CZ20031067A3

CZ20031067A3 - Použití polymerů jeho filtrační pomůcky a/nebo stabilizátoru

Info

Publication number: CZ20031067A3
Application number: CZ20031067A
Authority: CZ
Inventors: Christian Drohmann; Helmut Witteler; Axel Sanner; Jürgen Ziehl; De Bantleon Elisa Hamm; Tobias Petsch; Klements Mathauer; Barbara Lebtig
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2001-10-13
Publication date: 2003-11-12
Also published as: TWI302111B; RU2003114421A; US20200346147A1; AU9562001A; DE10051266A1; NZ524947A; DOP2001000279A; UA77164C2; MXPA03002312A; CU23348A3; IL154859A0; JP2004511334A; KR20030068138A; AU2001295620B2; AR031139A1; BR0114621B1; RU2309005C2; ZA200303760B; KR20080052684A; NO20031617L

Description

Tento vynález se týká použití polymerů obsahujících polystyren, jako filtrační pomůcky a/nebo stabilizátoru pro filtraci nebo stabilizaci vodných kapalin a také nových částicových polymerů, které jsou nerozpustné ve vodě a obtížně bobtnatelné.

Dosavadní stav techniky

Separace substancí ze směsí pevné látky a kapaliny pomocí filtrace je významným krokem procesu v mnoha způsobech průmyslové produkce. Pojem filtrační pomůcka zahrnuje řadu produktů, které se používají ve formě objemové, práškové, granulované nebo vlákenné jako pomocný filtrační materiál při filtraci.

Filtrační pomůcky lze použít před začátkem filtrace jako pomocnou filtrační vrstvu (precoat filtr) k filtrační pomůcce [doslovná citace], aby se dosáhlo uvolněnější struktury koláče nebo je lze přidávat kontinuálně k suspenzi, která se má filtrovat.

Známými filtračními přísadami jsou například rozsivkové zeminy, přírodní produkty vznikající kalcinací diatomitu. Hlavními součástmi jsou modifikace amorfního oxidu křemičitého, doprovázené oxidy hliníku, železa a dalších prvků a také jejich křemičité sloučeniny. Perlity jsou kalcinované půdní a vybrané expandované jíly vulkanického původu (rhyolity). Jejich strukturu lze popsat jako listovitou a chemicky jako sodné, draselné a hlinité • t 9 9

9 9 9

9 999· silikáty. Bentonity jsou jílovité minerály, které mají schopnost bobtnání a absorpce.

Filtrační pomůcky mohou během filtrace vytvářet porézní prostředí, které přijímá nečistoty, aby se eliminovaly a usnadňuje výtok kapalné fáze.

Přísady by měly mít zvýšenou porozitu a rovněž by se neměly deformovat za působení tlaku. Navíc by tyto látky měly být chemicky inertní a snadno obnovitelné.

Pro filtrování piva se v současnosti používají převážně filtry s pomocným filtračním prostředkem, kterým je křemelina a hluboké filtry. Při filtraci s pomocnou vrstvou se před začátkem filtrace na povrch podložky (látky filtru) aplikuje pomocná vrstva, kterou je křemelina. Poté, co se tato pomocná vrstva aplikuje, přidá se směs jemné a hrubé křemeliny do piva, které se má filtrovat (přítoku filtru). Při produkci piva je třeba očekávat, že spotřeba křemeliny bude od 150 do 200 g na 100 litrů piva. Křemelina je zejména vyzkoušena pro filtraci s pomocnou vrstvou pro svůj vysoký objem, nízkou sypnou hmotnost, vysokou absorpční kapacitu a velkou specifickou plochu povrchu.

Nevýhodou použití křemeliny je to, že po mnoha hodinách filtračních operací se její účinnost vyčerpá v důsledku toho, že zadržuje pevné materiály a musí se odstranit z povrchů filtrační podložky a nahradit.

