이, 합성 물질을 사용하는 여과.

작업 기능에서 설비의 다른 엘리먼트들의 선택은 적당한 프로그램을 선택함으로써 선택적으로 이루어진다.

·전형적인 DE 여과 작업은 여과되지 않은 액체가 액체 인-피드 라인에 의해 필터(7)에 공급될 때, 교대 투여/저장 탱크(30)가 설비로부터 분리될 때, 그래서 적어도 밸브(47),(42),(43) 및 (46)가 닫힐 때 선택된다(도 3).

·전형적인 PVPP 안정화는 액체 인-피드 라인에 의해 필터(7)로 공급될 때, 전형적인 투여 탱크(1)가 설비로부터 분리될 때, 그래서 적어도 밸브(48),(3) 및 (22)가 닫힐 때 선택된다(도 4 & 5).

·합성 물질들을 사용한 여과 및 선택적 안정화는 액체 인-피드 라인에 의해 필터(7)로 공급될 때, 전형적인 투여 탱크(1)가 설비로부터 분리될 때, 그래서 적어도 밸브(48),(3) 및 (22)가 닫힐 때 선택된다(도 4 & 5).

본 발명에 따라, 설비를 따라 통과하고 있는 액체는 과일 또는 시리얼 기재 음료이고, pH가 4 내지 6인 것이 특징이고, 여기서 시리얼 기재 음료는 맥주를 포함하여 맥아 기재 음료이고, 이것은 발효될 수 있으며, 발효로 인해 pH가 3 내지 5도 되는 것이 특징이다.

본 발명 및 상세한 설명에 개시된 구체적 예들은 일차적으로 통상적으로 DE 분말 여과법이라 불리는, 키젤거, 규조토(DE), 및/또는 펄라이트를 사용한 여과법에 초점이 맞춰졌다. DE 분말 여과법(충적작용)에서는, DE 여과 조제가 지지 망상에 수집되는 지점의 약간 상층의 맥주 스트림에 투입된다. 프리-코트(pre-coat)들이 확립되고, 재순환 액체가 깨끗해질 때, 맥주 여과법이 시작된다. 규조토를 지니는 맥주 스트림은 이스트와 다른 부류 고형물들과 함께 "필터 케이크"라고 불리는 큰 "비압축성" 덩어리를 형성한다. 필터의 작은 포어들이 막히는 것을 방지하고, 연장된 필터가 잘 돌아가도록 하기 위해, 여과 조제를 여과되지 않은 맥주 속으로 계속하여 '바디-피드'로서 주입된다.

일반적으로 (키젤거 등이 여과 조제로 사용되는 특정 공정들을 포함하여) 충적 여과 공정을 위해, 통상 산업적 필터는 다음의 유형, 즉, 1) 프레임 필터, 2) 수평적 필터, 3) 캔들 필터로 분류된다:.

이와 관련하여, 프레임 필터는 '오픈형'으로 일컬어지고, 완전 자동화된 시스템은 아님을 주의해야한다. 이에 반해, 수평적 필터 및 캔들 필터는 '클로즈형'이고, 완전 자동화된 시스템이다.

실제로, 충적 상태에서 여과 조제를 사용하는 여과 시스템은 전형적으로 하기들을 포함한다:

·기계적 지지체,

·기계적 지지체 사이의 갭을 연결하는 중간층으로 작용하고, 순차적으로 더 미세한 프리-코트용 또는 바디-피드용 지지체로서 작용하는, 제1 '프리-코트'로 알려진 거친 여과 조제의 개시 층,

·제1 프리-코트 층에 사용되는 것보다 더 미세한 등급의 여과 조제로 구성된 제2 프리-코트 층,

·바디-피드, 이스트, 단백질, 탄수화물 입자들, 헤이즈 입자들 및 다른 콜로이드성 물질들의 매트릭스로 구성된 점진적으로 축적되는 필터 케이크.

포촉(entrapment), 흡수 및 표면 여과는 여과 조제 기능에 의한 중요한 메커니즘이다. 본 모델에 의하면, 맥주 입자들은 여과 조제의 입자들 사이에 형성된 포어(pore) 사이에 포촉되고, 여과 표면 내 포어들의 크기와 면적에 따라 제거된다. 필터를 통한 맥주의 유속은 일반적으로 4∼5hl/h.m2이고, 유속이 더 낮을수록 더 효과적인 입자 보류를 나타내기 때문에, 여과 효율에 영향을 미친다. 케이크 투과성이 높게 유지될 수 있다면, 유속은 8∼11hl/h.m2 범위로 더 높아질 수 있다.

필터의 유용한 용량이 전체적으로 케이크 용량에 의해 점유될 때, 또는 압력이 증가될 때, 여과 실행(run)의 길이기 결정되고, 베드(bed) 부피의 증가와 생산된 케이크의 투과성의 감소가 장치 공급자에 의해 보증된 최고 한도에 이르는 것과 관련된다.

본 발명은 여과 작업뿐만 아니라 안정화 작업 또는 양자에 사용될 수 있는 장치의 이용에 관한다.

본 발명에 따라, 제1 및 제2 필터 엘리먼트는 캔들 필터, 수평 리프 필터, 또는 수직 리프 필터로 이루어진 군으로부터 선택된다. 제2 엘리먼트가 바람직하게 캔들 필터인 반면, 제1 필터 엘리먼트는 바람직하게 수평 필터이다.

