專(zhuān)利名稱(chēng)：再生助濾劑的方法
再生助濾劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)用堿性水溶液并使用酶和表面活性劑處理而再生 助濾劑的方法，其中助濾劑包括無(wú)機(jī)、天然或半合成助濾劑，優(yōu)選硅藻土、 珍珠巖、氧化鋁、玻璃、植物顆粒、木纖維和/或纖維素。
助濾劑意指用于固液分離方法以通過(guò)在實(shí)際過(guò)濾劑介質(zhì)上形成多孔濾
足夠滲透性的添加劑。
作為助濾劑，不僅使用無(wú)機(jī)物質(zhì)如硅藻土、珍珠巖或氧化鋁，而且使 用合成聚合物。在各種情況下使用的助濾劑還取決于應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明含 義內(nèi)的半合成助濾劑意指其性能已化學(xué)或物理改變的改性天然物質(zhì)，例如 改性纖維素。
在啤酒的過(guò)濾中，硅藻土為最常用的助濾劑之一。
由于經(jīng)濟(jì)原因，助濾劑可再生為有利的。經(jīng)多個(gè)過(guò)濾-再生循環(huán)的再生 特別有利。
WO 02/32544描述了聚苯乙烯與水不溶性聚乙烯吡咯烷酮的共擠出物 及其作為可再生助濾劑的用途，然而，其中再生性?xún)H以非常通常術(shù)語(yǔ)提到。
WO 03/084639描述了除聚苯乙烯外的熱塑性聚合物與水不溶性聚乙 烯吡咯烷酮的共擠出物及其作為可再生助濾劑的用途，然而，其中再生性 僅以非常通常術(shù)語(yǔ)提到。
WO 92/11085描述了基于交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮與纖維熱塑性聚合物如 聚乙烯或聚酰胺的聚集體的助濾劑及其作為助濾劑的用途。非常通常參考 助濾劑可再生的事實(shí)。
EP611 249描述了一種通過(guò)加入酶和氬氧化鈉溶液再生助濾劑的方法。
EP 253 233描述了硅藻土僅借助氫氧化鈉再生，因此不破壞微生物體 的多糖(/5-葡聚糖)。
4DE 196 25 481描述了硅藻土在非離子和陰離子表面活性劑和解蛋白 酶的存在下再生。
DE 196 52 499描述了助濾劑的再生，其中將助濾劑從過(guò)濾器元件中取 出并在單獨(dú)的容器中用酶溶液、弱堿和弱酸，以及用氧化劑處理。
WO 03/008067描述了助濾劑的再生，其中在接觸濾餅上首先用堿溶液 沖洗，隨后同樣在接觸濾餅上通過(guò)用酸沖洗而中和pH。
成聚合物制得的助濾劑如聚酰胺助濾劑，其中所述處理就地或在過(guò)濾器裝 置中在接觸濾餅上進(jìn)行。
EP525 166描述了通過(guò)酶與至少一種表面活性劑組合處理懸浮助濾 劑。WO 99/16531公開(kāi)了懸浮珍珠巖餅的堿溶液處理，隨后在已作為濾料 層預(yù)施涂的助濾劑上中和。
EP 879 629描述了懸浮助濾劑的堿溶液處理，和如果合適的話酶處理。
GTM3/2006(Verfahrenstechnik Filtration,第44-46頁(yè))描述了借助 NaOH和硝酸和借助酶03-葡聚糖酶，蛋白酶)或兩種方法組合再生硅藻土， 其中70。/。硅藻土可再使用。
然而，已顯示先前已知的本發(fā)明待處理的助濾劑再生方法不能給出令 人滿意的結(jié)果。取決于再生程序，經(jīng)多個(gè)過(guò)濾-再生循環(huán)基本上完全使用助 濾劑是不可能的。目前，為實(shí)現(xiàn)多個(gè)循環(huán)，每次循環(huán)，必須加入約30重量 0/o新鮮助濾刑(VerfahrenstechnikFiltration,第44-46頁(yè))。
關(guān)于過(guò)濾期間壓力提高以及關(guān)于過(guò)濾阻力和洗滌阻力，新鮮助濾劑的 良好過(guò)濾性能在再生材料的情況下經(jīng)多個(gè)循環(huán)不保留，但一個(gè)循環(huán)一個(gè)循 環(huán)地惡化直至最后不可能進(jìn)一步使用。
通常，取決于應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域和助濾劑，認(rèn)為超過(guò)特定值的過(guò)濾阻力 和洗滌阻力在實(shí)踐中不,皮接受，這是由于在啤酒過(guò)濾期間，另外出現(xiàn)過(guò)高 壓力上升速率，其因此具有不經(jīng)濟(jì)的短過(guò)濾時(shí)間。
過(guò)濾阻力表示濾餅構(gòu)建期間產(chǎn)品的流體粘度和流動(dòng)阻力，洗滌阻力表 示流過(guò)已形成的濾餅期間產(chǎn)品的流體粘度和流動(dòng)阻力。相應(yīng)測(cè)量值的確定 為本領(lǐng)域凈支術(shù)人員已知并且描述于VDI方針2762中。本發(fā)明的目的是開(kāi)發(fā)一種再生無(wú)機(jī)、天然或半合成助濾劑的方法，其 能重復(fù)使用具有過(guò)濾通量和過(guò)濾劑使用壽命的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及充分澄清作用 的助濾劑，以及提供這種再生材料。