Výměna vyčerpané křemeliny je v důsledku zákonných předpisů možná pouze s velkými obtížemi a za značných nákladů. Pokusy regenerovat křemelinu, která je nepoužitelná jako filtrační materiál, se v praxi ukázaly být

0 0 0·· neproveditelnými. Navíc byla křemelina po určitý čas předmětem diskuze pro svoji možnou karcinogenní aktivitu.

Odstranění látek, které způsobují zákal, jako jsou rozpuštěné polyfenoly nebo proteiny, je důležitý procesní krok v mnoha způsobech produkce nápojů, protože odstranění těchto látek vede k delší době použitelnosti nápojů.

Nápoje mohou být stabilizovány přidáním látek, které váží nebo srážejí látky, vytvářející zákal nebo je jinak odstraňují z media vhodným způsobem. Tyto látky zahrnují například silikagel, který váže nebo sráží proteiny nebo polyvinylpyrrolidon, který váže nebo sráží polyfenoly.

Filtrační pomůcky a stabilizátory se dříve používaly odděleně nebo společně. V prvním případě to však znamená zvýšené nároky na vybavení a v druhém případě je navíc problémem společné použití v případě látek dříve používaných, kde není možné regulovat absorpci.

EP 351 363 popisuje vysoce příčně zesítěné polyvinylpolypyrrolidony (PVPP) jako stabilizátory a filtrační pomůcky. Kde je však použitý polyvinylpyrrolidon samotný, je obtížné upravit absorpci.

US 4 344 846 popisuje způsob filtrace s pomocnou vrstvou, která používá filtrační pomůcku založenou na expandovaném polystyrenu.

WO 96/35497 popisuje regenerovatelné filtrační pomůcky pro filtraci kapalného media, zejména piva, která zahrnuje granule syntetických nebo přírodních polymerů, které vytvářejí filtrační koláč, který má porozitu mezi 0,3 a 0,5.

• 9

9 9 9 9 • · 9 · · ·»*♦·· «

9*9 · · 9 9 9 9

9999 99 f9 99 99

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je poskytnout filtrační pomůcku a stabilizátor, kterou lze použít místo křemeliny při filtraci nebo stabilizaci vodných kapalin, zejména při produkci piva a nápojů. Měla by být použitelná jak samostatně jako filtrační pomůcka, tak jako stabilizátor, stejně jako pro obě tyto funkce současně. Měla by být nerozpustná a obtížně bobtnatelná, chemicky inertní a s velkou plochou povrchu a měla by být snadno produkovatelná za vhodnou reakční dobu. Navíc by měla umožňovat nastavení absorpce cíleným způsobem a měla by být regenerovatelná.

Původci zjistili, že tohoto cíle lze dosáhnout podle tohoto vynálezu filtrační pomůckou, obsahující polystyren a nejméně jednu další přísadu.

Tento vynález se týká použití polymerů, obsahujících

a) 20 až 95 % hmotnostních polystyrenu,

b) 80 až 5 % hmotnostních nejméně jedné další látky zvolené ze skupiny sestávající ze silikátů, uhličitanů, oxidů, silikagelu, křemeliny, rozsivkové zeminy, jiných polymerů nebo jejich směsí, jako filtrační pomůcky a/nebo stabilizátoru pro filtraci a/nebo stabilizaci vodných kapalin.

Tento vynález se dále týká způsobu filtrace a/nebo stabilizace vodné kapaliny, který zahrnuje použití polymeru

9 9 99 9

9·· 9 9 9 9 9 9 9 _ · 9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 — O “ · 9 · · ' · 9 9 9 · · ···· 99 99 9 ♦ 99 jako filtrační pomůcky nebo stabilizátoru, přičemž polymer obsahuje

a) 20 až 95 % hmotnostních polystyrenu,

b) 80 až 5 % hmotnostních nejméně jedné další látky zvolené ze skupiny sestávající ze silikátů, uhličitanů, oxidů, silikagelu, křemeliny, rozsivkové zeminy, jiných polymerů nebo jejich směsí.