전형적인 캔들 필터(CF)는 플레이트 또는 그와 비슷한 것으로 여과액과 저류액 구역으로 분리되는 원통원뿔형(cylindroconical) 탱크로 이루어졌다. 상기 분리 플레이트 상의 또 다른 플레이트는 여과액 수집에 사용된다. 탱크의 원통형 부분에 저류액 구역을 둘러싸는 반면, 원뿔형 부분은 원료 여과 조제(DE)를 적절하게 분배하도록 해주고, 공정 마지막에서 폐기 여과 조제를 수집하고 배출한다. 여과되지 않은 맥주가 원뿔 부분의 바닥 끝으로부터 탱크로 들어간다. 원통형 캔들은 중간 플레이트까지 수직으로 세워져 있다. 그것들은 탱크 부피의 약 55∼75%를 차지한다. 최근의 캔들은 직사각형의 지지 막대에, 회전당 8회씩, 사다리꼴의 나선형 용접된 와이어로 구성된다. 캔들 개구는 외측으로는 70㎛인 반면, 내측으로는 약간 큰 비대칭으로 되어 플러그 접속의 위험을 피할 수 있다.

일반적으로, 여과 단계 중, 3.5 내지 6.0 hl/h.m2 의 유속이 채용된다. 캔들 필터 구조는 최고 7bar의 작업 압력에 맞게 설계된다.

수평 필터(HF)는 2개의 고정된 수평 금속 플레이트를 가진 원피스(one-piece) 탱크로 이루어진다. 엘리먼트 패키지는 중공형 샤프트에 고정되고, 구동 어셈블리의 힘으로 회전할 수 있는 플레이트상 필터 엘리먼트들로 이루어진다. 리프(leaf)는 강하고 거친 매쉬를 지지하는 캐리어 플레이트로 이루어지고, 이것은 이에 의해 예컨대, 약 70㎛의 개구를 갖는 미세한 매쉬를 지지한다. 이 타입의 필터의 작업 이점은 안정한 케이크를 제공하는 것이다. 여과 단계 중, 유속은 일반적으로 약 5.0 내지 8.0hl/h.m2 의 속도로 적용된다.

여과되지 않은 맥주는 특정한 수평 필터가 구형 S 타입인지 또는 비교적 신형인 Z 타입인지에 따라 2개의 다른 방법으로 수평 필터에 들어갈 수 있다.

(규조토를 사용하는 공정)

가장 최근에 사용된 여과 조제는 화산석으로부터 얻어지는 펄라이트 또는 무정형의 실리카의 형태인 규조토(DE)로 구성된다. 각종 천연 여과 조제가 존재하고, 맥주 제조 명세를 성취하기 위하여 양조업자는 몇 개의 제조 명세를 정하고, 특정 혼합물 중의 DE 및/또는 펄라이트를 사용한다. 여과되는 맥주 타입에 따라, 최대의 여과 효율을 확보하기 위하여, 일반적으로 2 또는 3개의 상이한 등급이 사용된다. 더욱이, 여과된 맥주의 품질은 이스트의 농도의 변화 및 성분, 특히 맥아의 계절적 변화에 따라 다양하게 된다. 따라서, 바디-피드를 구성하는 2종 등급의 적절한 혼합은 자주 행하여진다. 여과되지 않은 맥주 내 고체 성분의 양은 이스트를 정착시키는 숙성 고정에 의해 영향을 받고, 원심분리 상류층 여과 작업의 존재와 같은 이스트를 제거하기 위한 장치에 의해 영향을 받는다. 정제 및 단백질 가수 분해 효소와 같은 공정조제는 요구되는 바디-피드의 양에 영향을 줄 수 있다. 전형적인 양의 범위는 40 내지 200g/hl의 범위이다.

실제로, 제2 필터 엘리먼트가 전통적인 DE 여과법(도 2 및 3)으로 선택될 때, 제1 및 제2 엘리먼트 모두 독립적으로 각각 동시에 작동하고 있다. 이 경우, 제1 밸브 어셈블리는 닫힘 위치에 있고, 필터 엘리먼트 양자 모두 각각 분리된다. 밸브 11이 열려 있는 동안 밸브 40은 닫혀 있다. 제1 저장 탱크 또는 제1 저장 탱크로부터 여과 조제는 동일하거나 다를 수 있다. 그러나, 제1 저장 탱크는 전통적인 필터 엘리먼트로서 기능하므로, 여기서는 상세히 기술하지 않는다. DE는 조제되어, 전통적인 투여 탱크(1)를 통해 투여된다. DE 부유물의 조제 중, 탱크는 탈기된 물(DW)로 채워진다. 이 단계 동안, 밸브(50),(51)은 DW가 공급되도록 열린다. 탱크는 적어도 2개의 센서를 가지며, 그 중 하나는 탱크 내 DE 부유물이 낮은 수준(5)을 탐지하고, 신선한 DW를 공급하는 것을 명령하고, 다른 하나는 탱크 내 DE 부유물이 높은 수준(6)의 탐지하여 신선한 DW의 공급을 중지시키도록 명령한다. DE 분말은 탱크 내 존재하는 조제된 DE 부유물 중의 조정된 균질성을 확보하기 위해 적당한 프로펠러(17)가 장착된 탱크 내로 작업자에 의해(보통 수동으로) 첨가된다.

여과 공정은 '컨디셔닝' 단계로 시작되는데, 이것은 여과 단계에서 사용되는 필터 자체 및 다른 파이프들이 물밑에 있다는 것을 의미한다. 이 단계는 산소와 맥주 사이에 직접적 접촉을 피하기 위해 주로 행해지고, 그 목적을 위해 DW를 사용하는 것이 최상의 실현예로 추천된다. 필터(7)는 DW로 바닥부터 채워지고, 이것은 밸브(9),(10),(11),(13),(2),(15)가 열리고,(12),(14)가 닫힐 때, 액체 인-피드 라인에 의해 펌프된다(8). DW의 과소비를 피하기 위해서, 필터는 밸브(52),(53),(54) 및(25) 가 열릴 때, 바이-패스 루프를 사용함으로써 재순환된다.