此目的通過(guò)一種再生無(wú)機(jī)、天然或半合成助濾劑的方法實(shí)現(xiàn)，其包括 首先使助濾劑經(jīng)受用堿性水溶液處理，隨后用酶溶液進(jìn)行處理，其后進(jìn)行 用表面活性劑處理和用堿性水溶液第二次處理，其中最后兩個(gè)步驟可以同 時(shí)或以任何順序依次進(jìn)行。優(yōu)選表面活性劑處理在用堿性水溶液第二次處 理以前進(jìn)行。
^使用本發(fā)明方法，經(jīng)多個(gè)過(guò)濾-再生循環(huán)成功地再生助濾劑為可能的， 其中保留助濾劑關(guān)于過(guò)濾期間壓力上升的良好過(guò)濾性能以及再生材料中過(guò) 濾和洗滌阻力，為此不需要加入新鮮助濾劑。
本發(fā)明方法適于再生用于具有沉積在過(guò)濾器元件上的濾料層的任何類(lèi) 型濾料層過(guò)濾劑的助濾劑和/或?qū)⒅鸀V劑連續(xù)加入待分離懸浮液中。
本發(fā)明再生方法特別適用于哞酒過(guò)濾。再生方法優(yōu)選從助濾劑中除去 已濾去特別由酵母組成的雜質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，過(guò)濾器系統(tǒng)表示過(guò)濾設(shè)備本身，也就是說(shuō)例如在壓力過(guò) 濾器的情況下耐壓容器和位于其中的過(guò)濾器元件，過(guò)濾在其中進(jìn)行。作為 過(guò)濾器元件，可存在為此已知的所有裝置，例如濾燭或盤(pán)式過(guò)濾器元件。
本發(fā)明再生方法優(yōu)選適于各種助濾劑如硅藻土、珍珠巖、氧化鋁、玻 璃、植物顆粒、木纖維和/或纖維素或其混合物。
硅藻土為原則上包含化石硅藻屬的二氧化硅殼的粉狀物質(zhì)，其具有非
常多孔結(jié)構(gòu)。商業(yè)上珪藻土可例如由Lehmann und Voss(例如Celite )、 Dicalite或PallSeitzSchenk公司得到。
珍珠巖助濾劑包含火山黑曜石并且通過(guò)熱膨脹產(chǎn)生?；瘜W(xué)上這些為幾 乎與珪石一樣惰性的硅酸鋁。珍珠巖助濾劑的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于不具有相同多孔 性的球形碎片，如具有硅藻屬金絲骨架的情況。商業(yè)上，珍珠巖可例如由 Lehm肌ii und Voss(Harbolite,和Dicalite公司得到。
部分特別制備以確保高雜質(zhì)以及臭味和香味中和的來(lái)自無(wú)提取物纖維 素的預(yù)處理天然纖維同樣可用作助濾劑。纖維素助濾劑為機(jī)械上和化學(xué)上
6非常穩(wěn)定，基本上不溶于所有介質(zhì)，并且?guī)缀鮬H中性的。商業(yè)上，它們 例如由J. Rettenmaier & S6hne(例如Arbocel 、 Filtracel⑧和Vitace^類(lèi)型) 分配。
上述材料通常設(shè)定為通過(guò)基于用作助濾劑的大小的研磨和分類(lèi)方法定 義的粒度范圍。也可使用不同粒度分布的部分的混合物。
本發(fā)明方法的進(jìn)行方式使得負(fù)載，特別是來(lái)源于啤酒酵母的雜質(zhì)的助 濾劑首先經(jīng)受用堿性水溶液處理。適合的堿性水溶液尤其是氫氧化鈉溶液 或氫氧化鉀溶液，特別優(yōu)選氫氧化鈉溶液。堿性溶液的濃度通常為0.5-5 重量％固體*1,特別是1-5重量％，特別優(yōu)選2-3.5重量％。處理時(shí)間通 常為15-180分鐘，優(yōu)選45-120分鐘。
在用堿性水溶液處理以后進(jìn)行助濾劑的酶處理。有利的是在第一個(gè)堿 性處理步驟與酶處理之間，進(jìn)行用冷或熱水洗滌步驟。
在用酶處理以前，pH通常設(shè)定為〈pH7，優(yōu)選pH3.5-5.5。 pH可使 用各種酸，例如使用無(wú)機(jī)酸如磷酸、硝酸、硫酸或在玻璃設(shè)備的情況下還 用鹽酸設(shè)定。另外，適合的酸還有檸檬酸、碳酸或乳酸。原則上，適合的 酶為可細(xì)胞溶解過(guò)濾中分離的生物材料，特別是酵母細(xì)胞如畔酒酵母的所 有酶或酶混合物，優(yōu)選它們?yōu)榈鞍酌浮⑵咸擒彰?、淀粉酶或果膠酶。這種 酶或酶混合物為市售的。
適合的酶優(yōu)選葡聚糖酶，特別優(yōu)選j8-l，3-葡聚糖酶。酶通常以水溶液 的形式使用。適合的酶的量取決于相應(yīng)酶的活性和非過(guò)濾材料的負(fù)載和具 有雜質(zhì)的濾餅。除)S-葡聚糖酶活性外，其它酶活性也可存在于本發(fā)明酶溶 液中。
筒單實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究細(xì)胞溶解指
定數(shù)酵母細(xì)胞需要酶的量而確定。然后酶劑量可作為濁度或負(fù)載酵母細(xì)胞 和待過(guò)濾的非過(guò)濾材料體積的函數(shù)進(jìn)行。
酶處理可在25-60。C，優(yōu)選4-50。C下進(jìn)行。時(shí)間通常為30-300分鐘， 優(yōu)選100-180分4中。
