WO2003085198A2 - Schnellwirkendes mittel für die zubereitung von kalt-und heissgetränken aus trinkwasser - Google Patents

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WO2003085198A2
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Petra Hitschler
Michael Knieling
Friedemann Pieschel
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Koerber Helmut
Petra Hitschler
Michael Knieling
Friedemann Pieschel
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the invention relates to a fast-acting agent for the preparation of cold and hot drinks from drinking water, in particular coffee or tea.
  • drinking water For the preparation of cold and hot drinks, such as As coffee or tea, drinking water also affects the taste of the drink.
  • the quality of the drinking water varies widely, particularly with regard to the hardness, which is influenced by calcium and magnesium compounds.
  • a slightly iridescent film forms on the surface and on the wall of the tea or drinking vessel there is an unsightly deposit, which is caused by the drinking water used.
  • filter devices with water filters in the form of filter cartridges or filter cartridges.
  • the usual filters generally contain a mixture of weakly acidic cation exchangers in the H form and an activated carbon portion.
  • the filters have only a limited absorption capacity and their performance is weakened after only a short runtime.
  • the filter cartridges must be inserted into the filter device, changed monthly and kept in constant contact with water.
  • the actual water filter should be washed regularly and protected from the sun.
  • the filtered water should be used within two days. Silver is used as a germicide in dissociable form.
  • the filter cartridges must be pre-soaked in water for 20 minutes before use. Due to the initially too high effect, the first two fillings have to be filtered
  • the invention has for its object to provide a fast-acting agent for the preparation of cold and hot drinks from drinking water, which is easy to use, has a uniformly constant effect, eliminates the risk of microbes and after a relatively short treatment time of the drinking water to a noticeable improves the taste of the beverage.
  • phosphate ester groups have the advantage of binding calcium and heavy metal traces very firmly in contrast to carboxymethyl sulfate ester or other cation-exchanging groups. An H + ion is released when the ester group is present as a neutral alkali salt, thus further reducing the carbonate hardness. Any carbamide groups present do not influence these processes.
  • the chemical conversion takes place e.g. by phosphorylation of the cellulose fibers with phosphoric acid or ammonium phosphate up to a phosphorus content of 3 to 8 mass%.
  • a combined phosphorylation and carbamidation has also proven to be advantageous, in which the cellulose fibers are additionally carbamidated with urea, up to a nitrogen content in the form of carbamide groups of at least 1% by mass, preferably up to 4% by mass.
  • Such fibers can be produced under particularly gentle conditions and the ion exchange capacity is higher at the same phosphorus content than with pure phosphorylation products.
  • cellulose-containing materials which are carbamidated with urea and phosphorylated with phosphoric acid or ammonium phosphate (DE 19753 196 A1 and DE 199 24435 A1) are used as biosorbent or filter material with an ion-exchanging effect.
  • the modified cellulose can be used in various forms, such as, for example, as a fleece piece, as paper-like strips or as loose fibers.
  • the agent does not act as a filter and does not bind the flavor and aroma substances in the drink. This was considered unlikely by experts. This also affects the effect that occurs after a short treatment time or immersion phase.
  • the agent can be added to a tea bag or introduced in the form of fibers into a liquid-permeable bag to be suspended, which is then suspended in the container filled with brewing water or the cold drinking water.
  • the modified cellulose fibers as a starting material for the production of filled or unfilled tea bags, if appropriate in conjunction with conventional tea bag production material. Tests have also shown that after the treatment of drinking water according to the invention the otherwise typical tap water taste has completely disappeared.
  • a nitrogen content higher than 4% by mass does not lead to any further improvement, but has an adverse effect on the pollution of the waste water in the manufacturing process. It is therefore expedient in the production to maintain a molar ratio of urea to phosphorus of 2.5: 1 to 4.5: 1.
  • the carbamidation and the resulting nitrogen content in the end product improve the mechanical properties of the fibers.
  • Fibers with a P content of 5 to 6.5% by mass and an N content of 2 to 3% by mass have proven to be particularly suitable. These fibers have a capacity of 100 to 130 mg copper / g dried fiber. Tests have shown that with one gram of these fibers the total hardness of one liter of water can be reduced by approx. 10 ° dH. It has also been shown that, for example, hardness reductions of just 3 ° dH have a strong, positive influence on the appearance and taste of black teas, which can only be achieved by brewing in the presence of the fibers. Furthermore, it was found that with very hard water with more than 20 ° dH an amount of approx. 2.5 to 3.5 g fibers per liter of drinking water is completely sufficient to achieve the desired effect.