Způsob lze uskutečnit tak, že v každém případě dojde pouze k filtraci nebo stabilizaci vodného media nebo kromě filtrace dojde k současné stabilizaci. Výhodně kromě filtrace dojde také ke stabilizaci.

Během filtrace se výhodně používá způsob filtrace s pomocnou vrstvou.

Tento vynález se také týká polymeru, který obsahuje

a) 20 až 95 % hmotnostních polystyrenu,

b) 80 až 5 % hmotnostních příčně zesítěného polyvinylpolypyrrolidonu (PVPP) s dalšími přísadami nebo bez nich.

Tento vynález se také týká jeho použití jako filtrační pomůcky a/nebo stabilizátoru a způsobu její přípravy.

Překvapivě se může upravit cíleným způsobem absorpce například složek, způsobujících zákal u nápojů, pomocí polymerů podle tohoto vynálezu.

Pokud se, například u piva, úplně odstraní polyfenoly ·· ·9 94 99

9 9 9 · 9 · « · 9 9 _r · · · · 9 9 99 9 » 9 9 9 “θ’·“ 999 9999999

9999 99 99 99 99 v něm přítomné, pivo rovněž ztrácí tímto způsobem své chutové součásti.

Další výhodou použití polymerů podle tohoto vynálezu je jejich regenerovatelnost.

Pro účely tohoto vynálezu jsou polystyrénové deriváty, označené pod písmenem (a), polystyreny, které mohou být nesubstituované nebo substituované organickými radikály, jako je alkyl, aryl, alkaryl, cykloalkyl nebo alkoxyl a/nebo mohou být substituovány funkčními skupinami, jako jsou bazické skupiny, například aminoskupiny, zbytky kyselin, například skupiny sulfonových kyselin, nebo jejich konjugáty, například amoniové skupiny, sufonáty, karboxyláty, které mohou být na aromatickém styrenovém kruhu nebo na organických radikálech.

Pro účely tohoto vynálezu je pojem polystyreny používán ve významu celé skupiny polymerů styrenu, jak popsal A. Echte, Handbuch der technischen Polymerchemie (Příručka chemie průmyslových polymerů), VCH, Weinheim (1993). Tato definice zahrnuje skupinu termoplastických materiálů: homopolystyren, kopolymery styrenu, zejména s akrylnitrilem, ale také s anhydridem kyseliny maleinové, methylmetakrylát a podobné komonomery a jejich modifikované deriváty vytvrzené kaučuky.

Polystyreny (a) jsou používány v kontextu tohoto vynálezu v množstvích 20 až 95 % hmotnostních, výhodně 40 až 90 % hmotnostních, zvláště výhodně 60 až 90 % hmotnostních vztaženo na celkového množství filtrační pomůcky.

Pro účely tohoto vynálezu jsou uhličitany uvedené pod ·· ···4 • 4

4 4 · · 444444 4 4

444 4 4 4 4444

4444 44 44 44 44 (b) uhličitany alkalických kovů nebo uhličitany kovů alkalických zemin, hydrogenuhličitany alkalických kovů nebo hydrogenuhličitany kovů alkalických zemin, výhodně uhličitan vápenatý, hydrogenuhličitan sodný nebo hydrogenuhličitan draselný. Oxidy jsou oxidy nebo směsi podskupiny 4 nebo hlavní skupiny 3 periodické tabulky prvků, výhodně oxid titaničitý nebo oxid hlinitý.

Silikáty jsou různé přírodní a syntetické silikáty, které nejsou výslovně uvedeny výše. Tyto silikáty také zahrnují smíšené silikáty, jako jsou aluminosilikáty nebo jiné zeolity.