필터 및 라인들이 충분히 탈기될 때, 여과 작업은 메디아 상에 프리-코트 층의 침지로 시작될 수 있다. 다른 입자 크기들을 사용하는 2개의 프리-코트 층들이 일반적으로 사용되고, 첫 번째 것은 더 큰 입자들로 구성되고, 두 번째의 것은 더 미세한 입자들을 사용한다. 제1 프리-코트는 필터의 메디아를 커버하기 위해 사용되고, 제2 프리-코트는 제1 프리-코트에 의해 유지된다. 프리-코트 층에 사용되는 분포 사이즈는 바디-피딩에 사용되는 것보다 더 크기 때문에, 1 내지 2 kg/m2 사이의 양이 자주 사용된다. DW의 유속은 필터 메디아의 전체 표면을 여과 조제로 충분히 커버하고, 첫 번째 여과된 맥주의 질을 유지하기 위해서 여과액 유속보다 약 1.5배 많다. 프리-코트 층을 필터에 첨가할 때, DE 부유물은 결정된 유속에서 (18)을 통해 펌프되며, 이는 유량계(19)에 의해 조정되고, 적어도 밸브(4),(20),(21) 및 (22)가 열릴 때, 소위 제2 밸브 어셈블리가 열림 위치를 형성한다. 프리-코트 층의 침착 중, DW의 과소비를 피하기 위해, 필터는 밸브(52),(53),(54) 및 (25)가 열릴 때, 바이-패드 루프를 사용하여 재순환된다.

여과되지 않은 맥주는 냉각(chilled)되고, 버퍼 탱크(24)(제3 저장 탱크)를 통해 통과함으로써 동일한 방법을 사용하여 필터로 공급될 수 있으며, 버퍼 탱크는 원심분리기(분리기) 및 필터 사이에 위치하고, 상기 단계는 종종 '프리런(prerun)' 또는 '포르라우프(vorlauf)'라 불린다. 맥주와 물 사이의 블렌딩의 특정 중력이 예정된 목표치보다 높을 때, 여과된 액체는 열린 밸브(25),(26)를 사용함으로써, 프리런 및 포스트런 여과된 액체 탱크 내에서 회수되며, 밸브(12)가 닫혔을 때 상기 단계는 생산의 출발점으로 고려될 수 있다. DE의 주입 중 여과되지 않은 맥주의 흐름은 유량계(27)에 의해 조절되는 펌프(8)에 의해 실행된다. 주입 중, 유속은 예상되는 여과 결과를 얻기 위해 충분한 바디-피드를 유지하기 위해 조정된다. 본 발명에서 제시된 실시예의 경우와 같이, 약 100g/hl 맥주의 DE 양은 분리기 장치를 사용하고, 2000.000cell/ml 이하의 이스트 개체수를 가진 원심분리된 맥주를 위해 일반적으로 추천된다.

생산 단계의 말기에서, 필터 상에 투여되고 충전된 공정조제의 양이 필터 메디아 사이의 한정된 공간에 도달할 때, 또는 압력차가 필터 공급기에 의해 최대 허용치로 도달할 때, 물은 필터 라인으로 공급된다. 이 작업은 소위 '포스트런(postrun)' 또는 '나흐라우프(nachlauf)'라 불리고, 이것과 동일한 파이프와 밸브를 사용하며 반대의 작업을 '포르라우프'로 불린다. 전술한 바와 같이, 맥주/물 혼합물은 희석된 맥주의 특정 중력이 예정된 목표보다 높을 때 프리런 및 포스트런 여과된 액체 탱크 내로 회수된다. 그런 다음, 블렌딩은 회수되지 않고, 배출구 쪽으로 흐르는데, 이것이 생산 단계의 말기를 결정한다.

밸브(38) 및 (29)가 열릴 때, 필터 케이크는 DW와 CO2를 사용하여 필터 메디아로부터 제거되어야 하고, 배출구 쪽으로 펌프되어야 한다. 새로운 여과 공정을 시작하기 전에 설비는 청소되어야 한다.

어떤 경우에는, 얻어지는 맥주의 요구되는 품질 또는 생산능을 위해 여과 조제로서 합성 폴리머와 함께 본 발명에 따른 장치를 사용할 필요가 있을 수 있다. 합성 여과 조제는 PVPP와 함께 혼합될 수 있고, PVPP를 포함한 여과 조제 또는 상이한 여과 조제와의 혼합물은 재생 공정을 거쳐 재사용할 수 있다.

본 발명은 액체의 여과를 위해 사용되는 공정조제로서 합성 여과 조제, 유리 리욜라이트(ryolite)를 포함한 실리카 유도체, 이들의 혼합물의 이용을 들 수 있다. 합성 폴리머는 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오리네이트 제품들, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐, 에틸렌 코폴리머, 아크릴 함유 이성분계 코폴리머, 터폴리머, 올레핀 열가소성 엘라스토머, 폴리머 중 어느 하나 또는 그 이상을 들 수 있다. 실제로, 여과 결과는 25 내지 50㎛, 바람직하게 30 내지 40㎛ 범위의 평균 직경을 가진 재생 가능한 합성 여과 조제의 입자를 사용함으로써 DE 여과 결과에 매우 근접한다.

여과 조제는 PVPP와 혼합될 수 있어, 여과 공정 또는 여과 및 안정화 공정 모두에 동시에 사용될 수 있으며, 이후, 이를 결합 공정(combine process)이라 부른다. 결합 공정을 위해 PVPP 혼합물과 여과 조제는 프리-코트에 사용될 뿐만 아니라 필터 지지체 상에 바디-피드 침착을 위해 사용될 수 있으며, 폴리페놀과 PVPP사이의 특정 인력 때문에 콜로이드성 안정성이 개선되는 결과를 낸다.