  • the operational The amount of modified cellulose per liter of drinking water should be between 0.5 g and 4 g, depending on the hardness of the drinking water used. With decreasing hardness, the amount used can be reduced accordingly. Intensive contact between the drinking water and the fibers or other forms of application favors the effect, fleeces must not be too densely compacted and should, if possible, disintegrate in the water. Their weight per unit area can be 100 to 500 g / m 2 . Papers made from the fibers should be as permeable to water as possible and have basis weights of 50 to 200 g / m. The agent can be brought into contact with the drinking water before or during the heating of the water or also during the brewing process.
  • the modified cellulose fibers can be used alone or in a mixture with other heat-resistant fibers. They can be used both as loose fibers or as non-wet-strengthened fleece in a water-permeable bag and in the form of paper-like strips.
  • the softening and heavy metal removal effect of the modified fibers which is known per se due to ion exchange, occurs so quickly that even if its addition can only begin during the brewing process of tea or coffee and the like, almost the same effect is still achieved. A sufficient effect is achieved after only a treatment time of a few minutes, preferably 3 to 10 minutes.
  • the agent can also remain in the drinking water for a longer period of time, but in extreme cases all softening and heavy metal removal processes are completed after 30 minutes at the latest.
  • the modified cellulose fibers are in the ammonium form according to the production known per se from the aforementioned publications and can be converted into the sodium form by treatment with a saline solution.
  • the potassium and magnesium forms are particularly preferred because they are suitable to compensate for deficits in the mineral supply. An excess supply is also excluded if comparatively very hard water with 25 ° dH (total hardness) is treated with an excess fiber and only beverages produced with it are consumed (approx. 2 liters per day per person).
  • the modified cellulose fibers are intended for single use only and, in their respective form of application, allow an exact predetermined dosage for the respective amount of water. Since a pre-swelling of the fibers is not necessary, a possible microbe infestation no longer plays a role in the known water filters.
  • the modified cellulose fibers are inexpensive to manufacture and are easy to use. They have a handy size and can be brought into contact with the drinking water either as a hanging bag or as a strip.
  • a fleece of the dimensions 6 cm x 9 cm (basis weight 500 g / m 2 ) modified according to the invention is already completely sufficient for the treatment of a drinking water quantity of 1 liter of very hard water. After use, they can be easily disposed of, for example with the organic waste of coffee and tea residues.
  • the agent according to the invention has considerable advantages in its application. It can be used immediately, achieves an even and constant effect during use and does not require any additional filter devices or maintenance.
  • Fibers were produced in a known manner from pine sulfate pulp.
  • the fibers have an ion exchange capacity of 120 mg copper / g fiber.
  • the fibers in the ammonium form were then through
  • washing in a column converted into the following with various saline solutions and / or acids into the following forms: A1: with saturated saline in the neutral sodium form.
  • A2 with a saturated potassium chloride solution, which was adjusted to pH 3.5 with hydrochloric acid, in a mixed acid / potassium form.
  • A3 with dilute magnesium sulfate solution acidified to pH 4 with sulfuric acid in a mixed acid-.magnesium form.
  • A4 Fibers according to A1 were converted on a conventional paper machine to wet-strengthened paper with the addition of 25% pine sulfate pulp with a
  • Fibers according to A3 were converted on a conventional paper machine to wet-strengthened paper with the addition of 25% pine sulfate pulp with a
  • A6 Fibers according to A2 were processed to form a fleece without the addition of wet strength agents or other fibers with a weight per unit area of 500 g / m 2 .
  • A7 Fibers according to A3 were processed into a fleece without the addition of wet strength agents or other fibers with a weight per unit area of 500 g / m 2 .
  • the coffee cups filled with coffee were provided with a number key for identification, which was only known to a person who did not take part in the assessment.
  • the coffee was checked by 5 test persons in each case. Gradations could be assessed according to given questions.
  • the mean values were taken from the hidden evaluations.
  • the coffee produced without immersing the fleece in the coffee water has a significantly bland and somewhat bitter taste and a significantly less aromatic smell.
  • Coffee was brewed under the same conditions as in Example 1, with a piece of paper (dimensions 12 cm ⁇ 20 cm) in the sodium form, produced according to A4, being placed as a folded sheet into the water storage container instead of the fleece.
  • a 1 liter kettle was filled with drinking water from the city of Halle / Saale and a commercial tea bag (6.5 cm x 11 cm) was placed in it, which produced a 6 cm x 9 cm piece of fleece in the acidic potassium form according to A6.
  • the cooker was switched on. It became hot immediately after the automatic shutdown
  • Tea was prepared with drinking water from the city of Halle / Saale under the same conditions as in Example 4.
  • the "Meßmer Ceylon” variety was used as tea and, instead of the paper strips, another bag of tea bag material filled with 0.6 g of fiber in the acidic potassium form, prepared in accordance with A2, was used in the water.

