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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration, ein Filterhilfsmittel für die Flüssigkeitsfiltration, einen Filter für die Flüssigkeitsfiltration umfassend mindestens eine Filterschicht und die Verwendung des Filters nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Filterhilfsmittel spielen schon seit Beginn der Flüssigkeitsfiltration, wie beispielsweise der Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration, eine wichtige Rolle, so dass es nicht verwunderlich ist, dass aus dem Stand der Technik eine Vielzahl an verschiedenen Filterhilfsmitteln bekannt ist. Am Anfang der Getränkefiltration wurden beispielsweise Massefilter verwendet, bei denen ein nach der Filtration händisch zu waschendes Gemisch aus Zellulose und Asbest verwendet wurde. Später hielten Gemische aus Kieselgur und Perlit Einzug in die Filtration. Kieselgur wird in zunehmendem Maße als problematisch angesehen, insbesondere dadurch, dass mineralische Naturstoffe in ihrem Vorkommen begrenzt sind und etwaige gesundheitliche Risiken für Mensch, Natur und Umwelt nicht ausgeschlossen werden können. Dies liegt insbesondere daran, dass die Qualität der auf dem Markt verfügbaren Kieselgur aufgrund der hohen Nachfrage, welche über der tatsächlichen Verfügbarkeit liegt, gering ist. Daher hat die Weltgesundheitsorganisation Kieselgur 1988 als gesundheitlich bedenklich eingestuft.
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Auf dem Stand der Technik hat es sich daher etabliert, organische Filterhilfsmittel aus natürlichen Materialien zu verwenden, deren Qualität nur in geringen Grenzen schwankt und welche aus gesundheitlichen Aspekten unbedenklich sind. Der spezifische Verbrauch von organischen Filterhilfsmitteln ist - im Vergleich zu mineralischen Produkten - um bis zu 70 % geringer. Das bedeutet in der Praxis nicht nur reduzierte Verbrauchsmengen, sondern auch deutlich geringere Schlammmengen, die teils aufwendig und teuer zu entsorgen sind. Reduzierte Schlammmengen enthalten zugleich aber auch weniger Restfiltrat, was in der Praxis reduzierte Produktverluste durch Entsorgung der feuchten Filterschlämme bedeutet.
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So ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Filterelemente auf Pflanzenbasis, auf Zellulosebasis, aus reiner oder aufgereinigter Zellulose und/oder aus unbehandelten Holzfaserstoffen, wie z.B. aus der Veröffentlichung der internationalen Patentanmeldung
WO 98/40149 A bekannt, zu verwenden. Diese weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie aufgrund der mehrstufigen Herstellungsverfahren erheblich teurer als die umstrittene Kieselgur sind oder nicht dieselben hervorragenden Filtrationseigenschaften aufweisen oder aufgrund der nicht ausreichenden sensorischen Neutralität für die Flüssigkeitsfiltration, wie die Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration, nur begrenzt oder schlecht einsetzbar sind.
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Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Filterhilfsmitteln ist es jedoch, dass diese nicht nur aufwendig und teuer hergestellt, sondern, insbesondere bei Kieselgur, ebenso aufwendig und teuer wieder entsorgt werden müssen. Zudem genügen diese den für die Flüssigkeitsfiltration, insbesondere die Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration, festgesetzten gesetzlichen Anforderungen und/oder Bestimmungen nicht, so dass diese einer entsprechenden chemischen und/oder physikalischen Behandlung, wie beispielsweise Sulfit-/Sulfatverfahren, zu unterziehen sind. Zudem sind diese aus gesundheitlicher und/oder arbeitsmedizinischer Sicht als für Mensch, Natur und Umwelt bedenklich anzusehen.
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Es besteht daher ein großer Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung eines Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration, mittels welchem schnell und auf einfache, zuverlässige und kostensparende Weise ein hocheffektives, anschwemmbares, lebensmittelechtes, arbeitsmedizinisch und/oder gesundheitlich für Mensch, Tier und Umwelt unbedenkliches und den gesetzlichen Anforderungen für die Flüssigkeitsfiltration, sowie auch die Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration genügendes Filterhilfsmittel mit anforderungsgemäß geringen sensorischen Eigenschaften erhältlich ist. Weiter sollte das Filterhilfsmittel kostengünstig und in ausreichender Menge und hoher Qualität verfügbar sein, keiner oder nur einer geringfügigen chemischen Behandlung bedürfen (z.B. keine Sulfatbehandlung bei hohen Temperaturen über mehrere Stunden wie bei der Celluloseherstellung), sowie einfach, kostengünstig, schnell, umweltverträglich und umweltschonend entsorgt werden können, wobei ein weiteres Augenmerk der Erfindung darauf liegt, die Mengen an Abfall des verbrauchten Filterhilfsmittels nach durchgeführter Flüssigkeitsfiltration möglichst gering zu halten. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration, ein Filterhilfsmittel für die Flüssigkeitsfiltration, einen Filter für die Flüssigkeitsfiltration umfassend das Filterhilfsmittel und eine Verwendung des Filterhilfsmittels bereitzustellen, um die oben genannten Schwierigkeiten zu überwinden und um vor allem die effiziente und wirtschaftliche Filtration bei geringstmöglichen Kosten auf umweltschonende und umweltverträgliche Weise sicherzustellen.