실제로, 여과 또는 결합 공정은 프리-코트 및 바디-피드 침착을 위해 동일한 등급의 공정조제를 사용한다. 그 공정들은 비슷한 방법으로 일어나고, 전통적 여과 공정에서와 같이, 하기 방법을 포함하는 방법으로 일어난다:

·기계적 지지체, 캔들 또는 리프,

·기계적 지지체 사이의 갭들을 연결하는 중간층으로 작용하고, 순차적인 프리-코트 또는 바디-피드를 위한 지지체로 작용하는 공정조제로 이루어진 프리-코트 층,

·바디-피트, 이스트, 단백질, 탄수화물, 폴리페놀, 헤이즈 입자 및 다른 콜로이드성 물질들의 매트릭스로 이루어진 점차적으로 축적된 필터 케이크.

합성 공정조제를 사용할 때는, 하나의 프리-코트로 충분하고, 그것은 전체 공정 작업 동안 이루어지는 바디-피드를 위한 지지체로 작용한다. 프리-코트는 바디-피드에서 사용되는 것과 동일한 등급을 사용한다. 일반적으로 공정조제의 부유물의 농도는 건조중량으로 5 내지 15%의 범위이다. 더 이상의 높은 농도에서는 투여 펌프를 블로킹함으로써 문제를 일으키기 쉽고, 또한 반대로 이 범위보다 낮은 농도는 바디-피드 투여 동안 맥주를 불필요하게 희석하게 될 것이다. 프리-코트 작업 동안 물의 유속은 바디-피드 작업 동안 사용된 보통 양보다 적어도 1.5배 이상이어야 한다. 이 작업은 전체 여과 표면상에 프리-코트 층의 정상적 침착을 얻고, 필터를 통과한 첫 번째 여과된 생산물에 요구되는 기준들을 통과하기 위해 중요하다. 일반적으로 침착 양은 필터의 여과 구역 상에 대략 2 내지 4 mm이고, 이것은 약 2 내지 4kg/m2의 표면 여과 단위당 양과 거의 일치한다. 재생 가능한 공정조제의 바디-피드 투여량은 일반적으로 60 내지 200g/hl 사이이고, 밝은 맥주 스트림에 계속하여 투여되고, 특정하고 정교한 필터에 수집된다. 가장 일반적인 필터는 캔들 필터, 수평 리프 필터 또는 수직 리프 필터이고, 이것들은 그 자체 내에서 재생 공정에 사용되기 위해 폐쇄된(closed) 장치들이다. 혼합물이 PVPP를 포함할 때, 접촉 시간은 약 5분 정도가 좋은 예로 생각되고, 필터 내 공급 맥주 파이프 및 평균 잔류 시간에 의해 제공된다. 최적으로 추천되는 필터상 유속은 약 5-10 hl/h.m2이고, 이것은 DE를 여과 조제로 사용하는 필터 상의 맥주의 전형적인 유속의 거의 2배이다.

PVPP를 포함하여 여과 조제 또는 상이한 여과 조제의 혼합물은 재생 공정 이후 재사용이 가능하고, 이는 다음 단계들을 포함한다:

·2 내지 약 5% 사이의 각종 농도, 60분 내지 약 120분 동안, 적어도 약 80℃의 온도에서 소다 용액으로 필터 메디아 세척, 및

·대략 100분 내지 200분 동안, 약 40 내지 60℃의 온도에서 효소 조성물로 필터 메디아를 처리하고, 상기 효소 처리는 복수의 필터 순환 이후에 수행된다.

DE 여과 작업을 위해 사용된 것과 비슷한 폐쇄형 장치는 캔들 필터 및 수직 또는 수평 리프 필터와 같은 것을 위해 사용되고, 이것은 그 자체 내에서 재생공정을 위해 사용될 수 있고, 완전 자동화되어 있다.

제2 필터 엘리먼트가 여과 조제 또는 안정화-조제(도 2, 3, 4 및 5)이거나 둘 다 될 수 있는 공정조제로 합성 폴리머를 사용하여 맥주를 생산하기 위해 선택될 때, 공정조제는 조제되고, 교대 투여/저장 탱크(제4 저장 탱크)(30)를 통해 투여된다. 이 단계에서, 적어도 밸브(31)는 PW 공급을 위해 열린다. 투여/저장 탱크는 적어도 2개의 센서가 장치되는데, 하나는 탱크 내 공정조제 부유물의 낮은 레벨(32)을 탐지하여 신선한 PW을 공급을 명령하고, 다른 하나는 탱크 내 높은 레벨(33)을 탐지하여 신선한 PW의 공급을 중지할 수 있다. 합성 폴리머는 탱크에 작업자에 의해 수동으로 첨가되고, 투여/저장 탱크 내 존재하는 조제된 공정조제 부유물 중, 정확한 균질성을 확보하기 위해 적당한 프로펠러(49)가 장치된다. 공정조제 부유물의 농도는 일반적으로 약 10%이고, 부유물은 최초 이용 전에 뜨거운 가성액(예, 80℃에서 2%의 NaOH 용액)을 사용하여 살균하고, 이어서 PW로 세척한다.

여과 공정은 '컨디셔닝' 단계로 시작되는데, 이것은 여과 단계에서 사용되는 필터 자체 및 다른 파이프들이 물밑에 있다는 것을 의미한다. 이 단계는 산소와 맥주 사이의 직접 접촉을 피하기 위해 주로 행해지고, 그 목적을 위해 DW를 사용하는 것이 최상의 실시로 추천된다. 필터(7)는 DW로 바닥부터 채워지고, 밸브(9),(10),(11),(13),(2),(15)가 열리고,(12),(14)가 닫힐 때, 액체 인-피드 라인에 의해 펌프된다(8). DW의 과소비를 피하기 위해서, 필터는 밸브(52),(53),(54) 및 (25)가 열릴 때, 바이-패스 루프를 사용함으로써 재순환될 것이다.