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Abstract

Die erfindung betrifft ein schnellwirkendes mittel für die Zubereitung von kalt Heisstränken aus trinkwasser, insbesodere kaffee oder tee. Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik ist es Aufgabe ein schnellwirkendes Mittel für die Zubereitung von Kalt-und Heissgetränken aus trinkwasser zu schaffen, das einfach zu handhaben ist, eine gleichmässig konstante Wirkung besitzt, die Gefahr einer Mikrobenbildung ausschliesst und nach relativ kurzer Behandlungszeit des Trinkwasser zu einer spürbaren gescmacklichen Verbesserung des Getränkes führt. Hierzu wird als lösung Mittel vorgesclagen, das aus cellulose-Fasern besteht, die durch chemische Umsetzung unter Bildung von Phosphatestergruppen modifiziert sind und eine lonenaustauchkapazität von mindestens 50 mg kupfer/ getrockneter faser besitzen wobei dieses zumindest kurtzzeitig, wärhrend einer Zetdauer von mehreren Minuten, durch Eintauchen mit dem Trink-oder Brühwasser in kontakt gelangt. Die chemische Modifizierung erlogt durch Phosphorylierung der cellulose-fasern mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat, bis zu einem phosphorgehalt von 3bis Masse %. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Fasser kann die. Phosphorylierung zuzätzlich noch mit einer Carbamidirerung mit harnstoff, biz zu einem in form von Carbamidgruppen vorliegenden Stickstoffgehalt von mindestens 1 Masse % Kombimiert werden. Die modifizierten cellulosse-Fassern sind in ihrer Wirkung so schnell ist, dass nach dem Eintauchen in das Zubereitungswasser bereits nach wenigen Minuten, gegebbenefalls unterstützt durch eine leichte Rührbewegung, eine spürbare Geschmacksverbesserung des Trinkwasser und der daraus zubereiteten Getränke erreicht wird, ohne nachteilige Beeinflussung des Aromas des jeweilegen Getränkes.

Description

Beschreibung
Schnellwirkendes Mittel für die Zubereitung von Kalt- und Heißgetränken aus Trinkwasser
Die Erfindung betrifft ein schnellwirkendes Mittel für die Zubereitung von Kalt- und Heißgetränken aus Trinkwasser, insbesondere Kaffee oder Tee.
Für die Zubereitung von Kalt- und Heißgetränken, wie z. B. Kaffe oder Tee, eingesetztes Trinkwasser wirkt sich auch auf den Geschmack des Getränkes aus. Die Qualität des Trinkwassers ist örtlich sehr unterschiedlich, insbesondere hinsichtlich der Härte, die durch Kalzium- und Magnesiumverbindungen beeinflusst wird. Speziell beim Aufbrühen verschiedener Teesorten bildet sich an der Oberfläche ein leicht schillernder Film und an der Wandung des Tee- oder Trinkgefäßes entsteht eine unansehnliche Ablagerung, die durch das verwendete Trinkwasser verursacht werden. Zur Verbesserung des Trinkwassers für die Nahrungsmittelzubereitung ist es bereits bekannt, das Trinkwasser durch den Einsatz von Filtervorrichtungen mit Wasserfiltern in Form von Filterpatronen bzw. Filterkartuschen zu enthärten. Die üblichen Filter enthalten im allgemeinen ein Gemisch aus schwachsauren Kationenaustauschern in der H-Form und einen Aktivkohleanteil. Die Filter besitzen nur eine begrenzte Aufnahmekapazität und sind bereits nach einer kurzen Laufzeit in ihrer Leistung geschwächt. Die Filterkartuschen müssen in die Filtervorrichtung eingesetzt, monatlich gewechselt und ständig in Kontakt mit Wasser gehalten werden. Der eigentliche Wasserfilter ist regelmäßig zu waschen und vor Sonneneinstrahlung zu schützen. Das gefilterte Wasser ist innerhalb von zwei Tagen zu verbrauchen. Als keimtötender Stoff wird Silber in dissoziierbarer Form eingesetzt. Die Filterkartuschen müssen vor dem Einsatz 20 Minuten in Wasser vorgequollen werden. Aufgrund der anfänglich zu hohen Wirkung müssen die ersten beiden Füllungen an gefiltertem
Wasser verworfen werden. Die verbrauchten Filterkartuschen bestehen aus Kunststoff und müssen gesondert entsorgt werden. Derartige Filtersysteme sind in ihrer Handhabung sehr umständlich und erfordern einen zusätzlichen Pflegeaufwand. Für die erforderliche Zubereitung des Wassers für Getränke wird eine relativ lange Zeitdauer benötigt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schnellwirkendes Mittel für die Zubereitung von Kalt- und Heißgetränken aus Trinkwasser zu schaffen, das einfach zu handhaben ist, eine gleichmäßig konstante Wirkung besitzt, die Gefahr einer Mikrobenbildung ausschließt und nach relativ kurzer Behandlungszeit des Trinkwassers zu einer spürbaren geschmacklichen Verbesserung des Getränkes führt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14. Vorteilhafte Verwendungen sind in den Ansprüchen 15 und 16 angegeben.