活性單位的測(cè)定可如下文所述進(jìn)行 一個(gè)活性單位U(單位)根據(jù)本發(fā) 明定義為在酶化驗(yàn)中在pH 4.0和45。C下在第一個(gè)10分鐘內(nèi)在800nm處消
7質(zhì)，在此化驗(yàn)中可以以l-3.1(T個(gè)細(xì)胞/ml使用布 魯爾酵母，將其預(yù)先用氫氧化鈉溶液處理。
基于非過(guò)濾材料在25。C下且與如上所述活性單位相關(guān)的EBC值， 0.2-12U/(EBCxhL)的劑量為可取的，優(yōu)選l-5U/(EBCxhL)(EBC: European Brewery Convention;測(cè)定濁度值的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試)。
關(guān)于待再生中濾餅的酵母細(xì)胞數(shù)，3-170U/(101G酵母細(xì)胞)的劑量為可 取的，優(yōu)選5-85U/(10"酵母細(xì)胞)，特別是5-2011/(101()酵母細(xì)胞)。
另外，將助濾劑用表面活性劑水溶液或表面活性劑*體處理。表面 活性劑的濃度基于溶液總重量可以為0.01-4重量％，優(yōu)選0.01-1.5重量％， 特別是0.1-0.75重量％。
適合的表面活性劑為離子性表面活性劑，特別是陰離子表面活性劑， 和非離子表面活性劑。也可使用表面活性劑的混合物。適合的離子性表面 活性劑可以為脂肪醇硫酸鹽如十二烷基硫酸鈉或十二烷基硫酸銨，脂肪 醇醚硫酸鹽，烷基磺基乙酸鹽，脂肪醇磷酸酯，脂肪醇醚磷酸鹽，醇磷酸 酯如磷酸三異丁基酯，磺基琥珀酸的單烷基或二烷基酯如二辛基磺基琥珀 酸鈉，烷基磺酸鹽，烷基^t酸鹽如十二烷基笨璜酸。考慮的非離子表面 活性劑為脂肪醇乙氧基化物如具有6個(gè)EO單元的d3脂肪醇，烷基苯 酚乙氧基化物，聚氧乙烯脂肪酸酯，聚丙二醇乙氧基化物，脂肪酸單-和二 甘油酯以及相應(yīng)的乙氧基化物，脂肪酸乙二醇偏酯，山梨糖醇脂肪酸酯或 聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯。
如果需要的話，在酶處理與表面活性劑處理之間可再次進(jìn)行用冷或熱 水洗滌步驟。
用表面活性劑處理步驟之后可以為用冷或熱水進(jìn)一步洗滌步驟。 在表面活性劑處理以后，有利地在對(duì)于用堿性溶液第一次處理步驟所
述條件下進(jìn)行用堿性水溶液第二次處理步驟，其中第一次和第二次處理步
驟的條件可彼此不同。
用表面活性劑處理有利地與用堿性水溶液第二次處理步驟同時(shí)進(jìn)行。
根據(jù)本方法的其它實(shí)施方案，表面活性劑處理可在單獨(dú)的上游處理步驟中
進(jìn)行。根據(jù)其它方法變化方案，也可便利地在表面活性劑處理以前進(jìn)行用
8堿性溶液第二次處理。
表面活性劑處理步驟和/或用堿性水溶液第二次處理步驟可任選在過(guò) 濾器系統(tǒng)外部在適合的容器如用于酶處理的裝置中，或在將助濾劑重新預(yù) 涂在過(guò)濾器元件上以后通過(guò)流過(guò)過(guò)濾器而進(jìn)行。
用堿性水溶液第一次處理步驟可根據(jù)一個(gè)方法變化方案在接觸濾餅上 進(jìn)行。
根據(jù)其它方法變化方案，用堿性水溶液第 一次處理也可在已從過(guò)濾器 系統(tǒng)中取出的濾餅上進(jìn)行，其濾餅的粒子聯(lián)合分解，并且餅作為含水淤漿 或懸浮液存在。
本發(fā)明方法才艮據(jù)一個(gè)實(shí)施方案以這種方式進(jìn)行酶處理步驟不在接觸 濾餅或?yàn)V料層上就地進(jìn)行，而是將濾餅從過(guò)濾器介質(zhì)中隨粒子聯(lián)合破壞而 取出，并在分離裝置，特別是過(guò)濾器系統(tǒng)外部處理。此分離裝置可例如為 壺或然和其它適合的容器，并優(yōu)選裝配有攪拌器裝置。在酶處理以前，然 后將助濾劑隨粒子聯(lián)合的^t在濾餅中而從過(guò)濾器元件中取出，從過(guò)濾系 統(tǒng)中排出并在分離裝置中處理。根據(jù)此實(shí)施方案，酶處理在固體含量通常 為5-25重量％的助濾劑含水懸浮液或淤漿上進(jìn)行。
在酶處理以后，用表面活性劑處理同樣可在助濾劑的含水淤漿或懸浮
液上進(jìn)行。在此之后，用堿性水溶液第二次處理可在懸浮液或函數(shù)淤漿上， 或作為選擇在預(yù)涂覆濾餅上再次進(jìn)行。
根據(jù)其它方法變化方案，將助濾劑預(yù)涂覆在適合的過(guò)濾器上，并且使 新形成的濾餅經(jīng)受其它處理步驟、表面活性劑處理以及第二次堿性溶液處 理。
根據(jù)可選擇實(shí)施方案，酶處理在接觸濾餅上通過(guò)酶水溶液流過(guò)濾餅或 將酶溶液混入濾餅中并使其發(fā)展而進(jìn)行。優(yōu)選用酶溶液連續(xù)流過(guò)濾餅以確 保它的穩(wěn)定性并防止它從過(guò)濾器元件中掉出。
根據(jù)此可選擇實(shí)施方案，用表面活性劑處理以及用堿性水溶液第二次 處理，如果需要的話每種情況下在洗滌步驟以后，在接觸濾餅上進(jìn)行。