필터 및 라인들은 충분히 탈기될 때, 여과 작업은 메디아 상에 프리-코트 층의 침착으로 시작될 수 있다. 동일한 분포 사이즈의 동일한 물질이 프리-코팅 및 바디-피딩을 위해 사용되기 때문에, 합성 폴리머가 사용될 때는, 약 2 내지 4 kg/m2 사이의 양이 종종 사용된다. DW의 유속은 필터 메디아의 전체 표면을 여과 조제로 충분히 커버하고, 여과된 맥주의 초기 용량의 품질을 유지하기 위해서 여과액 유속보다 약 1.5배 이상으로 한다. 프리-코트의 투여는 제4 투여/저장 탱크로부터 이루어지고, 그 탱크는 후속하는 공정에 필요한 전체 용량의 공정조제를 포함하고, 밸브(35),(36) 및 (44)가 열릴 때, 특정 펌프(34)를 사용함으로써 가능한 짧게 해야한다. 프리-코트 층의 침착 동안 DW의 과소비를 피하기 위해, 필터는 밸브(52),(53),(54) 및 (25)가 열릴 때, 바이-패드 루프를 사용하여 재순환된다. 여과되지 않은 맥주를 냉각하고, 버퍼 탱크(24)(제3 저장 탱크)를 통해 통과시킴으로써 동일한 방법을 사용하여 필터로 공급될 수 있으며, 버퍼 탱크는 원심분리기(분리기) 및 필터 사이에 위치하고, 상기 단계는 종종 '프리런(prerun)' 또는 '포르라우프(vorlauf)'라 불린다.

밸브(35) 및 (45)가 열렸을 때, 공정조제의 투여는 특정 투여 펌프(37)에 의해 대체 투여/저장 탱크(30)로부터 동시에 실현된다. 맥주와 물 사이의 블렌딩의 특정한 중력이 예정된 목표치보다 높을 때, 여과된 액체는 밸브(12)가 닫혔을 때 열리는 밸브(25),(26)를 사용함으로써, 프리런 및 포스트런 여과 액체 탱크 내서 회수되고, 상기 단계는 생산의 출발지점으로 생각될 수 있다.

생산 단계의 말기에서, 공정조제의 총량이 필터에 투여되고 침적될 때, 또는 차등 압력이 필터 공급기에 의해 허용되는 최대 한계치에 도달하였을 때, 물은 필터 라인으로 공급된다. 이 작업은 소위 '포스트런(postrun)' 또는 ' 나흐라우프(nachlauf)'로 불리고, 정확하게 동일한 파이프와 밸브를 사용하며 전술한 것과 역방향 작업을 '포르라우프'라고 부른다. 전술한 바와 같이, 맥주/물 혼합물은 희석된 맥주의 특정 중력이 예정된 목표보다 높을 때 프리런 및 포스트런 여과된 액체 탱크로 회수된다.

그 이후, 블렌드물은 회수되지 않고, 배출구 쪽으로 흐르는데, 이것이 생산 단계의 종결 및 재생 공정의 개시를 결정한다. 재생이 개시되기 전에 또는 첫 번째 가성처리 이후에 공정조제의 가능한 잔여량은 프리-코트 침착을 위해 사용되는 펌프(34) 및/또는 (35)을 사용함으로써 필터로 펌프될 수 있다. 본 발명에서, 재생 공정은 그 자체 내(in-situ) 공정이라 불리는 필터 내에서 이루어질 것이고, 설비 세척 및 살균 작업에 사용될 수 있는 상이한 화학 용액들을 사용할 수 있을 것이고, 양조자들은 이것을 자체 세척(Cleaning in Place: CIP)라고 부른다. 필터의 온도는 가성 처리에 필요한 적당한 온도인, 약 80℃ 온도에서 열수를 첨가함으로써 점진적으로 올라간다. 가성소다의 농도는 일반적으로 약 2%이고, PVPP의 표면에 고정된 폴리페놀을 용해시키고, 필터-케이크 내 포획된 이스트 세포벽 및 트럽(trub)을 방출하기 위해 필요하다. 초기 '공격'은 용해성 물질의 양 및 가성 용액의 농도에 따라 30 내지 60분간의 기간 동안 일어난다. 필터-케이크는 이후 80℃에서 열수로, 실온에서 냉수로(PW), 빙수 및 탈기수(DW)로 연속하여 세척된다. 새로운 여과 공정을 시작하기 전에, 세척된 필터-케이크는 DW와 CO2를 이용하여 필터 메디아로부터 제거되어야 하고, 밸브(38) 및 (39)가 열릴 때, 교대 투여/저장 탱크(30)로 펌프되어야 한다. 공정조제는 새로운 여과 공정을 시작하기 위해 새로 준비된다. 공정조제는 이스트 셀을 용해할 능력이 있는 효소를 포함하는, 전체 재생 공정 필요없이 수차례 사용될 수 있다.

양조자는 여과 실행 동안 여과된 용량의 감소를 관찰할 때, 차등 압력의 초과 증가 때문에, 특허 WO96/35497에서 기술된 바와 같이, 전체 용량의 공정조제가 메디아 상 필터 내 위치할 때, 그 자체 내에서 일어날 수 있는, 효소 재생 공정을 시작하는 것이 매우 바람직하다. 전체 재생 공정은 3개의 다른 단계들을 포함한다; 제1 단계는 유기 물질의 가성 용해이고, 제2 단계는 특정 효소의 작용이고, 제3 단계는 최종 가성처리이다. 필터-케이크의 전체 재생을 진행시키기 위하여, 가성소다 용액을 이용한 종래의 재생은 특정 작용의 효소의 첨가 이후에 이루어지며, 이것은 적어도 이스트 세포벽을 용해할 수 있는 효소를 포함하는 것이다. 이것은 필수적인 것은 아니나, 용액의 pH 가 약 5이고, 온도가 약 50℃에서 유지되고 안정될 때 그 결과가 더 좋다. 50℃의 온도는 외부 열 교환기를 사용함으로써 달성될 수 있다. 효소의 첨가는 적당한 탱크에 의해 실현되고, 필터-케이크를 가진 효소의 접촉 시간은 효소 요구에 의존하고, 일반적으로 30 내지 90분 사이이다. 효소 작용은 유사한 공정에 의해 후속되며, 이는 가성소다 용액을 이용한 재생을 포함한다. 그 목적을 위해, 가성소다 용액의 농도는 전체 재생 공정의 처음 2개의 단계 때문에, 0.5%까지 낮출 수 있다.