Überraschenderweise zeigte sich, dass Cellulose, die durch chemische Umsetzung unter Bildung von Phosphatestergruppen modifiziert ist, derart, dass die lonen- austauschkapazität mindestens 50 mg Kupfer/g getrockneter Faser beträgt, bereits nach kurzzeitigem Kontakt durch Eintauchen in das für die Zubereitung vorgesehene Trinkwasser zu einer deutlichen Verbesserung des Geschmacks führt.
Es hat sich herausgestellt, dass Phosphatestergruppen den Vorteil haben, Calcium und Schwermetallspuren im Gegensatz zu Carboxymethyl-Sulfatester- oder anderen kationenaustauschenden Gruppen sehr fest zu binden. Dabei wird ein H+-lon freigesetzt, wenn die Estergruppe als neutrales Alkalisalz vorliegt, und so die Carbonathärte zusätzlich reduziert. Eventuell vorhandene Carbamidgruppen beeinflussen diese Vorgänge nicht.
Die chemische Umsetzung erfolgt z.B. durch Phosphorylierung der Cellulose-Fasern mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat bis zu einem Phosphorgehalt von 3 bis 8 Masse %. Als vorteilhaft hat sich auch eine kombinierte Phosphorylierung und Carbamidierung herausgestellt, bei der die Cellulose-Fasern zusätzlich noch mit Harnstoff carbamidiert werden, bis zu einem in Form von Carbamidgruppen vorliegenden Stickstoffgehalt von mindestens 1 Masse %, vorzugsweise bis 4 Masse %. Derartige Fasern können unter besonders schonenden Bedingungen hergestellt werden und die lonenaustauschkapazität ist bei gleichem Phosphorgehalt höher als bei reinen Phosphorylierungsprodukten.
Bisher ist lediglich bekannt, dass cellulosehaltige Materialien, die mit Harnstoff carbamidiert und mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat phosphoryliert sind (DE 19753 196 A1 und DE 199 24435 A1), als Biosorbens bzw. Filtermaterial mit ionenaustauschender Wirkung eingesetzt werden. Vollkommen unerwartet zeigte sich, dass die speziell modifizierte Cellulose in ihrer Wirkung so schnell ist, dass nach dem Eintauchen in das Zubereitungswasser bereits nach wenigen Minuten, gegebenenfalls unterstützt durch eine leichte Rührbewegung, eine spürbare Geschmacksverbesserung des Trinkwassers und der daraus zubereiteten Getränke erreicht wird, ohne nachteilige Beeinflussung des Aromas des jeweiligen Getränkes. Die modifizierte Cellulose kann in verschiedenen Formen zum Einsatz kommen, wie z.B. als Vliesstück, als papierartiger Streifen oder als lose Fasern. Das Mittel wirkt nicht als Filter und bindet auch nicht die im Getränk befind- liehen Geschmacks- und Aromastoffe. In Fachkreisen wurde dies für unwahrscheinlich gehalten. Dies betrifft auch die bereits nach kurzer Behandlungszeit bzw. Eintauchphase eintretende Wirkung.
Das Mittel kann in der jeweiligen Applikationsform einem Teebeutel zugesetzt oder in Form von Fasern in einen einzuhängenden flüssigkeitsdurchlässigen Beutel eingebracht werden, der dann in das mit Brühwasser oder dem kalten Trinkwasser gefüllte Gefäß eingehängt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, insbesondere die modifizierten Cellulose-Fasern als Ausgangsmaterial zur Herstellung von gefüllten oder ungefüllten Teebeuteln einzusetzen, gegebenenfalls in Verbindung mit herkömmlichem Teebeutelherstellungsmaterial. In Versuchen zeigte sich auch, dass nach der erfindungsgemäßen Behandlung von Trinkwasser der ansonsten typische Leitungswasser-Geschmack vollständig verschwunden ist.