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Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache aber wirkungsvolle Weise durch ein Verfahren zur Herstellung eines Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration sowie ein entsprechendes Filterhilfsmittel, einen Filter umfassend ein Filterhilfsmittel und die Verwendung eines Filterhilfsmittels nach der Lehre der unabhängigen Hauptansprüche gelöst.
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Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen und Zerkleinern eines Trebers; und
- b) Extrahieren und Gewinnen der Proteinfraktion aus dem Treber; und
- c) Desodorieren des Trebers; und
- d) Zerkleinern des Trebers; und
- e) Erhalten des Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf dem Grundgedanken, dass der in der Lebensmitteltechnik anfallende Reststoff Treber anstelle von Kieselgur als Filterhilfsmittel in der Flüssigkeitsfiltration, insbesondere der Bierfiltration, verwendbar ist. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass durch den Einsatz des Trebers bereits ein Produkt mit den für die Flüssigkeitsfiltration, insbesondere die Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration, erforderlichen und/oder gesetzlich geforderten Qualitäten vorliegt, welches aufgrund seiner Herkunft aus der zu filtrierenden Flüssigkeit bzw. aus einem Lebensmittel und/oder Getränk naturgemäß keine gefährlichen und/oder nicht-lebensmittelechten Stoffe enthält, welche bei der Filtration nachteilig die sensorischen Eigenschaften der zu filtrierenden Flüssigkeit und/oder des Filtrats beeinflussen würden und daher vor der Verwendung als Filterhilfsmittel wieder zu entfernen wären. Mit anderen Worten bedarf das Filterhilfsmittel keiner verfahrenstechnischen Behandlung zur Neutralisierung dieser Stoffe, wohl aber einer geringen verfahrenstechnischen Behandlung zur Einstellung und/oder Optimierung der naturgemäß im Filterhilfsmittel enthaltenen sensorischen Eigenschaften. Folglich beeinträchtigt kein farblich, geruchlich und/oder geschmacklich wirksamer Stoff das Filtrat nachteilig und/oder geht in dieses über. Daher sind die Herstellungskosten des Filterhilfsmittels im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sehr gering.
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Im Rahmen der Erfindung ist es weiter erkannt worden, dass sich das aus dem Reststoff Treber hergestellte Filterhilfsmittel zudem hinsichtlich seiner Filtrationseigenschaften besonders gut für die Flüssigkeitsfiltration, insbesondere die Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration, eignet. Aufgrund der faserförmigen Struktur, der zerklüfteten Oberfläche sowie des großen Porenvolumens ist die Durchflussmenge bei gleichzeitig längeren Filterstandzeiten erhöht, wobei zudem kleinere Schadstellen im Filtergewebe zuverlässig überbrückt werden, was den Haftverbund und das spätere Abreinigen des Filterkuchens erleichtert.
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Weiterhin ist es erkannt worden, dass Treber nicht nur arbeitsmedizinisch und gesundheitlich unbedenklich ist, sondern als nachwachsender Rohstoff auch problemlos, vollständig biologisch abbaubar, energienutzend thermisch verwertbar, kostengünstig und teils sogar gewinnbringend, beispielsweise über Ackerausbringung, Kompostierung, Lebensmittel und/oder als Zusatzstoff für Lebensmittel für Mensch und/oder Tier, bei kleinstmöglichem Volumen entsorgt werden kann. Im Rahmen der Erfindung ist es weiter erkannt worden, dass zudem aus dem für die Herstellung des Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration, insbesondere die Lebensmittel- und/oder Getränkefiltration, verwendeten Treber Proteine extrahiert und gewonnen werden können, welche als Lebensmittel und/oder als Zusatzstoff für Lebensmittel für Mensch und/oder Tier teils gewinnbringend weiterverwendet werden können. Auf diese Weise können die Gesamtkosten für die Herstellung des Filterhilfsmittels, sowie auch für die Entsorgung desselben, möglichst gering gehalten werden bzw. sogar gewinnbringend sein.