필터-케이크가 모두 재생될 때, 공정조제는 유기 물질을 포함하지 않고, 다른 여과 실행들을 위해 재사용할 수 있다. 새로운 여과 공정을 시작하기 전에, 세척된 필터-케이크를 DW를 사용해서 필터 메디아로부터 제거하여야 하고, 밸브(38) 및 (39)가 열릴 때, 교대 투여/저장 탱크(30)로 펌프될 수 있다.

다른 적용예에서는, 그 장치들은 여과 장치와 조합하여 안정화 장치로서 사용될 수 있다.

제2 필터 엘리먼트가 종래 PVPP 안정화를 이용하는 여과된 맥주 처리를 위해 선택될 때(도 2, 3, 4 및 5), PVPP는 조제되고, 제4 저장 탱크(30)를 통해 투여된다. PVPP 부유물이 공급되는 동안, 탱크는 공정수(PW)로 채워진다. 이 단계 동안, 적어도 밸브(31)가 PW의 공급을 위해 열린다. 투여/저장 탱크는 적어도 2개의 센서가 장치되는데 하나는 탱크 내 공정조제 부유물의 낮은 레벨(32)을 탐지하여 신선한 PW을 공급하고, 다른 하나는 탱크 내 높은 레벨(33)을 탐지하여 신선한 PW의 공급을 중지할 수 있다. 합성 폴리머는 탱크에 작업자에 의해 수동으로 첨가되고, 투여/저장 탱크 내 존재하는 공급된 공정조제 부유물 내 정확한 균질성을 유지하기 위해 적당한 프로펠러(49)가 장착된다. 공정조제 부유물의 농도는 일반적으로 약 5 내지 10%이고, 부유물은 2중 히팅 재킷을 사용하여 80℃에서 첫 번째 이용 전에 살균되며, 이는 PVPP 부유물의 원치않은 용해 산소를 제거하는 데 이점을 가진다.

안정화 공정은 '컨디셔닝' 단계로 시작되는데, 이것은 안정화 단계에서 사용되는 필터 자체 및 상이한 파이프들이 물밑에 있다는 것을 의미한다. 이 단계는 산소와 맥주 사이에 직접적 접촉을 피하기 위해 주로 행해지고, 그 목적을 위해 DW를 사용하는 것이 최상의 실시로 추천할 수 있다. 필터(7)는 DW로 바닥부터 채워지고, 밸브(9),(10),(11),(13),(2),(15)가 열리고,(12),(14)가 닫힐 때, 액체 인-피드 라인에 의해 펌프된다(34). DW의 과소비를 피하기 위해서, 필터는 밸브(52),(53),(54) 및(25) 가 열릴 때, 바이-패스 루프를 사용함으로써 재순환될 것이다.

필터 및 라인들은 충분히 탈기될 때, 여과 작업은 메디아 상에 프리-코트 층의 침착(deposition)으로 시작될 수 있다. PVPP가 사용될 때는 약 0.5 kg/m2 의 양이 자주 사용된다. DW의 유속은 필터 메디아의 전체 표면을 여과 조제로 충분히 커버하고, 멸균된 맥주의 초기 용량의 품질을 보장하기 위해서, 여과액 유속보다 약 1.5배이다. 프리-코트의 투여는 교대 투여/저장 탱크로부터 이루어지고, 그 탱크는 후속 공정에 필요한 전체 용량의 PVPP를 포함하고, 밸브(35),(36) 및 (44)가 열릴 때, 특정 펌프(34)를 사용함으로써 가능한 짧게 해야한다. 프리-코트 층의 침착 중, DW의 과소비를 피하기 위해, 필터는 밸브(52),(53),(54) 및 (25)가 열릴 때, 바이-패드 루프를 사용하여 재순환된다. 분리된 필터 또는 여과된 맥주의 분리된 탱크로부터 나오는 여과된 맥주를 밸브(40),(2), 및 (15)를 이용함으로써 맥주 라인 내로 공급되며, 이것은 밸브(12) 및 (14)가 닫힐 때 열린다. 상기 단계는 종종 '프리런(prerun)' 또는 '포르라우프(vorlauf)'로 불린다.

PVPP의 투여는, 밸브(35) 및 (45) (적어도 제3 밸브)가 열렸을 때, 특정 투여 펌프(37)에 의해 제4 저장 탱크(30)로부터 동시에 실현된다. 맥주와 물 사이의 블렌딩의 특정 중력이 예정된 목표치보다 높을 때, 여과된 액체는 밸브(12)가 닫힐 때 열리는 밸브(38),(26)를 사용함으로써, 프리런 및 포스트런 여과된 액체 탱크 내서 회수되며, 이 단계는 생산 출발시점으로 생각될 수 있다. 안정화 공정 중, 필터 상의 맥주의 유속이 장치에 채택된다. 동일한 펌프(8)가 사용되고, 상이한 각각의 유속을 위해 동일한 유량계(27)에 의해 조절된다. 이들 작업 조건에서, 필터 엘리먼트 양자 모두 서로 연통하고, 제1 밸브 어셈블리는 열림 위치에 있다. 밸브 40은 열리고, 밸브 11은 닫힌다.