Ein durch die Phosphorylierung gegebenenfalls in Verbindung mit einer Carbamidierung erzielter hoher Phosphorgehalt führt einerseits zu einer hohen lonen- austauschkapazität und damit zu einer großen Enthärtungswirkung aber andererseits auch zu einer Reduzierung der mechanischen Stabilität der Fasern. Daher sollte ein Phosphorgehalt von 8 Masse % nicht überschritten werden. Ein höherer Stickstoffgehalt als 4 Masse % führt zu keiner weiteren Verbesserung, wirkt sich aber nachteilig auf die Belastung der Abwässer im Herstellungsprozess aus. Bei der Herstellung ist es daher zweckmäßig, ein Molverhältnis Harnstoff zu Phosphor von 2,5 : 1 bis 4,5 : 1 einzuhalten. Durch die Carbamidierung und den dadurch bedingten Stickstoffgehalt im Endprodukt wird eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Fasern erzielt. Als besonders gut geeignet haben sich Fasern mit einem P-Gehalt von 5 bis 6,5 Masse % und einem N-Gehalt von 2 bis 3 Masse % erwiesen. Diese Fasern besitzen eine Kapazität von 100 bis 130 mg Kupfer/g getrockneter Faser. Versuche haben gezeigt, dass sich mit einem Gramm dieser Fasern die Gesamthärte von einem Liter Wasser um ca. 10 °dH senken lässt. Ferner hat sich gezeigt, dass z.B. bereits Härtereduktionen von 3 °dH auf das Aussehen und den Geschmack von schwarzen Tees einen starken, positiven Einfluss haben, was sich allein durch Brühen in Gegenwart der Fasern erreichen lässt. Weiterhin wurde festgestellt, dass bei sehr harten Wässern mit mehr als 20 °dH eine Menge von ca. 2,5 bis 3,5 g Fasern je Liter Trinkwasser völlig ausreicht, um den angestrebten Effekt zu erreichen. Die Einsatz- menge an modifizierter Cellulose pro Liter Trinkwasser sollte zwischen 0,5 g und 4 g betragen, in Abhängigkeit von der Härte des eingesetzten Trinkwassers. Mit abnehmender Härte kann die Einsatzmenge entsprechend reduziert werden. Ein intensiver Kontakt zwischen dem Trinkwasser und den Fasern bzw. anderen Applikationsformen begünstigt die Wirkung, Vliese dürfen nicht zu stark verdichtet sein und sollten möglichst im Wasser zerfallen. Ihr Flächengewicht kann 100 bis 500 g/m2 betragen. Papiere aus den Fasern sollten möglichst wasserdurchlässig sein und Flächengewichte von 50 bis 200 g/m aufweisen. Das Inkontaktbringen des Mittels mit dem Trinkwasser kann vor oder während des Erhitzens des Wassers oder auch während des Brühvorganges erfolgen. Dabei können die modifizierten Cellulose-Fasern allein oder im Gemisch mit anderen kochfesten Fasern zur Anwendung kommen. Sie können sowohl als lose Fasern bzw. als nicht nassverfestigtes Vlies in einem wasserdurchlässigen Beutel als auch in Form von papierartigen Streifen eingesetzt werden. Die an sich bekannten durch lonenaustausch hervorgerufene enthärtende und schwermetallentfernende Wirkung der modifizierten Fasern tritt so schnell ein, dass selbst wenn ihr Zusatz erst während des Brühvorgangs von Tee oder Kaffee und dgl. beginnen kann, immer noch nahezu die gleiche Wirkung erzielt wird. Bereits nach einer Behandlungszeit von wenigen Minuten, vorzugsweise 3 bis 10 min, wird eine ausreichende Wirkung erzielt. Das Mittel kann auch länger in dem Trinkwasser verbleiben, im Extremfall sind jedoch spätestens nach 30 Minuten alle enthärtenden und schwermetallentfernenden Vorgänge abgeschlossen. Es reicht das Eintauchen und gelegentliche leichte Bewegung wie das beim Brühen von Teebeuteln üblich ist. Bei Teegetränken trat noch der zusätzliche Vorteil auf, dass bei löslichen Kalt- getränken oder Heißgetränken die sich ansonsten an der Oberfläche bildende Trübung bzw. Abscheidung einer schillernden Oberflächenhaut sowie an der Wandung des Gefäßes gebildete unansehnliche Ablagerungen nicht mehr festgestellt wurden. Bei Kaffee wird die durch das Brühwasser hervorgerufene Geschmacksnote von überlagertem Kaffee in Richtung Aromafülle verbessert, was sich besonders bei Aufgüssen mit geringeren spezifischen Einsatzmengen von Kaffee bemerkbar macht. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Mittels erfordert kein Vorquellen, wie das von den bekannten Filtersystemen mit ionenaustauschenden Stoffen bekannt ist. Die modifizierten Cellu losefasern nehmen keine Aromastoffe auf und bewirken durch die Entfernung von Calcium, Bicarbonat und Schwermetallen eine deutliche geschmack- liehe und vielfach auch visuelle Verbesserung der Getränke.
Die modifizierten Cellulose-Fasern liegen nach der an sich aus den vorgenannten Druckschriften bekannten Herstellung in der Ammonium-Form vor und können durch Behandlung mit einer Kochsalzlösung in die Natrium-Form überführt werden. Für den vorgesehenen Einsatzzweck ist es jedoch von Vorteil, die bei der Herstellung in der Ammonium-Form anfallenden Fasern in eine gemischte Form mit einem kleinen Anteil Säure-Form zu überführen, um eine bessere Wirkung gegen Carbonat-Härte zu erzielen. Sie werden durch Behandlung mit entsprechenden Salzlösungen bei pH- Werten von 4 bis 6 erhalten. Die Kalium- und Magnesium-Form sind besonders zu bevorzugen, da diese geeignet sind, Defizite in der Mineralstoffversorgung auszugleichen. Eine Überversorgung ist auch dann ausgeschlossen, wenn vergleichsweise sehr hartes Wasser mit 25 °dH (Gesamthärte) mit einem Überschuss Faser behandelt wird und nur damit erzeugte Getränke konsumiert werden (ca. 2 Liter pro Tag je Person).