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Im ersten Schritt wird ein Treber bereitgestellt. Der Begriff „Treber“ ist einem Fachmann bekannt und betrifft einen in der Lebensmitteltechnik, wie bei der Bierherstellung, der Whiskeyherstellung und/oder der Herstellung anderer getreidebasierter Getränke, anfallenden Reststoff, welcher Rückstände des Getreides, des Malzes und/oder anderer Brau- und/oder Brennrohstoffe nach dem Maischen und/oder der anschließenden Fest-Flüssig-Trennung (Läutern) aufweist. Im Rahmen der Erfindung ist unter diesem Begriff auch die Schlempe nach dem Abbrennen/Destillieren einer Maische bei der Spirituosenherstellung zu verstehen. Dem Fachmann ist es dabei bekannt, dass Treber naturgemäß viele Stoffe, die die Filtration und/oder das Filtrat beeinflussen und/oder beeinträchtigen könnten und vor allem das Filtrat sensorisch und/oder optisch beeinflussen und/oder beeinträchtigen können, enthält, wobei die Beeinflussung und/oder Beeinträchtigung nicht nachteilig für das Filtrat ist. Mit anderen Worten weist Treber naturgemäß die Filtration und/oder das Filtrat beeinflussende und/oder beeinträchtigende sensorische Eigenschaften auf, d.h. das Filtrat nicht nachteilig beeinträchtigende und/oder nicht nachteilig in dieses übergehende farblich, geruchlich und/oder geschmacklich wirksame Stoffe. Weiter weist Treber einen hohen Eiweißanteil auf. Im Rahmen der Erfindung ist es von untergeordneter Bedeutung, ob der Treber nass, d.h. unmittelbar nach der Bierherstellung, der Whiskeyherstellung und/oder der Herstellung anderer getreidebasierter Getränke, oder in teilweise oder vollständig getrocknetem Zustand bereitgestellt wird. Die Bereitstellung nassen Trebers bietet den Vorteil der Einsparung von Trocknungskosten, wohingegen teilweise oder vollständig getrockneter Treber eine höhere Lagerfähigkeit und, aufgrund der Volumenreduzierung, geringere Lagerkosten ohne erwartbare Qualitätsverluste aufweist.
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Im nächsten Schritt wird die Proteinfraktion aus dem Treber extrahiert und gewonnen, wobei diese anschließend für den tierischen und/oder menschlichen Verzehr weiterverwendet werden kann, was natürlich kosteneinsparend bzw. sogar teils gewinnbringend sein kann. Es ist einem Fachmann bekannt, dass in Schritt b) das Extrahieren, d.h. das Trennen und/oder Lösen der Proteine aus dem Treber, bevorzugt unter Einsatz eines Extraktionsmittels erfolgt. Geeignete Extraktionsmittel, Verfahren und Mittel, sowie Verfahren und Mittel zur Gewinnung der Proteinfraktion, sind einem Fachmann bekannt. Die ihm bekannten Extraktionsverfahren für bioaktive Verbindungen sind beispielsweise, jedoch keineswegs abschließend, überkritisches Kohlendioxid, Extraktionsmethoden, wie Druckfluidextraktion, Fest-Flüssigextraktion, Lösungsmittelextraktion, mikrowellenunterstützte Extraktion und/oder ultraschallunterstützte Extraktion, und/oder Hydrolyse, wie Heißwasserhydrolyse, Autohydrolyse, alkalische Hydrolyse, enzymatische Hydrolyse und/oder verdünnte Säurehydrolyse.
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Im nächsten Schritt erfolgt das Desodorieren des Trebers, wobei in diesem Schritt die sensorischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Geruch, eingestellt und/oder, sofern notwendig, möglichst auf ein Minimum reduziert werden. Der Begriff „desodorieren“ betrifft das beabsichtigte Entfernen spezifischer Gerüche, Duftstoffe und/oder Farbstoffe. Geeignete Verfahren sind einem Fachmann bekannt.
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Im nächsten Schritt erfolgt das Zerkleinern des Trebers mit den einem Fachmann bekannten Verfahren, wie Druck-, Schlag-, Reib-, Schneid-, Press-, Schall- und/oder Prallzerkleinerung, und/oder unter Einsatz von Wärme, Kälte und/oder Erschütterung, und Mitteln, wie beispielsweise Messer, Pressen, Stanzen, Brecher, Zerkleinerer und/oder Mühlen. Bevorzugt erfolgt das Zerkleinern des Trebers mittels Vermahlung, weiter bevorzugt mittels Nassvermahlung, Trockenvermahlung und/oder Kombinationen dieser. Abhängig von den gewünschten Eigenschaften des Filterhilfsmittels ist die Art der Vermahlung hinsichtlich des Grads der Größenverkleinerung und Fibrillierung zu wählen. Bevorzugt wird es erreicht, dass der Treber in Schritt d) auf eine mittlere Partikelgröße von maximal 3 mm, bevorzugt maximal 2,9 mm, 2,8 mm, 2,7 mm, 2,6 mm, 2,5 mm, 2,4 mm, 2,3 mm, 2,2 mm, 2,1 mm, 2,0 mm, 1,9 mm, 1,8 mm, 1,7 mm, 1,6 mm, 1,5 mm, 1,4 mm, 1,3 mm, 1,2 mm, 1,1 mm, 1,0 mm, 0,9 mm, 0,8 mm, 0,7 mm, 0,6 mm, 0,5 mm, 0,4 mm, 0,3 mm, 0,2 mm, 0,1 mm oder weniger, zerkleinert wird. Einem Fachmann sind Verfahren und Mittel zur Bestimmung der Partikelgröße bekannt, wie beispielsweise Spektroskopie und/oder Verfahren mit Hilfe eines Multielementphotodetektors.