也可在酶處理以后破壞濾餅并在懸浮液或含水淤漿中進(jìn)行表面活性劑 處理和/或第二次堿性溶液處理。
9在接觸濾餅上進(jìn)行的再生步驟可在過(guò)濾器的進(jìn)料側(cè)與濾出液側(cè)之間的 所有壓力差下進(jìn)行，這首先使得能夠流過(guò)濾餅，其次不超過(guò)過(guò)濾器房的壓
力強(qiáng)度。通常此壓力差為l-800kPa。
酶處理以及如果合適的話堿性溶液的第一次和/或第二次處理步驟，以 及分離裝置中的表面活性劑處理通常在大氣壓力下進(jìn)行。還便利的是至少 一個(gè)步驟在超大氣壓力下進(jìn)行。
用于再生的堿性水溶液，以及用于含7jC表面活性劑的溫度可以為5-95。C。
原則上，在流過(guò)的接觸濾餅上進(jìn)行的方法步驟每種情況下可以相互獨(dú) 立地在再使用液體的循環(huán)程序中進(jìn)行，或可以立即拋棄液體。
根據(jù)實(shí)施方案，在用堿性水溶液第一次處理中，拋棄溶液，優(yōu)選完全 拋棄。也可便利地將堿性水溶液至少部分再使用，優(yōu)選提純，并用于循環(huán) 程序中。堿性溶液的再使用對(duì)于經(jīng)濟(jì)和廢物處理方面為意義深遠(yuǎn)的。
優(yōu)選，在各個(gè)洗滌步驟中，相互獨(dú)立地拋棄廢水，優(yōu)選完全拋棄。也 可便利地特別將熱洗滌水至少部分再使用，優(yōu)選提純，并用于循環(huán)程序。 特別熱洗滌水的再使用或再加工對(duì)于廢水處理方面以及能量方面為意義深 遠(yuǎn)的。
酶處理、表面活性劑處理以及用堿性水溶液第二次處理每種情況下有 利地相互獨(dú)立地至少部分在循環(huán)程序中進(jìn)行，以盡可能長(zhǎng)地使用廣泛原料 如酶或表面活性劑，其次以產(chǎn)生盡可能少的廢水。這些活性化合物溶液的 循環(huán)程序另外具有的優(yōu)點(diǎn)是它們各自不必加熱至相應(yīng)溫度并且由此不需要 連續(xù)高能量供給。也可便利地將酶的水溶液、堿性溶液和/或表面活性劑直 接拋棄，特別是在相應(yīng)步驟開(kāi)始時(shí)。特別當(dāng)相應(yīng)酶可以相當(dāng)更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)， 或酶在較低溫度下具有足夠活性時(shí)，這為便利的。
完全再生的助濾劑可保留在過(guò)濾器系統(tǒng)中并立即用于過(guò)濾。也可將再 生的助濾劑從系統(tǒng)中取出并在干燥以后儲(chǔ)存。
取決于啤酒類(lèi)型、未過(guò)濾原料的濁度和負(fù)載，本領(lǐng)域技術(shù)人員可加入 新鮮助濾劑用于預(yù)涂覆，或具有不同粒度的劑量以與改變的固體性能^ 應(yīng)。取決于過(guò)濾和再生裝置，特別是由于泄露導(dǎo)致的助濾劑的系統(tǒng)特殊損失、在洗滌步驟期間穿透或再生步驟期間助濾劑的才幾械破壞，必須后加入 助濾劑以確保隨后過(guò)濾循環(huán)的適當(dāng)運(yùn)行時(shí)間。在這種情況下，可加入來(lái)自 外部的新或預(yù)先再生的，特別是干燥的助濾劑。
在本發(fā)明方法中，每個(gè)循環(huán)可交換和/或補(bǔ)充0-20重量％，優(yōu)選0-10 重量％，特別是0-5重量％助濾劑。這可以為必須的，不是由于不足夠的 提純，而是由于過(guò)濾器和再生系統(tǒng)中助濾劑的損失。在特別實(shí)施方案中， 在總計(jì)至少5，優(yōu)選至少I(mǎi)O個(gè)再生循環(huán)過(guò)程中，不將助濾劑從外部供入。
對(duì)于再生質(zhì)量的重要評(píng)估特征為隨時(shí)間的壓力上升，也就是說(shuō)在再生 以后啤酒過(guò)濾中過(guò)濾器的進(jìn)料與過(guò)濾側(cè)之間的壓力差。 一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán) 地，過(guò)多的壓力提高或壓力提高速率的上升表明助濾劑的不完全再生。在 新鮮產(chǎn)品范圍內(nèi)， 一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)地，約恒定的壓力上升速率表明充分 再生。
未過(guò)濾原料中的濁度負(fù)載通常波動(dòng)并且它對(duì)壓力上升速率具有相當(dāng)大 的影響。此影響可以通過(guò)使用規(guī)范化至標(biāo)準(zhǔn)值的相應(yīng)未過(guò)濾原料濁度使壓 力差規(guī)范化而消除至近似值。
成功再生的其它重要評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為再生材料的過(guò)濾阻力和洗滌阻力。如 果這些值與新鮮產(chǎn)品相比顯著提高并且如果它們證明一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)地 單調(diào)地提高，則同樣必須呈現(xiàn)為不完全再生。