생산 단계의 말기에서, PVPP의 총량이 투여되어 필터 상에 침적된다. 이 조작을 소위 '포스트런(postrun)' 또는 ' 나흐라우프(nachlauf)'로 불리고, 이것과 역방향의 작업을 '포르라우프'라 불린다. 전술한 바와 같이, 희석된 맥주의 특정 중력이 예정된 목표보다 높을 때, 맥주/물 혼합물은 프리런 및 포스트런 여과 액체 탱크로 회수된다.

그 이후, 블렌드물은 회수되지 않고, 배출구 쪽으로 흐르는데, 이것이 생산 단계의 종결 및 재생 공정의 시작을 결정한다. PVPP의 가능한 잔여량은 프리코트 침착에 사용되는 펌프(34) 및/또는 (35)를 사용함으로써 필터로 펌프될 수 있다. 본 발명에서는, 재생 공정은 그 자체 내(in-situ) 공정이라 불리는 필터 내에서 실현되는 것이며, 설비 세척 및 살균 작업에 사용될 수 있는 상이한 화학 용액들을 사용할 수 있을 것이고, 양조자들은 이것을 그 장소내 세척(Cleaning in Place: CIP)라고 부른다. 필터의 온도는 가성 처리에 요구되는 적당한 온도인, 약 80℃ 온도에서 열수를 첨가함으로써 점진적으로 올라간다. 가성소다의 농도는 일반적으로 약 2%이고, PVPP의 표면에 고정된 폴리페놀을 제거하는데 필요하다. 상기 첫 번째 '공격'은 용해성 물질의 양 및 가성 용액의 농도에 따라 30 내지 60분 사이에 일어난다. 미사용 PVPP 입자들이 투여/저장 탱크 내에 여전히 존재한다면, 이것들은 가성 용액으로 재순환되기 전에 펌프될 수 있다. 밸브(52),(53),(54),(25),(2) 및 (15)가 열리고, 유속이 펌프(8)의 부양을 조절하는 유량계로 조절될 때, 재순환 단계는 프리-코트 침착 동안 사용된 것과 같은 바이-패스 루프가 사용되었다. 그런 다음, 필터-케이크는 80℃에서 열수로, 실온에서 냉수로(PW), 빙수 및 탈기수(DW)로 연속적으로 세척된다. 새로운 여과 공정을 시작하기 전에, 세척된 필터-케이크는 DW와 CO2를 이용하여 필터 메디아로부터 제거되어야 하고, 밸브(28) 및 (39)가 열릴 때, 교대 투여/저장 탱크(30)로 펌프되어야 한다. PVPP는 새로운 안정화 공정을 시작하기 위해 준비된다.

본 발명의 바람직한 구현예는 설명을 위해 기술되었지만, 당업자라면 본 발명의 청구범위에서 기술된 대로 본 발명의 범주와 사상에서 벗어남이 없이 다양한 수정, 부가 또는 대체가 가능하다는 것을 알 것이다.

도 1은 여과/안정화 설비 및 그들의 상이한 엘리먼트들의 흐름도이다.

도 2는 도 1에서 보여준 설비의 액체 인-피드 라인 내 액체를 이용한 입구 및 출구의 연결에 관한 도면이다.

도 3은 종래 투여 탱크, 필터 및 액체 인-피드 라인에 관한 도면이다.

도 4는 교대 투여/저장 탱크에 관한 도면이다.

도 5는 교대 투여/저장 탱크, 필터 및 도 1에서 보여준 설비의 액체 인-피드 라인 사이의 연결을 보여주는 도면이다.

도면 중, 본 발명에 따른 장치의 동일 또는 유사한 엘리먼트들에 대해서 동일한 참고 기호가 부여되었다.

Claims (20)