Die modifizierten Cellulose-Fasern sind nur für eine Einmalverwendung bestimmt und ermöglichen in ihrer jeweiligen Applikationsform eine exakte vorgegebene Dosierung für die jeweilige Wassermenge. Da ein Vorquellen der Fasern nicht erforderlich ist, spielt ein bei den bekannten Wasserfiltern möglicher Mikrobenbefall überhaupt keine Rolle mehr.
Die modifizierten Cellulose-Fasern lassen sich kostengünstig herstellen und sind beim Gebrauch einfach zu handhaben. Sie besitzen eine handliche Größe und können entweder als Einhängebeutel oder als Einlegestreifen mit dem Trinkwasser in Kontakt gebracht werden. Ein erfindungsgemäß modifiziertes Vlies der Abmessung 6 cm x 9 cm (Flächengewicht 500 g/ m2) ist bereits für die Behandlung von einer Trinkwassermenge von 1 Liter sehr harten Wassers vollkommen ausreichend. Nach dem Gebrauch lassen sie sich leicht entsorgen, z.B. mit dem Bio-Müll der Kaffee- und Tee- Rückstände. Im Vergleich zu den bekannten Filtersystemen weist das erfindungsgemäße Mittel in seiner Anwendung erhebliche Vorteile auf. Es ist sofort einsetzbar, erzielt während des Gebrauchs eine gleichmäßige und konstante Wirkung und erfordert keine zusätzlichen Filtervorrichtungen sowie Pflegeaufwand.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen erläutert werden.
A: Herstellung
Aus Kiefernsulfatzellstoff wurden Fasern in bekannter Weise hergestellt.
Nach Überführung einer Probe in die Natriumform ergab die Elementaranalyse einen
Phosphorgehalt von 6,2 Masse % und einen Stickstoffgehalt von 2,7 Masse %.
Die Fasern besitzen eine lonenaustauschkapazität von 120 mg Kupfer/g Faser. Die in der Ammonium-Form vorliegenden Fasern wurden anschließend durch
Waschen in einer Säule in folgende mit verschiedenen Salzlösungen und/oder Säuren in folgende Formen überführt: A1 : mit gesättigter Kochsalzlösung in die neutrale Natrium-Form.
A2: mit gesättigter Kaliumchloridlösung, die mit Salzsäure auf pH 3,5 gestellt war, in eine gemischte Säure-/Kalium-Form. A3: mit verdünnter, mit Schwefelsäure auf pH 4 angesäuerter Magnesium- sulfatlösung in eine gemischte Säure-.Magnesium-Form.
A4: Fasern gemäß A1 wurden auf einer herkömmlichen Papiermaschine zu nassverfestigtem Papier unter Zusatz von 25 % Kiefernsulfatzellstoff mit einem
Flächengewicht von 150 g/m2 verarbeitet. A5: Fasern gemäß A3 wurden auf einer herkömmlichen Papiermaschine zu nassverfestigtem Papier unter Zusatz von 25 % Kiefernsulfatzellstoff mit einem
Flächengewicht von 75 g/m2 verarbeitet. A6: Fasern gemäß A2 wurden zu einem Vlies ohne Zusatz von Naßverfestiger oder anderen Fasern mit einem Flächengewicht von 500 g/m2verarbeitet. A7: Fasern gemäß A3 wurden zu einem Vlies ohne Zusatz von Naßverfestiger oder anderen Fasern mit einem Flächengewicht von 500 g/m2verarbeitet.
Beispiel 1
In den Wasservorratsbehälter einer Haushaltskaffeemaschine für 8 Tassen wurde in einen handelsüblichen ungefüllten Teebeutel mit den Abmessungen 6,5 cm x 11 cm ein 6 cm x 9 cm großes Stück Vlies in der Magnesium-Form, hergestellt gemäß A7, gegeben und in den Wasservorratsbehälter Trinkwasser (11,8 °dH Carbonathärte / 25,8 °dH Gesamthärte) aus der Stadt Halle/Saale eingefüllt. Nach dem Einlegen eines handelsüblichen Kaffeefilters in die Kaffeemaschine und Einfüllen der üblichen Kaffeemenge wurde der Beutel mit dem Vlies im Wasservorrat einige Male bewegt und die Kaffeemaschine in Betrieb genommen. Nach 8 min war die Zubereitung des Kaffees abgeschlossen.