本發(fā)明再生材料的特征在于甚至在重復(fù)再生以后，優(yōu)選在5倍再生以 后，特別是在10倍再生以后，它的過(guò)濾阻力和/或洗滌阻力為 l-10xl012mPas/m2，優(yōu)選2-8xl012mPa s/m2，特別是2-7xl012mPa s/m2。 與通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)方法可實(shí)現(xiàn)的其它阻力相比非常高的再生度由此實(shí) 現(xiàn)，這約相當(dāng)于新助濾劑的質(zhì)量。這種再生度使得可通常再使用和由此非 常經(jīng)濟(jì)和環(huán)境-和資源節(jié)約使用助濾劑。再生材料意指已至少一種用于過(guò)濾 并(^根據(jù)如關(guān)于酵母細(xì)胞數(shù)、預(yù)涂覆、過(guò)濾和再生的實(shí)施例1的條件再 生的無(wú)機(jī)、天然或半合成助濾劑。
本發(fā)明再生材料的其它特征在于在至少一個(gè)過(guò)濾-再生循環(huán)，優(yōu)選3個(gè) 過(guò)濾-再生循環(huán)，特別是5個(gè)以后，它具有三小時(shí)過(guò)濾期間的濁皿范化壓 力差，其為新材料范圍并且為0.02-0.6巴/小時(shí)，優(yōu)選0.02-0.5巴/小時(shí)，特
ii別是0.02-0.4巴/小時(shí)。在這種情況下，濁度規(guī)范化壓力通過(guò)測(cè)量壓力被實(shí)
際未過(guò)濾材料濁度與30EBC(25。-EBC)的標(biāo)準(zhǔn)濁度的商除而計(jì)算。
因此再生材料在第 一次再生以前具有大約與新助濾劑相同的性能。這
的優(yōu)點(diǎn)是低壓力上升速率在過(guò)濾期間實(shí)現(xiàn)并且長(zhǎng)過(guò)濾使用壽命為可能的。 本發(fā)明再生材料優(yōu)選通過(guò)本發(fā)明所述方法生產(chǎn)。 另外，再生材料的全面精微調(diào)查提供評(píng)估再生成功的良好可能性。 因此參考本說(shuō)明書(shū)主題做出獨(dú)立和非獨(dú)立專(zhuān)利權(quán)利要求。 本發(fā)明其它特征產(chǎn)生于下文特別實(shí)施方案、圖和實(shí)施例的描述。在這
種情況下本發(fā)明特征可獨(dú)立地或組合地增補(bǔ)。實(shí)施例用于說(shuō)明和更好地理
解本發(fā)明，并且絕不作為限制。
附圖描述


圖1顯示來(lái)自實(shí)施例1，作為過(guò)濾時(shí)間的函數(shù)的濁度規(guī)范化壓力差(規(guī) 范化至30EBC(25。))，具有如下循環(huán)數(shù)b-1， o2， A-4， o-5，參-6
圖2顯示作為實(shí)施例1的助濾劑再生數(shù)的函數(shù)的過(guò)濾阻力(灰色)和洗 滌阻力(陰影)
圖3顯示實(shí)施例1在第一次過(guò)濾以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖4顯示實(shí)施例1在第一次再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖5顯示實(shí)施例1在第二次再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖6顯示實(shí)施例l在第三次再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖7顯示實(shí)施例l在第四次再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖8顯示實(shí)施例1在第五次再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖9顯示實(shí)施例1在第六次再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖 圖10顯示實(shí)施例2在過(guò)濾以后助濾劑珍珠巖的顯微圖 圖11顯示實(shí)施例2在再生以后助濾劑珍珠巖的顯微圖 圖12顯示實(shí)施例2在過(guò)濾以后助濾劑纖維素的顯微圖 圖13顯示實(shí)施例2在再生以后助濾劑纖維素的顯微圖 圖14顯示實(shí)施例2的助濾劑珍珠巖(l新鮮，2在再生以后)和纖維素(3 新鮮，4在再生以后)的洗滌阻力
圖15顯示實(shí)施例3在過(guò)濾以后助濾劑硅藻土的顯微圖
12圖16顯示實(shí)施例3在再生以后助濾劑硅藻土的顯微圖
圖17顯示實(shí)施例4，作為過(guò)濾時(shí)間的函數(shù)的濁度規(guī)范化壓力差(規(guī)范化
至30EBC(25。))，具有如下循環(huán)數(shù)ol，國(guó)-2， A-3， A-4， 》-5， o醒6
圖18顯示作為實(shí)施例4的助濾劑再生數(shù)的函數(shù)的過(guò)濾阻力(灰色)和洗