  1. 제1 저장탱크, 제2 저장탱크, 제1 필터 엘리먼트, 제2 필터 엘리먼트 및 제1 노즐로 이루어진 여과 및/또는 안정화 장치로서,
    제1 저장 탱크는 제1 필터 엘리먼트와 연결되고, 제2 저장 탱크(1)는 제2 필터 엘리먼트(7)와 연결되고,
    제1 노즐은 제1 필터 엘리먼트의 출구와 제2 필터 엘리먼트의 입구를 서로 연결시키는, 열림 위치와 닫힘 위치를 가진 제1 밸브 어셈블리(11, 40)로 이루어지고,
    상기 열림 위치는 상기 제1 필터 엘리먼트의 출구를 제2 필터 엘리먼트(7)의 입구로 연결되게 하는 반면, 닫힘 위치는 상기 제1 엘리먼트의 출구를 제2 필터 엘리먼트(7)의 입구와 분리시키고, 상기 제1 밸브 어셈블리(11, 40)는 제1 밸브(11)와 제2 밸브(10)를 포함하고, 제2 밸브(40)가 열리고, 상기 제1 밸브(11)가 닫힐 때, 제1 밸브 어셈블리는 열림 위치이고, 제2 밸브(41)가 닫히고, 제1밸브(11)가 열릴 때, 제1 밸브 어셈블리는 닫힘 위치인 여과 및/또는 안정화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 여과되지 않은 메디아를 포함하기 위해 제공된 제3 저장 탱크(24)의 출구에 상기 제1 필터 엘리먼트의 입구를 연결시키는 제2 노즐을 추가로 포함하고, 상기 제2 노즐은 제1 밸브 어셈블리(11, 40)가 닫힘 위치에 있을 때 상기 제2 필터 엘리먼트(7)의 입구로 상기 제3 저장 탱크(24)를 연결시키기 위한 상 기 제1 밸브(11)로 추가로 연결되는 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 노즐은 상기 제2 필터 엘리먼트(7) 및 제2 저장 탱크(1) 사이에 제2 밸브 어셈블리를 포함하고, 상기 제2 밸브 어셈블리(4, 20, 21, 22)는 열림 위치와 닫힘 위치를 가지고, 상기 열림 위치는 제2 필터 엘리먼트(7)가 제2 저장 탱크(1)에 연결된 때의 위치이고, 닫힘 위치는 제2 필터 엘리먼트(7)가 상기 제2 저장 탱크(1)로부터 분리될 때 위치인 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제2 밸브 어셈블리(4, 20, 21, 22)가 열림 위치에 있을 때 닫힘 위치에 있고, 제2 밸브 어셈블리(4, 20, 21, 22)가 닫힘 위치에 있을 때 열림 위치에 있는 적어도 하나의 제3 밸브(35, 45)의 수단에 의하여 상기 제1 노즐에 연결된 출구를 가진 제4 저장 탱크(30)를 추가로 포함하여 제4 저장 탱크(31)와 제2 필터 엘리먼트(7) 사이에 연결을 허용함을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 제1 저장 탱크, 제2 저장 탱크(1) 또는 제4 저장 탱크(30)는 키젤거 메디아, 규조토, 펄라이트, 일회용 PVPP(폴리비닐폴리피롤리돈), 재생 가능한 PVPP, 실리카겔, 벤토나이트(어스), 합성 물질들, 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 여과 조제 메디아를 포함하기 위해 공급되는 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 합성 물질은 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오시네이트 제품들, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐, 에틸렌 코폴리머, 아크릴의 이성분계 공중합체 및 터폴리머, 올레핀 열가소성 엘라스토머, 및 그 혼합물, 폴리폴리머 및 그의 공압출물 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 합성 물질은 평균 직경이 25 내지 50 ㎛, 바람직하게는 30 내지 40 ㎛인 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  8. 전술한 어느 한 항에 있어서, 제1 필터 엘리먼트는 수평 리프 필터, 캔들 필터 또는 수직 리프 필터이고, 제2 필터 엘리먼트는 캔들 필터인 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  9. 전술한 어느 한 항에 있어서, 전술한 메디아가 과일 또는 곡식 기재 음료, 특히 시리얼 기재 음료, 더욱 특히 맥아 기재 음료, 가장 특별히는 발효된 음료, 바람직하게는 맥주인 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  10. 전술한 어느 한 항에 있어서, 메디아의 pH가 2 내지 6, 바람직하게 3 내지 5 사이인 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  11. 전술한 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 저장 탱크 및 상기 제2 저장 탱크(1) 모두 일회용 PVPP와 키젤거, 규조토 또는 펄라이트의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 저장 탱크 및 제2 저장 탱크는 키젤거, 규조토, 또는 펄라이트를 포함하고, 상기 제4 저장 탱크는 재생 가능한 PVPP를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 저장 탱크가 합성 폴리머와 재생 가능한 PVPP의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 및/또는 안정화 장치.
  14. 하기 단계를 포함하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법:
    ·제1 저장 탱크로부터 제3 저장 탱크로부터 나온 상기 여과되지 않은 메디아에 제1 여과 조제의 첫 번째 첨가,
    ·제1 여과액을 얻기 위해 상기 제1 여과 조제를 포함하는 상기 여과되지 않은 메디아의 첫 번째 여과,
    ·제2 또는 제4 저장 탱크(30)에서 제2 여과되지 않은 메디아에 제2 여과 조제를 두 번째 첨가,
    ·제2 여과액을 얻기 위해 상기 제2 여과 조제를 포함하는 상기 여과되지 않은 메디아의 두 번째 여과,
    ·닫힘 위치에서 열림 위치로 제1 밸브 어셈블리(11, 40)를 교환,
    상기 닫힘 위치는 제1 여과액에 이어 제2 여과액이 나올 때 위치이고, 상기 제1 여과액은 상기 제2 여과액이 되는 제2 여과되지 않은 메디아이고, 열림 위치는 제1 여과액은 제2 여과액과 관련하여 독립적으로 동시에 형성되고, 상기 여과되지 않은 메디아는 제2 여과되지 않은 메디아와 동일하고, 상기 제1 여과 조제 및 제2 여과 조제는 동일하거나 동일하지 않음.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제2 저장 탱크(1)로부터 제2 여과 조제를 첨가하기 위해 닫힘 위치에서 열림 위치로 제2 밸브 어셈블리의 스위치, 또는 상기 제4 저장 탱크(40)로부터 제2 여과 조제를 첨가하기 위해 닫힘 위치에서 열림 위치로 제3 밸브의 교체와 함께 열림 위치에서 닫힘 위치로 제2 밸브 어셈블리의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 제1 저장 탱크, 제2 저장 탱크(1) 또는 제4 저장 탱크(30)는 키젤거 메디아, 규조토, 펄라이트, 일회용 PVPP(폴리비닐폴리피롤리돈), 재생 가능한 PVPP, 실리카겔, 벤토나이트(어스), 합성 물질들, 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 여과 조제 메디아를 포함하도록 공급되는 것을 특징으로 하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 합성 물질은 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오시네이트 제품, 폴리-프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐, 에틸렌 코폴리머, 아크릴 함유 이성분계 공중합체 및 터폴리머, 올레핀 열가소성 엘라스토머, 및 그들의 혼합물, 폴리폴리머, 그들의 공압출물 및 그들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 합성 물질의 평균 직경이 25 내지 50 ㎛, 바람직하게는 30 내지 40㎛인 것을 특징으로 하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 메디아가 과일 또는 곡식 기재 음료, 특히 시리얼 기재 음료, 더욱 특히 맥아 기재 음료, 가장 특별히는 발효된 음료, 바람직하게는 맥주인 것을 특징으로 하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법.
  20. 제15항에 있어서, 첫 번째 여과가 실행되는 제1 여과 유닛이 차단되고, 상기 제2 여과가 재생 가능한 PVPP와 합성 폴리머를 포함하는 제4 저장 탱크로부터 나오는 상기 제2 여과 조제와 함께 수행되는 것을 특징으로 하는 여과되지 않은 메디아의 여과 및/또는 안정화 방법.
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