In einer zweiten identischen Kaffeemaschine wurde Kaffee unter den gleichen Bedingungen zubereitet, jedoch ohne Eintauchen eines Vliesstückes in den Wasser- vorratsbehälter.
Zur geschmacklichen und visuellen Begutachtung des Kaffees wurden die mit Kaffee gefüllten Kaffeetassen zur Identifizierung mit einem Nummernschlüssel versehen, der nur einer nicht an der Begutachtung teilnehmenden Person bekannt war. Der Kaffee wurde jeweils von 5 Testpersonen geprüft. Nach vorgegebenen Fragestellungen konnte in Abstufungen eingeschätzt werden. Aus den verdeckt durchgeführten Bewertungen wurden die Mittelwerte genommen. Der ohne Eintauchen des Vlieses in das Kaffeewasser erzeugte Kaffee besitzt einen deutlich faderen und etwas bitteren Geschmack und einen deutlich weniger aromatischen Geruch.
Beispiel 2
Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde Kaffee gekocht, wobei in den Wasservorratsbehälter an Stelle des Vlieses ein Stück Papier (Abmessungen 12 cm x 20 cm) in der Natrium-Form, hergestellt gemäß A4, als gefalteter Bogen gegeben wurde.
Die Bewertung ergab für den ohne das Filterpapier im Wasservorrat erzeugten Kaffee einen deutlich faderen und geringfügig bitteren Geschmack und einen deutlich weniger aromatischen Geruch.
Beispiel 3
Ein 1 Liter-Wasserkocher wurde mit Trinkwasser aus der Stadt Halle/Saale gefüllt und in diesen ein handelsüblicher Teebeutel (6,5 cm x 11 cm) gegeben, der ein 6 cm x 9 cm großes Stück Vlies in der sauren Kalium-Form, hergestellt gemäß A6, enthielt. Der Kocher wurde angeschaltet. Sofort nach der Selbstabschaltung wurde das heiße
Wasser zum manuellen Kaffee-Brühen mit einem Kaffeefilter verwendet. Das Vlies befand sich während einer Zeitdauer von 6 min in dem Wasser.
Der gleiche Vorgang wurde zeitgleich mit einem zweiten Kocher ohne Verwendung eines Vlieses durchgeführt. Auffällig war bereits beim Filtriervorgang der deutlich aromatischere Geruch beim in
Anwesenheit des Vlieses erhitzten Wasser.
Die in analoger Weise wie im Beispiel 1 durchgeführte Bewertung ergab für den ohne
Verwendung des Vlieses erzeugten Kaffee einen deutlich faderen und etwas bitteren
Geschmack und einen deutlich weniger aromatischen Geruch.
Beispiel 4
In einem Teekessel wurden 300 ml Trinkwasser (4,2 °dH Carbonathärte / 15,7 °dH Gesamthärte) aus der Stadt Berlin bis zum Sieden erhitzt und in eine Teekanne für zwei Tassen mit einem käuflichen Teebeutel mit schwarzem Tee der Sorte "Meßmer Klassik" und drei Streifen Papier (jeweils 5 cm x 10 cm) der sauren Magnesium-Form, hergestellt gemäß A5, gegeben. Nach einem Ziehen von 5 Minuten wurde der Tee in Tassen abgegossen. Mit Hilfe eines zweiten Teekessel wurde in einer weiteren Teekanne zeitgleich unter den gleichen Bedingungen Tee zubereitet, jedoch ohne Zugabe von Papierstreifen. Der Tee ohne Papierstreifenzusatz wurde anders als der mit Papierstreifen nach etwa 10 Minuten trübe, verfärbte sich von dunkel rotbraun nach grau-schwarz und bekam eine schillernde Haut. Auch nach einer halben Stunde war dieser Unterschied noch deutlich zu sehen. Der unter Verwendung der Papierstreifen aufgebrühte Tee wies eine wesentlich bessere Geschmacksnote auf. Nach der Entleerung waren die Tassen, die mit dem unter Zusatz der Papierstreifen erzeugten Tee gefüllt waren, vollkommen belagfrei und die anderen Tassen wiesen an der Innenwandung einen braunen, schwer abspülbaren Belag auf.
Beispiel 5
Unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 wurde Tee mit Trinkwasser aus der Stadt Halle/Saale zubereitet. Als Tee wurde die Sorte "Meßmer Ceylon" verwendet und an Stelle der Papierstreifen wurde in das Wasser ein weiterer Beutel aus Teebeutelmaterial mit 0,6 g Faser in der sauren Kaliumform gefüllt, hergestellt gemäß A2, eingesetzt.
Aufgrund der helleren Farbe der Teesorte war hier die Trübung im Tee, der ohne Zusatz eines mit Fasern gefüllten Beutels aufgebrüht wurde, schon ca. 5 Minuten nach dem Abgießen zu sehen. Der unter Verwendung eines Beutels mit Faserzusatz aufgebrühte Tee war auch ca. 30 Minuten nach dem Abgießen noch durchsichtig klar und wies eine deutlich bessere Geschmacksnote auf.