滌阻力(陰影)
圖19顯示實(shí)施例4第一次過(guò)濾以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖 圖20顯示實(shí)施例1第一次再生以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖 圖21顯示實(shí)施例4第二次再生以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖 圖22顯示實(shí)施例4第三次再生以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖 圖23顯示實(shí)施例4第四次再生以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖 圖24顯示實(shí)施例4第五次再生以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖 圖25顯示實(shí)施例4第六次再生以后助濾劑硅藻土+纖維素的顯微圖
實(shí)施例
實(shí)施例1
通過(guò)燭型過(guò)濾器的硅藻土過(guò)濾
過(guò)濾使用渾濁的哞酒(Pils)使用燭型過(guò)濾器(燭型過(guò)濾器的間隙寬度 70gm，過(guò)濾器面積0.032m"進(jìn)行。所用助濾劑為不同細(xì)度的硅藻土(來(lái)自 Pall GmbH SeitzSchenk的牌號(hào)DIC、 CBR3和CBL)。 涂覆
使用1500g/m2的預(yù)涂覆(250/0 DIC, 75% CBR3)，在其上以301/h的 體積流率過(guò)濾。 過(guò)濾
每種情況下將啤酒以151/h的體積流率并加入100g/hL硅藻土(25% DIC、 50%CBR3、 25。/。CBL)過(guò)濾約3小時(shí)。未過(guò)濾材料的酵母細(xì)胞數(shù)為 2-2.4 106。 再生
在p卑酒過(guò)濾完成以后，熱水處理通過(guò)用飲用水(85X:)以30 1/h的通量流 過(guò)位于過(guò)濾器上的靜接觸濾餅15分鐘而進(jìn)行。隨后將濾餅用2重量％濃度 的含水NaOH(SSX:)沖洗15分鐘，其中將沖洗液拋棄，隨后在循環(huán)程序中沖洗45分鐘，兩種情況下通量為151/h。其后，用301/h飲用水(5-10。C) 進(jìn)行沖洗以除去系統(tǒng)中殘余體積的NaOH溶液，并冷卻20分鐘。其后進(jìn) 行酶處理，其中在處理以前，將濾餅取出(制成漿并稀釋至約10重量％濃 度的懸浮液)，轉(zhuǎn)移至位于過(guò)濾器外部的攪拌罐并使用檸檬酸將pH調(diào)整至 pH4。在攪拌罐中在pH4和50C下用/3漏l，3-葡聚糖酶(Trenolin Filtro DF ， 來(lái)自Erbsl6h)的水溶液處理120分鐘。酶的量為11U/(EBC.hL)。在酶處理 完成以后，通過(guò)加入NaOH(10。/。濃度)和十二烷J^危酸鈉(SDS， 10%濃度)， 在懸浮液中確立1重量％的NaOH濃度和0.5重量％的SDS濃度并將攪拌 罐中的體系在85C下處理15分鐘。隨后，在循環(huán)程序中以301/h再次將 固體預(yù)涂覆在濾燭上并同樣用飲用水(85。C)以30 1/h首先沖洗15分鐘并隨 后用飲用水(5-l(TC)沖洗約15分鐘。在此程序以后，將再生的材料從過(guò)濾 器系統(tǒng)中取出并臨時(shí)儲(chǔ)存在容器中以進(jìn)行過(guò)濾-再生循環(huán)。
首先顯孩i鏡評(píng)估再生，其次通過(guò)測(cè)定過(guò)濾和洗滌阻力(VDI方針2762， 20'C)評(píng)估。洗滌阻力用50-100g水(20'C)流過(guò)厚度約5-20mm的再生濾餅 而測(cè)定。其它評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為進(jìn)行啤酒過(guò)濾期間壓力上升的時(shí)間期間。實(shí)施例 1的壓力上升曲線可在圖1中看到。進(jìn)行6次過(guò)濾，每次具有中間再生。 再生材料通過(guò)與新鮮產(chǎn)品相比相等或輕微較低的壓力上升區(qū)別，這確保高 再生質(zhì)量。再生材料的過(guò)濾和洗滌阻力(圖2)為1.10"mPas/mZ以下，并且 僅顯示試驗(yàn)相關(guān)變化，但一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)地不連續(xù)提高，這同樣確保成 功再生。同樣施用于再生材料的顯微鏡評(píng)估(圖3-9)。
圖3-9顯示在多個(gè)循環(huán)的成功過(guò)濾并隨后再生以后硅藻土的顯^L圖。 在顯示的6次再生以后，沒(méi)有一個(gè)顯示整個(gè)酵母細(xì)胞或甚至僅顯示其部分。 因此，每種情況下，細(xì)胞溶解完全進(jìn)行并且再生質(zhì)量必須鑒定為非常好。 實(shí)施例2
使用珍珠巖或純纖維素使用實(shí)驗(yàn)室壓力吸濾器過(guò)濾