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Der Begriff „mittlere Partikelgröße“ ist einem Fachmann bekannt und über bekannte Verfahren, wie die Partikelgrößenverteilung, bestimmbar. Es ist einem Fachmann verständlich, dass eine derartige Bestimmung in der Regel nicht zu 100 Prozent korrekt sein kann und daher eine statistisch signifikante Wahrscheinlichkeit, was die Genauigkeit der Bestimmung der mittleren Partikelgröße angeht, betrifft.
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Im nächsten Schritt wird das Filterhilfsmittel für die Flüssigkeitsfiltration mit den gewünschten und/oder anforderungsgemäßen Eigenschaften erhalten, wie beispielsweise sensorische, also farbliche, geruchliche und/oder geschmackliche, physikalische, also Einstellung auf eine bestimmte mittlere Partikelgröße und/oder Partikelform, und/oder chemische Eigenschaften. Einem Fachmann ist dabei bekannt, dass die Partikelgröße und/oder Partikelform gemäß den anforderungsgemäßen Bedingungen einstellbar und frei wählbar ist.
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Der Begriff „Verfahren zur Herstellung eines Filterhilfsmittels für die Flüssigkeitsfiltration“ betrifft ein energieeffizientes, kosten- und energieeinsparendes, ressourcenschonendes, ressourcensparendes, effizientes und nachhaltiges Verfahren, bei welchem der in der Lebensmitteltechnik anfallende Reststoff Treber für die Herstellung des Filterhilfsmittels weiterverwendet wird. Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die für die Durchführung des Verfahrens notwendige Wärme und/oder Energie aus erneuerbaren und/oder regenerierbaren Energiequellen stammt bzw. aus Abwärme stammt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zusätzliche Schritte enthalten, welche nach oder zwischen den explizit aufgeführten essentiellen Schritten a) bis e) liegen. Zudem ist es denkbar, dass einzelne Schritte beliebig oft wiederholt werden. Bevorzugt ist das Verfahren automatisierbar.
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Der Begriff „Filterhilfsmittel“ ist einem Fachmann bekannt und betrifft einen Stoff von feiner faseriger und/oder körniger Struktur, welcher Filterschichten und/oder Filterkuchen von definierter Durchlässigkeit aufbauen kann.
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Der Begriff „Flüssigkeitsfiltration“ ist einem Fachmann bekannt und betrifft die Filtration, d.h. die Abtrennung von festen Partikeln, Makromolekülen, Mikroorganismen, Viren, Pilzen, Hefen, Sporen und/oder Tröpfchen aus einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Filters, insbesondere eines Filters mit einem Filterhilfsstoff. Die zu filternde Flüssigkeit ist bevorzugt ein flüssiges Lebens- und Genussmittel für den menschlichen und/oder tierischen Verzehr und/oder als Zusatzstoff für den menschlichen und/oder tierischen Verzehr geeignet. Die zu filternde Flüssigkeit ist beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, Wein, Sekt, Bier, eine Spirituose, ein Molkereiprodukt, Saft, insbesondere Gemüse- und/oder Fruchtsaft, Nektar, ein Erfrischungsgetränk, Wasser, Regenwasser, Abwasser, ein Öl, wie ein Speiseöl, ein Mineralöl, eine Mischung und/oder Kombination daraus, sowie deren Rohstoff und/oder Zwischenprodukt. Die Flüssigkeitsfiltration betrifft dabei beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, die Wein- und/oder Sektfiltration, die Bierfiltration, die Spirituosenfiltration, die Saftfiltration, die Filtration von Molkereiprodukten, die Filtration von Getränken, insbesondere Erfrischungsgetränken, die Wasserfiltration, die Regenwasserfiltration, die Abwasserfiltration und/oder die Ölfiltration. Bevorzugt sind die Produktverluste gering, maximal 1 %, weiter bevorzugt maximal 0,9 %, 0,8 %, 0,7 %, 0,6 %, 0,5 %, 0,4 %, 0,3 %, 0,2 %, 0,1 %.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in, im Vergleich zum Stand der Technik, kurzer Zeit möglich, auf kostengünstige, kosteneffiziente und/oder teils gewinnbringende Art und Weise aus dem in der Lebensmitteltechnik anfallenden Reststoff Treber ein zuverlässiges und hocheffizientes, lebensmittelechtes, arbeitsmedizinisch und gesundheitlich unbedenkliches und dabei zudem umweltverträglich zu entsorgendes, ressourcenschonendes Filterhilfsmittel zu erhalten. Neben der Weiterverwendung als Filterhilfsmittel ist es möglich, die aus dem Treber extrahierten und gewonnenen Proteine für den menschlichen und/oder tierischen Verzehr bzw. als Zusatzstoff für den menschlichen und/oder tierischen Verzehr weiterzuverwenden, was nicht nur wesentlich zur Reduktion der Kosten beiträgt, sondern zudem aus ökologischer Sicht ein wichtiger Beitrag zur Nachhaltigkeit, zur Verbesserung des ökologischen Fußabdruckes, zur Dekarbonisierung und/oder zur Verbesserung des Images ist. Überdies ist das erfindungsgemäße Verfahren ohne Einsatz etwaiger chemischer und/oder gesundheitlich bedenklicher Zusatzstoffe durchführbar, und das Filterhilfsmittel ist ohne Einsatz etwaiger chemischer und/oder gesundheitlich bedenklicher Zusatzstoffe einsetzbar, was in erheblichem Maße Kosten einspart und einen hohen Beitrag zur Umweltverträglichkeit und/oder Nachhaltigkeit liefert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass in Schritt b) und/oder nach Schritt b) als Schritt b1) ein Aufschluss der Faserstoffe erfolgt.