Beispiel 6
In ein Gefäß mit 200 ml Trinkwasser aus der Stadt Berlin (4,2 °dH Carbonathärte, 15,7 °dH Gesamthärte) wurde Papier, hergestellt gemäß A5, das zu 75 % phos- phorylierte Fasern in der sauren Mg-Form enthält, in einer Größe von 5 cm x 10 cm eingetaucht, unter gelegentlichem Umschwenken. Nach einer Zeitdauer von 8 Minuten wurde das Papier aus dem Gefäß entfernt und das Wasser in Tassen abgegossen. Anschließend wurde der Geschmack dieses Trinkwassers mit dem gleichen, aber unbehandelten Trinkwasser verglichen. Dabei wurde festgestellt, dass das mit dem Papier behandelte Wasser eine Art Mineralwassergeschmack aufwies und der ansonsten typische Leitungswassergeschmack völlig beseitigt war.

Claims

Patentansprüche
1. Schnellwirkendes Mittel für die Zubereitung von Kalt- und Heißgetränken aus Trinkwasser, vorzugsweise Kaffee oder Tee, das zumindest kurzzeitig, während einer Zeitdauer von mehreren Minuten, durch Eintauchen mit dem Trink- oder Brühwasser in Kontakt gelangt, bestehend aus durch chemische Umsetzung unter Bildung von Phosphatestergruppen modifizierten Cellulose-Fasern mit einer lonenaustauschkapazität von mindestens 50 mg Kupfer/g getrockneter Faser.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulose-Fasern durch Phosphorylierung mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat, bis zu einem Phosphorgehalt von 3 bis 8 Masse %, modifiziert sind.
3. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulose-Fasern durch chemische Umsetzung mit Harnstoff carbamidiert und mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat phosphoryliert sind, bis zu einem in Form von Carbamidgruppen vorliegenden Stickstoffgehalt von mindestens 1 Masse % und einem Phosphorgehalt von 3 bis 8 Masse %.
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Einsatzmenge an modifizierten Cellulose-Fasern 0,5 g bis 4 g je Liter Trinkwasser beträgt.
5. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Obergrenze des Stickstoffgehaltes 4 Masse % beträgt.
6. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphorgehalt 5 bis 6,5 Masse % und der Stickstoffgehalt 2 bis 3 Masse % betragen und die lonenaustauschkapazität im Bereich von 100 bis 130 mg Kupfer/g getrockneter Faser liegen.
7. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer des Inkontaktbringens 3 bis 10 min beträgt.
Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierten Cellulose-Fasen durch nachträgliche Behandlung mit einer Salzlösung in die Natrium-, Kalium- oder Magnesium-Form überführt sind.
9. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierten Cellulose-Fasern durch nachträgliche Behandlung mit einer angesäuerten Salzlösung in eine Säure/Kalium- oder Säure/Magnesium-Form überführt sind und der Anteil an freier Säureform in Wasser einen pH-Wert von > 3 aufweist.
10. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Faser-Produkt zum Einsatz gelangt, wobei die Fasern in dosierter Menge in einem Beutel aus wasserdurchlässigem und lebensmittelechtem Material enthalten sind.
11. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Papierprodukt zum Einsatz gelangt, das durch Nassverfestigung erhalten wird.
12. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als zusatzfreies Vlies mit einem Flächengewicht von 100 bis 500 g/m2 ausgebildet ist.
13. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zusammen mit dem Getränkegrundstoff in einem wasserdurchlässigen Beutel enthalten ist.
14. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Cellulose-Fasern als Einsatzmaterial zu Herstellung von Teebeuteln dienen.
15. Verwendung von Cellulose-Fasern, die mit Harnstoff carbamidiert und mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat phosphoryliert sind, bis zu einem in
Form von Carbamidgruppen vorliegenden Stickstoffgehalt von mindestens 1 Masse % und einem Phosphorgehalt von 3 bis 8 Masse %, in Form von Fasern, papierartigen Stücken oder als Vlies zum kurzzeitigen Eintauchen in das Zubereitungswasser für Heiß- oder Kaltgetränke zur Erzielung einer schnell- wirksamen Geschmacksverbesserung.
16. Verwendung von Cellulose-Fasern, die mit Harnstoff carbamidiert und mit Phosphorsäure oder Ammoniumphosphat phosphoryliert sind, bis zu einem in Form von Carbamidgruppen vorliegenden Stickstoffgehalt von mindestens 1 Masse % und einem Phosphorgehalt von 3 bis 8 Masse % in Form von Fasern, papierartigen Stücken oder als Vlies, als Einlegezusatz für Teebeutel oder als Einsatzmaterial zur Herstellung von Teebeuteln.
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