在下文中，描述再生實(shí)驗(yàn)，每種情況下使用珍珠巖或纖維素。材料在 嘩酒過(guò)濾完成后調(diào)查它們的再生性。所用珍珠巖為Harbolite類(lèi)型(來(lái)自 Lehmann & Voss; 50重量％ Harbolite 300與50重量％ Harbolite 635的 混合物)。所用纖維素來(lái)源于J. Rettenmaier & S6hne(Arbocel BE 600/10)
14公司。類(lèi)型才艮據(jù)哞酒濁度材料相關(guān)的保持力選擇。
下文描述適用于用珍珠巖和用纖維素實(shí)驗(yàn)。首先使用壓力吸濾器
(20ci^過(guò)濾器面積)和儲(chǔ)蓄容器(10L，攪拌)制備負(fù)載有啤酒濁度材料的助濾 劑。在這種情況下，首先將助濾劑的預(yù)涂層預(yù)涂覆在過(guò)濾器介質(zhì)上 (2000g/m2)。隨后將助濾劑與未過(guò)濾的嘩酒(Pils， 8L)在儲(chǔ)蓄容器中相互混 合(助濾劑濃度100g/hL)并隨攪拌通過(guò)裝有預(yù)涂層的吸濾器而過(guò)濾。在這 種情況下壓力差的軌跡(0.1-3.5巴)使得產(chǎn)生大致恒定的濾出液體積流率。 濾出物更清澈。在過(guò)濾完成以后，材料如下再生將負(fù)載的濾餅從吸濾器 中取出并用軟化水(DMW)稀釋使得存在具有約10%固體含量的懸浮液。將
l%NaOH的最終濃度。隨后將懸浮液過(guò)濾(壓力吸濾器，20 112過(guò)濾器面積) 并將產(chǎn)生的濾餅洗滌5次，每次用200ml DMW。其后將餅取出并隨后將 體系用DMW稀釋?zhuān)沟迷俅未嬖诩s10重量％濃度的懸浮液。在加入 11U/(EBC.hL)/3-葡聚糖酶(Trenolin Filtro DF ,來(lái)自Erbsl6h)以后，將懸 浮液在pH4和50"C下發(fā)展2小時(shí)。隨后使用10%濃度SDS和含水50%濃 度NaOH設(shè)定0.5%的SDS濃度和1%的NaOH濃度，并使體系在20-25 。C下發(fā)展15分鐘。隨后使用實(shí)驗(yàn)室壓力吸濾器(見(jiàn)上面)將固體濾出并洗涂 5次，每次用200mlDMW(20-25。C)(流過(guò)洗滌)。顯微鏡評(píng)估未再生的材料 和再生材料。
對(duì)于珍珠巖的再生(圖lO和ll)，顯微圖顯示酵母細(xì)胞和其它雜質(zhì)已成 功除去。
對(duì)于纖維素的再生(圖12和13)，顯微圖同樣顯示酵母細(xì)胞和其它雜質(zhì) 已成功除去。
隨后，才艮據(jù)VDI方針2762測(cè)定相應(yīng)再生材料的過(guò)濾阻力和洗滌阻力 并與未負(fù)載的助濾劑(圖14)比較。結(jié)果顯示起始試樣和再生材料的相應(yīng)洗 滌阻力在測(cè)量精確度限度內(nèi)相同。
因此，基于過(guò)濾性能，可呈現(xiàn)珍珠巖和纖維素二者的成功再生。 實(shí)施例3
借助實(shí)驗(yàn)室壓力吸濾器的硅藻土過(guò)濾實(shí)施例3以與實(shí)施例2類(lèi)似的方式使用實(shí)施例1中才艮告的恥格下的珪 藻土進(jìn)行。酶Cellufood AL 140 ,來(lái)自Bi叩rakt GmbH, Berlin。酶的 量為11U/(EBC.hL)。在再生完成以后，將未改變的硅藻土的過(guò)濾阻力與再 生硅藻土的那些比較
過(guò)濾阻力新鮮9.48 E12mPas/m2
過(guò)濾阻力再生8.62 E12mPas/m2
這與顯孩t鏡分析一起顯示再生的成功(圖15和16)。 實(shí)施例4
使用硅藻土-纖維素混合物借助燭型過(guò)濾器過(guò)濾 實(shí)驗(yàn)程序以與實(shí)施例1類(lèi)似的方式進(jìn)行。
預(yù)涂覆(1500g/m"和器體進(jìn)料(100g/hL)二者使用20.0重量％纖維素 (Arbocd BE600/10，來(lái)自J. Rettenmaier & S6hne)與80.0重量％硅藻土的 混合物。在這種情況下硅藻土部分為25%DIC類(lèi)型、62.5% CBR3類(lèi)型和 12.5% CBL類(lèi)型(實(shí)施例1)。
實(shí)施例4的壓力上升曲線顯示于圖17中。隨中間再生進(jìn)4亍6次過(guò)濾。 每種情況下指定的新鮮產(chǎn)品的量(如開(kāi)始的混合比)為約20%。再生材料的 濁度規(guī)范化壓力提高速率與新鮮產(chǎn)品相比提高，但在0.2巴/小時(shí)最大高度 下可接受。此外，不存在一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)地連續(xù)的壓力提高速率在第 5和第6次過(guò)濾中濁度規(guī)范化壓力升高比第4次過(guò)濾中的低。再生材料的 過(guò)濾和洗滌阻力(圖18)為l'1013mPas/m2。然而，隨著一個(gè)循環(huán)一個(gè)循環(huán)地 提高，提高偏離并且不為線性或冪數(shù)的，如不充分再生方法中的情況。成 功再生還通過(guò)再生材料的顯孩1鏡調(diào)查確定(圖19-25)。