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Der Begriff „Faserstoff“ ist einem Fachmann bekannt und betrifft ein aus Fasern bestehendes Material, das aus dem Treber gewonnen und ggf. weiterverarbeitet werden kann. Der Faserstoff ist beispielsweise Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Pektin und/oder Lignocellulose und/oder Kombinationen dieser.
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Einem Fachmann ist es bekannt, wie der Aufschluss der Faserstoffe gleichzeitig mit der Proteingewinnung in Schritt b) erfolgen kann. Bevorzugt erfolgt der Aufschluss der Faserstoffe durch eine Kochung, bevorzugt unter Druck mit flüssigem Wasser bei hohen Temperaturen. Die Temperaturen betragen bevorzugt 150°C bis 240°C, weiter bevorzugt 150°C bis 210°C, für eine Dauer von bevorzugt 20 Minuten bis 90 Minuten, noch mehr bevorzugt von 40 Minuten bis 90 Minuten und am meisten bevorzugt für eine Dauer von 40 Minuten bis 60 Minuten. Mittels dieses Schritts ist es möglich, eine Abtrennung von Hemicellulose von mindestens 20 %, bevorzugt von mindestens 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 % 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, zu erhalten. Weiter bevorzugt ist eine Abtrennung des löslichen Anteils des Lignins von mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, zu erhalten.
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Weiter ist es möglich, den Aufschluss der Faserstoffe im Anschluss an die Proteingewinnung in Schritt b), das heißt als Schritt b1), durchzuführen, bevorzugt unter Verwendung einer Steam-Explosion. Hierbei wird der Treber auf mindestens 160°C bis 210°C, bevorzugt auf 180°C bis 210°C, unter Druck erhitzt und für mindestens 5 Minuten bis 30 Minuten, bevorzugt mindestens 5 Minuten bis 20 Minuten, besonders bevorzugt 5 Minuten bis 10 Minuten, gekocht. Im Anschluss erfolgt eine schlagartige Entspannung/Druckreduktion, wodurch eine Verdampfung der bis dahin flüssigen Phase im Treber ausgelöst wird, welche durch die plötzliche Volumenvergrößerung einen Aufschluss der Faserstoffe erreicht.
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In einer Weiterbildung ist es denkbar, dass das Extrahieren und Gewinnen in Schritt b), der Aufschluss in Schritt b) und/oder in Schritt b1) unter Einsatz eines an anderer Stelle genannten Extraktionsmittels, einer Temperatur im Bereich 70°C bis 240°C, bevorzugt von 120°C bis 240°C, weiter bevorzugt zwischen 120°C bis 210°C, am meisten bevorzugt von 180°C bis 210°C, weiter bevorzugt von 160°C bis 210°C, noch mehr bevorzugt zwischen 150°C bis 210°C, und/oder einer Dauer von 5 Minuten bis 90 Minuten, bevorzugt mindestens 5 Minuten bis 30 Minuten, weiter bevorzugt mindestens 5 Minuten bis 20 Minuten, besonders bevorzugt 5 Minuten bis 10 Minuten, überdies bevorzugt von 20 Minuten bis 90 Minuten, noch mehr bevorzugt von 40 Minuten bis 90 Minuten und am meisten bevorzugt für eine Dauer von 40 Minuten bis 60 Minuten, erfolgt. Weiter ist es denkbar, dass das Extrahieren und Gewinnen in Schritt b) bei einem bestimmten pH-Wert und/oder unter atmosphärischem Überdruck erfolgt. Der pH-Wert richtet sich nach der Art des Extraktionsverfahrens und des verwendeten Extraktionsmittels. Bei einer Extraktion mit Wasser liegt der pH-Wert erfahrungsgemäß bei 3-7, bevorzugt bei 4-6,5. Bei der Verwendung von Säuren als Extraktionsmittel kann der pH darunter liegen, bei der Verwendung von Laugen darüber. Bevorzugt liegt der Druck in einem Bereich von 3-8 bar, bevorzugt von 4-7 bar, am meisten bevorzugt von 5-6 bar.