Jiné použité polymery uvedené pod (b) jsou výhodně polyamidy nebo příčně zesítěné polyvinyllaktamy a/nebo polyvinylaminy. Polyvinyllaktamy a/nebo polyvinylaminy výhodně použité jsou: polyvinylpyrrolidon, polyvinylpiperidon, polyvinylkaprolaktam, polyvinylimidazol, polyvinyl-2-methylimidazol, polyvinyl-4-methylimidazol, polyvinylformamid. Zvláště výhodně je použit vysoce příčně zesítěný polyvinylpolypyrrolidon, který lze například získat pod ochrannou známkou Divergan^R F.

Ten se obvykle získá způsobem, který se nazývá polymerace na způsob pražené kukuřice (popcorn polymerization). To je způsob polymerace, ve kterém se rostoucí polymerové řetěze příčně navzájem zesíbují. To se může uskutečnit v přítomnosti nebo v nepřítomnosti příčně šíbujícího činidla.

Příčně šíbující činidla jsou sloučeniny, které obsahují nejméně dvě ethylenově nenasycené nekonjugované dvojné vazby v molekule. Výhodná příčně šíbující činidla

9 999 9 _ Q __ ···♦♦· ··· · · · ·

O · 9 · 9 9 9 9 9 9 9 ···· ·· ·· 99 99 jsou divinylbenzen, N,N'-divinylethylenmočovina,

N,N'-divinylpropylmočovina, alkylenbisakrylamidy, alkylenglykoldi(meth)akryláty.

Konečný produkt polymerace na způsob pražené kukuřice (popcorn polymerization) je pěnový, na povrchu ztvrdlý, granulovitý polymer, který má strukturu podobnou květáku. Z důvodu jejich obecně vysokého stupně příčného zesítění jsou polymery na způsob pražené kukuřice obecně nerozpustné a obtížně bobtnatelné.

Přísady uvedené pod (b) mohou být přítomny ve filtrační pomůcce buď samotné nebo jinak ve směsích.

Přísady používané samostatně jsou výhodně příčně zesítěný polyvinylpyrrolidon, oxid titaničitý, hydrogenuhličitan draselný, hydrogenuhličitan sodný, uhličitan vápenatý, silikagel, křemelina, rozsivková zemina nebo bentonit.

Výhodně se používají směsi příčně zesítěného polyvinylpolypyrrolidonu (PVPP) s oxidem titaničitým, hydrogenuhličítaném sodným, hydrogenuhličitanem draselným, uhličitanem vápenatým, silikagelem, křemelinou, rozsivkovou zeminou nebo bentonitem nebo směsmi hydrogenuhličítanu sodného nebo hydrogenuhličitanu draselného s uhličitanem vápenatým, oxidem titaničitým, silikagelem, křemelinou, rozsivkovou zeminou nebo bentonitem nebo jiné směsi oxidu titaničitého s hydrogenuhličitanem sodným, hydrogenuhličitanem draselným, uhličitanem vápenatým, silikagelem, křemelinou, rozsivkovou zeminou nebo bentonitem. Příčně zesítěný polyvinylpolypyrrolidon se používá zvláště výhodně.

Polystyreny se mohou připravit způsoby, které jsou známé samy o sobě. Takové způsoby popsal například A. Echte v Handbuch der technischen Polymerchemie (Příručka chemie • 9 ·· • · · 9

9· 9 99 9

průmyslových polymerů), VCH, Weinheim, (1993).

Aby se vytvářely prášky polymeru, smíchá se v extruderu polystyren a nejméně jedna další látka.

Smíchání spočívá obecně ve smísení polymeru s nejméně jednou přísadou (Der Doppelschneckextruder: Grundlagen- und Anwendungsgebiete (Dvoušroubový extruder: Principy a oblasti využití), vydal VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik

- Důsseldorf: VDI-Verlag (1995), kapitola 7 a Aufbereiten von Polymeren mít neuartigen Eigenschaften (Smíchávání polymerů majících nové vlastnosti), vydal VDI-Gesellschaft Kunststofftechnik - Důsseldorf: VDI-Verlag (1995), str. 135 a násl.). Smíchávání polymerů plněním a vyztužením se provádí například v případě polyolefinů a polystyrenu pro specifické zlepšení vlastností a ke snížení nákladů na výrobu. Plniva mohou být rozlišena podle geometrie jejich částic a podle jejich poměrů. Pokud je hodnota nižší než 10, je látka čisté plnivo a vyztužení se obvykle dosáhne pouze při vyšších hodnotách. Tento účinek může být dosažen vyztužením za působení výrazných adhezivními sil mezi přísadou a polymerem. Plnivy, která se často používají, jsou uhličitan vápenatý (křída) a mastek. Z důvodů svého schválení pro použití v potravinách je také polypropylen plněný uhličitanem vápenatým široce používán pro balení potravin (injekční odlévání, formování teplem). Kromě toho je plnění polypropylenu pilinami popsáno u folií, které se používají při konstrukci automobilů. Dalšími obvyklými plnivy jsou sklo (například u kuliček), azbest, silikáty (například wollastonit), slída, třísky a grafit. Obvyklý obsah plniva je 20 až 80 % hmotnostních, ale může být až 95 %. Vyztužení termoplastů vlákennými látkami zvyšuje mechanické vlastnosti, zejména tuhost a tvrdost plastů.

• · · 4» 4 • · · · • · · · · ······ · · • · · ·· · ···· ·· ···· ·· ·· ·« ··

Obvykle používaná vlákna jsou skleněná vlákna, uhlíková vlákna, ocelová vlákna a aramidová vlákna. Smícháním a zpracováním směsi nejméně dvou plastických hmot se získají polymery, které mají odlišný profil vlastností. Směsi mohou být homogenní, heterogenní nebo částečně nebo omezeně kompatibilní.

Ve všech případech je výhodné použití extruderů, zejména dvoušroubovitých extruderů. Navíc jsou však používána také spolu-hnětecí zařízení.

Obvykle dochází během extrudování ke změnám teploty a tlaku, které kromě čistě fyzikálního smísení mohou umožnit chemickou reakci, tedy chemickou přeměnu použitých složek.

Pro účely tohoto vynálezu je reakce proces, ve kterém nejméně dvě látky spolu navzájem reagují fyzikálně a/nebo chemicky.

Reakce se také může uskutečnit cestou obvyklých způsobů pro termoplasty, zejména smísením, dispergováním, plněním, vyztužením, smícháváním, odplynováním a reaktivním slučováním pomocí válcování, hnětení, odlévání, sintrování, stlačování, smíchávání, kalandrování, extrudování nebo kombinací těchto způsobů. Polymerické prásky jsou však výhodně smíchávány v extruderu.

Pro účely tohoto vynálezu filtrace spočívá ve vedení suspenze sestávající z nespojité fáze (dispergované látky) a spojité fáze (disperzního media) přes porézní filtrační medium. Během této operace se ukládají pevné částice na filtračním mediu a filtrovaná kapalina (filtrát) opouští filtrační medium v čistém stavu. Externí silou, která působí

- 11 • · • · • · · « · ·

k překonání odporu vůči toku, je použitý rozdíl tlaku.

Při filtrační operaci lze pozorovat v zásadě odlišné mechanismy separace pevných látek. V zásadě jsou to povrchová filtrace nebo filtrace na filtračním koláči, hluboká filtrace a screeningová filtrace. Často zahrnuje filtrace kombinaci nejméně dvou způsobů.

V případě povrchové filtrace nebo filtrace na filtračním koláči se pro filtraci nápojů používají filtry s pomocnou vrstvou v různých provedeních (Kunze, Wolfgang, Technologie Brauer und Málzer, 7. vydání, (1994), str.

372). Všechny systémy s pomocnou vrstvou vycházejí ze skutečnosti, že pevné látky přítomné v kapalině, která má být filtrována a také pevné látky, které se záměrně přidají (filtrační pomůcky) se zachytí filtračním mediem, následkem čehož narůstá filtrační koláč. Suspenze musí protéci během filtrace přes filtrační koláč. Filtrace tohoto typu se také nazývá filtrace s pomocnou vrstvou.