圖19-25顯示在過(guò)濾并隨后再生的1-6次循環(huán)以后珪藻土/纖維素的顯 微圖。
1權(quán)利要求
1.一種再生無(wú)機(jī)、天然和半合成助濾劑的方法，其包括a)使助濾劑經(jīng)受用堿性水溶液第一次處理，b)用酶進(jìn)行處理，c)用表面活性劑進(jìn)行處理，和d)用堿性水溶液進(jìn)行第二次處理，其中步驟c/d可同時(shí)、以先c)后d)或先d)后c)的順序進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述助濾劑為選自硅藻土、珍珠巖、氧化鋁、玻璃、植物顆粒、木纖維和纖維素的至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所述堿性水溶液為氫氧化鈉溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3中任一項(xiàng)的方法，其中所述酶為酵母細(xì)胞溶解酶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述酶為葡聚糖酶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項(xiàng)的方法，其中所ii^面活性劑為陰離子或非離子表面活性劑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)的方法，其中所i^面活性劑為十二烷基硫酸鈉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)的方法，其中所ii^面活性劑為脂肪醇乙氧基化物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)的方法，其中用堿性水溶液第一次處理在濾餅上進(jìn)行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)的方法，其中用堿性水溶液第一次處理在所述助濾劑的含水懸浮液或淤漿上進(jìn)行。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其中酶處理在所述助濾劑的含水淤漿或懸浮液上進(jìn)行。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的方法，其中表面活性劑處理在所述助濾劑的含水懸浮液或淤漿上進(jìn)行。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的方法，其中表面活性劑處理在濾餅上進(jìn)行。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其中用堿性水溶液第二次處理在所述助濾劑的含水懸浮液或淤漿上進(jìn)行。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其中用堿性7K溶液第二次處理在濾餅上進(jìn)行。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的方法，其中用堿性水溶液第二次處理和表面活性劑處理同時(shí)進(jìn)行。
17. 根據(jù)權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的方法，其中用堿性水溶液第二次處理在表面活性劑處理以后進(jìn)行。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中在各個(gè)步驟之間相互獨(dú)立地進(jìn)行優(yōu)選用水的洗滌步驟。
19. 一種通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法得到的再生材料。
20. —種其中再生助濾劑的過(guò)濾和/或洗滌阻力小于10xl012mPa s/m2的再生材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種再生無(wú)機(jī)、天然和半合成助濾劑的方法，所述方法的特征在于助濾劑經(jīng)受用堿性水溶液第一次處理、用酶進(jìn)行處理、用表面活性劑進(jìn)行處理和用堿性水溶液進(jìn)行第二次處理。本發(fā)明還涉及一種提供過(guò)濾和/或洗滌阻力小于10×10¹²mPa·s/m²的再生助濾劑的再生材料。
文檔編號(hào)B01J20/30GK101646490SQ200880008476
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者A·厄爾克, H·J·法伊澤, H·梅費(fèi)爾特, J·克萊斯, J·布羅德森, M·皮耶羅邦, R·拉施穆斯, R·拜爾, R·馬爾, T·佩奇 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司