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Bevorzugt erfolgt die Extraktion und Gewinnung der Proteinfraktion aus dem Treber durch eine Heißwasserhydrolyse, wobei hier durch eine Kochung unter Druck mit flüssigem Wasser bei hohen Temperaturen zwischen 70°C und 240°C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 120°C und 240°C, noch mehr bevorzugt zwischen 120°C bis 210°C und am meisten bevorzugt zwischen 150°C bis 210°C, die Proteinfraktion aus dem Treber gelöst wird. Temperaturen über 210°C würden einen verstärkten unerwünschten Abbau von Proteinen bedeuten. Eine Temperatur von bis zu 210°C ist daher als Kompromiss zwischen Proteinschonung und dem Abbau der Hemicellulose- und/oder Ligninfraktion zu bevorzugen. Die Dauer dieses Verfahrensschritts beträgt bevorzugt 20 Minuten bis 90 Minuten, noch mehr bevorzugt 40 Minuten bis 90 Minuten und am meisten bevorzugt 40 Minuten bis 60 Minuten. Eine Temperatur zwischen 150°C bis 240°C, sowie eine Behandlungsdauer von 40 Minuten bis 90 Minuten, ist zu bevorzugen, falls die Proteingewinnung mit dem Aufschluss der Faserstoffe zeitgleich erfolgen soll. Weiter ist es denkbar, den pH-Wert anzuheben, um die Löslichkeit der Proteine zu erhöhen. Dies kann beispielsweise mittels einer alkalischen Lösung, wie beispielsweise Natriumhydroxid, erfolgen. Eine weitere Möglichkeit der Proteingewinnung wäre die Extraktion unter Verwendung eines alkalischen Lösungsmittels, wie beispielsweise Natriumhydroxid, bei Temperaturen <100°C, bevorzugt zwischen 70°C und 100°C, und/oder durch den Einsatz von Enzymen, wie zum Beispiel Alcalase.
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In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass das Extraktionsmittel ausgewählt ist aus einem anorganischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, Wasserdampf, eine Säure, eine Base, wie beispielsweise Natriumhydroxid, und/oder verflüssigtes Kohlendioxid, einem organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise ein Alkohol, ein Terpen, ein Diethylether, ein pflanzliches Öl, ein chlorierter Kohlenwasserstoff und/oder n-Hexan, einem Enzym, wie beispielsweise Alcalase, einer Mischung und/oder einer Kombination daraus, wie an anderer Stelle ausführlich beschrieben. Weiter ist es denkbar, dass mehrere Extraktionsmittel verwendet werden, welche bevorzugt bei unterschiedlichen, dem Extraktionsmittel angepassten, pH Werten verwendet werden.
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Weiter ist es denkbar, dass das Desodorieren in Schritt c) unter Waschung des Trebers mit einem Lösungsmittel erfolgt, wobei das Lösungsmittel ein anorganisches Lösungsmittel, wie beispielsweise Wasser, eine Säure, insbesondere eine verdünnte Säure, eine Base, insbesondere eine verdünnte Base, oder ein organisches Lösungsmittel, wie beispielsweise ein Alkohol, ein Terpen, ein Diethylether, ein pflanzliches Öl, ein chlorierter Kohlenwasserstoff und/oder n-Hexan, eine Mischung und/oder Kombination daraus ist. Bevorzugt erfolgt das Desodorieren des Trebers durch die Waschung desselben mit einem Lösungsmittel, wie verdünnter Lauge, zum Beispiel Natronlauge 2 % bis 10 % mm, mit verdünnter Säure, einem organischen Lösungsmittel, einem anorganischen Lösungsmittel und/oder mit reinem Wasser. Mittels dieses Schritts ist es möglich, die für die Flüssigkeitsfiltration geforderten niedrigen sensorischen Eigenschaften des Filterhilfsmittels optimal einzustellen.
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Weiterhin ist denkbar, dass in Schritt a) und/oder nach Schritt c) eine teilweise oder vollständige Trocknung des Trebers erfolgt. Einem Fachmann sind geeignete Verfahren und Mittel bekannt. Weiter ist es denkbar, Energie und/oder Wärme aus erneuerbaren Energien bzw. Abwärme für die teilweise oder vollständige Trocknung des Trebers zu verwenden. Auch eine teilweise Verbrennung des Trebers ist aus dem Stand der Technik zur Gewinnung von Wärme zur Trockung bekannt und kann hier eingesetzt werden. Ebenso könnte verbrauchtes erfindungsgemäßes Filterhilfsmittel zur Wärmeerzeugung verbrannt und/oder einer Biogaserzeugung zugeführt werden.
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Weiter ist es denkbar, dass in Schritt a) und/oder vor Schritt c) eine teilweise oder vollständige Zerkleinerung des Trebers erfolgt, so dass durch die Verringerung der Partikelgröße die teilweise oder vollständige Trocknung des Trebers in Schritt a), die Extraktion und Gewinnung der Proteinfraktionen in Schritt b), der Aufschluss von Faserstoffen in Schritt b) und/oder Schritt b1) und/oder die Effektivität der Desodorierung in Schritt c) drastisch erhöht wird, was in erheblichem Maße zur Einsparung von Kosten durch die Reduktion der notwendigen Energie und/oder Wärme beiträgt.