Kapaliny, které mají být filtrovány a/nebo stabilizovány podle tohoto vynálezu, jsou ovocné šťávy nebo fermentované nápoje, jako je víno nebo pivo. Zejména se způsob podle tohoto vynálezu používá pro filtraci a/nebo stabilizaci piva.

Filtrační pomůcky a stabilizátory připravené podle tohoto vynálezu se odlišují vysokou smáčivostí vodou a stálou průtokovou rychlostí současně s dobrou filtrační aktivitou.

Filtrační pomůcky se rozetřou po procesu smíchání způsoby peletizace, drcení a/nebo rozemletí, výhodně po sobě ·· ···· ·· ·» 4« • · · * · · · · * · · — ····»· ··· · · · . • · · ·· · ···· • · · · ♦ · ·· ·· ·· ·· jdoucí peletizací a rozemletím. Při profilu teploty procesu rozemletí za studená může v konečném produktu zůstat voda.

Výsledné prášky mají průměrnou velikost částic od 1 do 1000 μιη, výhodně od 2 do 200 gm. Mají pravidelnou nebo nepravidelnou strukturu, která může být sferoidní nebo nesferoidní. Výsledné prášky jsou však výhodně nesferoidní.

Příklady uvedené dále jsou zaměřeny na podrobnější popis tohoto vynálezu, ale neomezují jeho rozsah.

Příklady provedení vynálezu

A) Produkce polymerních prášků

Polystyren a nejméně jedna další látka (celkové množství přibližně 10 kg) se smícají v extruderu. Extrudát se ochladí na vodné lázni a peletizuje. Výsledné pelety se rozetřou v nárazovém diskovém mlýně a podrobí screeningu za použití rotačního vibračního síta.

Poměry hmotností, ve kterých se polystyren a příslušné přísady (látka 1, kde je to vhodné, také látka 2) smíchají, jsou uvedeny v tabulce dále. Identifikace vzorku je uvedena v závorkách za poměrem hmotnosti.

φφ φφφφ ·· ·α ·· ** • · · * * φ · · • » φ · · · · • · · · * φ ··· φφφ · · · • φ φφφφ φ· «·

Γ	1 ό. 1 1 L	Látka 1	Látka 2	π-— j Poměr PS : látka 1 \| (kde je to vhodné: látka 1	1 2)\|
	1 1 1 1 (	křemelina	-	n \| 20:80 (la), 50:50 (lb), \| 80:20 (lc), 90:10 (ld) \|
	1 2 ! 1	uhličitan vápenatý	-	1 \| 40:60 (2a), 60:40 (2b), \| 70:30 (2c), 80:20 (2d) I
	1 ³ 1 1 L	oxid titaničitý	-	1 \| 50:50 (3a), 60:40 (3b), \| 70:30 (3c), 80:20 (3d) \|
	1 4 I 1 1 L	PVPP		1 \| 20:80 (4a), 40:60 (4b), \| 60:40 (4c), 70:30 (4d), \| 80:30 (le), 90:10 (4f) I
	I ⁵ 1 1 1 (	hydrogen- uhličitan sodný		1 \| 90:10 (5a), 95:5 (5b), \| 98:2 (5c), 99:1 (5d) 1 I
	I 6 1 1 L	silikagel	-	1 \| 50:50 (6a), 60:40 (6b), \| 80:20 (6c), 90:10 (6d) \|
	1 7 \| 1 1	bentonit	-	1 \| 50:50 (7a), 60:40 (7b) \| 70:30 (7c), 80:20 (7d) I
L	1 8 1 1 L	PVPP	oxid titaničitý	1 \| 50:40:10 (8a), \| 70:20:10 (8b) J	1

*+ • · » · • a a • a a >

• « · a a a » ♦ a «· a* a · · « • a · · a a aaa ·* a • a ta ·< aaa a a • a · a a a a a a • a ar a· aa