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Überdies ist es denkbar, dass nach Schritt d) Schritt d1) erfolgt:
- d1) Klassieren und/oder Sichten des in Schritt d) zerkleinerten Trebers.
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Es ist einem Fachmann bekannt, dass eine Klassierung und/oder Sichtung des in Schritt d) zerkleinerten Trebers zu bevorzugen ist, um im daran anschließenden Schritt e) ein anforderungsgemäßes und/oder einheitliches Filterhilfsmittel zu erhalten.
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In einer Weiterbildung ist es denkbar, dass das in Schritt e) erhaltene Filterhilfsmittel eine Partikelgröße von 0 µm bis 4000 µm (µm/Anteil in %), eine mittlere Partikelgröße von maximal 3 mm, wie an anderer Stelle ausführlich beschrieben, einen pH-Wert von 3 bis 7 (10 %/Wasser, 20°C), wie an anderer Stelle ausführlich beschrieben, einen Hemicelluloseanteil von mindestens 5 % im Trockengewicht, einen Ligninanteil von mindestens 2 % im Trockengewicht und/oder einen Wassergehalt von 6 % bis 85 % aufweist. Dabei ist es erkannt worden, dass die Partikelgrößenverteilung des Filterhilfsmittels monomodal oder bimodal sein kann.
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Die Partikelgröße des Filterhilfsmittels beträgt, µm/Anteil in %, 0 µm bis 4000 µm, bevorzugt mindestens 10 µm, 20 µm, 30 µm, 40 µm, 50 µm, 100 µm, 150 µm, 200 µm, 250 µm, 300 µm, 350 µm, 400 µm, 450 µm, 500 µm, 550 µm, 600 µm, 650 µm, 700 µm, 750 µm, 800 µm, 850 µm, 900 µm, 950 µm, 1000 µm, 1050 µm, 1100 µm, 1150 µm, 1200 µm, 1250 µm, 1300 µm, 1350 µm, 1400 µm, 1450 µm, 1500 µm, 1550 µm, 1600 µm, 1650 µm, 1700 µm, 1750 µm, 1800 µm, 1850 µm, 1900 µm, 1950 µm, 2000 µm, 2050 µm, 2100 µm, 2150 µm, 2200 µm, 2250 µm, 2300 µm, 2350 µm, 2400 µm, 2450 µm, 2500 µm, 2550 µm, 2600 µm, 2650 µm, 2700 µm, 2750 µm, 2800 µm, 2850 µm, 2900 µm, 2950 µm, 3000 µm, 3050 µm, 3100 µm, 3150 µm, 3200 µm, 3250 µm, 3300 µm, 3350 µm, 3400 µm, 3450 µm, 3500 µm, 3550 µm, 3600 µm, 3650 µm, 3700 µm, 3750 µm, 3800 µm, 3850 µm, 3900 µm, 3950 µm oder 4000 µm.
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Der Hemicelluloseanteil des Filterhilfsmittels beträgt im Trockengewicht mindestens 5 %, bevorzugt mindestens 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 %, 20 % oder mehr. Bevorzugt beträgt der Hemicelluloseanteil des Filterhilfsmittels im Trockengewicht 5 % bis 20 %, bevorzugt 8 % bis 20 %, weiter bevorzugt 8 % bis 15 %, und am meisten bevorzugt 8 % bis 12 %.
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Der Ligninanteil des Filterhilfsmittels beträgt im Trockengewicht mindestens 2 %, bevorzugt mindestens 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 %, 20 %, 21 %, 22 %, 23 %, 24 %, 25 % oder mehr. Bevorzugt beträgt der Ligninanteil des Filterhilfsmittels im Trockengewicht 2 % bis 25 %, bevorzugt 5 % bis 20 %, noch mehr bevorzugt 8 % bis 18 % und am meisten bevorzugt 10 % bis 18 %.
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Der Wassergehalt des Filterhilfsmittels beträgt 6 % bis 85 %, bevorzugt mindestens 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 11 %, 12 %, 13 %, 14 %, 15 %, 16 %, 17 %, 18 %, 19 %, 20 %, 21 %, 22 %, 23 %, 24 %, 25 %, 26 %, 27 %, 28 %, 29 %, 30 %, 31 %, 32 %, 33 %, 34 %, 35 %, 36 %, 37 %, 38 %, 39 %, 40 %, 41 %, 42 %, 43 %, 44 %, 45 %, 46 %, 47 %, 48 %, 49 %, 50 %, 51 %, 52 %, 53 %, 54 %, 55 %, 56 %, 57 %, 58 %, 59 %, 60 %, 61 %, 62 %, 63 %, 64 %, 65 %, 66 %, 67 %, 68 %, 69 %, 70 %, 71 %, 72 %, 73 %, 74 %, 75 %, 76 %, 77 %, 78 %, 79 %, 80 %, 81 %, 82 %, 83 %, 84 % oder 85 %.
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In noch einer Weiterbildung ist die zu filternde Flüssigkeit der Flüssigkeitsfiltration Wein, Sekt, Bier, eine Spirituose, ein Molkereiprodukt, Saft, insbesondere Gemüse- und/oder Fruchtsaft, Nektar, ein Erfrischungsgetränk, Wasser, Regenwasser, Abwasser, ein Öl, ein Mineralöl, eine Mischung und/oder Kombination daraus, ein Rohstoff davon und/oder ein Zwischenprodukt, wie an anderer Stelle ausführlich beschrieben.
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Es wird davon ausgegangen, dass die Definitionen und/oder die Ausführungen der oben genannten Begriffe für alle in dieser Beschreibung im Folgenden beschriebenen Aspekte gelten, sofern nichts anderes angegeben ist.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Filterhilfsmittel für die Flüssigkeitsfiltration vorgeschlagen, bevorzugt hergestellt nach dem an anderer Stelle ausführlich beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren. Das Filterhilfsmittel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Filterhilfsmittel eine Partikelgröße von 0 µm bis 4000 µm (µm/Anteil in %), eine mittlere Partikelgröße von maximal 3 mm, einen pH-Wert von 3 bis 7 (10 %/Wasser, 20°C), einen Hemicelluloseanteil von mindestens 5 % im Trockengewicht, einen Ligninanteil von mindestens 2 % im Trockengewicht und/oder einen Wassergehalt von 6 % bis 85 % aufweist. Die Partikelgröße, die mittlere Partikelgröße, der pH-Wert, der Hemicelluloseanteil, der Ligninanteil und der Wassergehalt sind an anderer Stelle ausführlich beschrieben. Dabei ist es erkannt worden, dass die Partikelgrößenverteilung des Filterhilfsmittels monomodal oder bimodal sein kann.
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Das erfindungsgemäße Filterhilfsmittel ist umweltverträglich, arbeitsmedizinisch und/oder gesundheitlich für Mensch und/oder Tier unbedenklich und genügt den gültigen rechtlichen Anforderungen an Lebensmittelzusatzstoffe gemäß VO (EU) Nr. 231/2112.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder im Kombination realisierbar sind, sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Filter für die Flüssigkeitsfiltration vorgeschlagen, welcher mindestens eine Filterschicht umfasst, wobei die Filterschicht mindestens ein an anderer Stelle ausführlich beschriebenes Filterhilfsmittel, bevorzugt hergestellt nach dem an anderer Stelle ausführlich beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, aufweist und/oder aus dem Filterhilfsmittel gebildet ist.
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Der Begriff „Filter“ ist einem Fachmann bekannt und betrifft eine Vorrichtung zur Abtrennung der Feststoffe aus einem Flüssigkeitsstrom. Im Rahmen der Erfindung ist es erkannt worden, dass der Filter mindestens eine, bevorzugt zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr, gleich oder unterschiedlich ausgestaltete Filterschichten aufweist, durch welche die zu filternde Flüssigkeit geleitet wird. Bevorzugt ist die Filterschicht verpressbar und/oder brikettierbar, so dass ein erheblicher Teil des werthaltigen Restfiltrats zurückgewonnen werden kann. Bevorzugt sind die Produktverluste gering, maximal 1 %, weiter bevorzugt maximal 0,9 %, 0,8 %, 0,7 %, 0,6 %, 0,5 %, 0,4 %, 0,3 %, 0,2 %, 0,1 %. Im Rahmen der Erfindung ist es dabei unerheblich, ob die zu filternde Flüssigkeit durch den Filter gesaugt oder mit Druck durch den Filter gepresst wird.
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Weiter ist es erkannt worden, dass die Filterschicht mindestens ein an anderer Stelle ausführlich beschriebenes Filterhilfsmittel aufweist und/oder aus dem Filterhilfsmittel gebildet ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder im Kombination realisierbar sind, sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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In einer Weiterbildung ist es denkbar, dass der Filter ein Anschwemmfilter, insbesondere ein Anschwemmkerzenfilter, ein Anschwemmscheibenfilter, ein Anschwemmrahmenfilter oder ein Horizontalfilter, ist
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Erfindungsgemäß ist weiterhin die Verwendung eines an anderer Stelle ausführlich beschriebenen Filters und/oder eines an anderer Stelle ausführlich beschriebenen Filterhilfsmittels für die Filtration von Wein, Sekt, Bier, einer Spirituose, einem Molkereiprodukt, Saft, insbesondere Gemüse- und/oder Fruchtsaft, Nektar, einem Erfrischungsgetränk, Wasser, Regenwasser, Abwasser, Öl, Mineralöl, einer Mischung und/oder Kombination daraus, einem Rohstoff davon und/oder einem Zwischenprodukt vorgeschlagen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktion einander entsprechende Elemente.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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