1- 1 θ.	Ί- \| Látka 1 i I	1 \| Látka 1 ²	1 \| Poměr \| (kde j e	PS : látka to vhodné:	1 ¹ 1 látka 2) \|
1 ⁹	1 \| pvpp	\| hydrogen-	\| 50:45:5	(9a) ,
	1	\| uhličitan	\| 80:18:2	(9b)
	1 I	\| sodný
\| io	7 \| pvpp	\| uhličitan	\| 50:40:10	(10a),
	1 I	\| vápenatý	j 70:20:10	(10b)
\| li	i \| pvpp	\| křemelina	\| 40:40:20	(Ha),
	1		\| 60:20:20	(11b),
	1 I		\| 70:20:10	(llc)
1 12	7 \| pvpp	\| silikagel	\| 70:25:5	(12a),
	1 I		\| 70:28:2	(12b)
\| 13	7 \|uhličitan	j hydrogen-	\| 70:25:5	(13a),
	\|vápenatý	\| uhličitan	\| 80:18:2	(13b)
	1 I	\| sodný
\| 14	7 \|uhličitan	) křemelina	\| 60:20:20	(14a),
	\|vápenatý 1		\| 80:10:10	(14b)
1 15	7 \|uhličitan	\| silikagel	\| 70:20:10	(15a),
	\|vápenatý I		\| 80:15:5	(15b)
1¹⁶	7 \| oxid	\| hydrogen-	\| 75:20:5	(16a),
	\|titaničitý	\| uhličitan	\| 78:20:2	(16b)
1	1 1	\| sodný 1	J		_1

• · « · • · *t« ··«· · · · * ·· · • · · · · ····*· · 9 ··· · · · ♦··.· ·· ···« 99 99 ·* ··

1 1 č.	T Γ \| Látka \| 1 1 1 1 I	Látka 2	1 \| Poměr PS : látka 1	1 2)1
j (kde j e I	to vhodné:	látka
1 17	1 1 \|oxid \| \|titaničitý \| I 1	křemelina	1 \| 70:20:10 \| 80:10:10 I	(17a), (17b)
\| 18 1	ΊΓ \|oxid \| \|titaničitý \| J_L	silikagel	1 \| 70:20:10 \| 80:15:15 J	(18a), (18b)	1

V tabulce:

PS: polystyren 486M, BASF AG, křemelina: křemelina, Merck, CAS č. 68855-54-9, uhličitan vápenatý: uhličitan vápenatý (vysrážený, vysoká čistota) Merck, CAS ó. 471-34-1, oxid titaničitý: oxid titaničitý (menší než 0,043 mm, 99%), Aldrich, CAS č. 1317-70-0,

PVPP: Divergan F, BASF, CAS č. 9003-39-8, hydrogenuhličitan sodný: hydrogenuhličitan sodný (vysoká čistota), Merck, CAS č. 144-55-8, silikagel: silikagel, Merck, CAS č. 63231-67-4, bentonit: bentonit, Aldrich

B) Aplikační testy

a) Sedimentace ve vodě

Pro použití při filtraci s pomocnou vrstvou je výhodná sedimentace materiálu, se kterým se počítá jako s filtrační pomůckou, v příslušné kapalině, která má být filtrována • · • · • · · o a/nebo kapalině použité pro aplikaci pomocné vrstvy (obvykle voda). Vhodným testem je sedimentační chování ve vodě.

1 Γ \| Materiál \| I I	1 Sedimentace ve vodě \| \|
1 1 \| křemelina¹ \| 1 I	1 ano \| I
1 1 \| polystyren¹ \| I I	1 ne \| 1
1 1 \| materiál la \| I I	1 ano \| 1
1 1 \| materiál lc \| I I	1 ano \|
1 1 \| materiál 2a \| I I	ano \|
1 1 \| materiál 2d \| I 1	ne \|
1 1 \| materiál 3a \| I I	ano \|
1 1 \| materiál 3d \| I I	ne \|
1 1 \| materiál 4a \| I I	ano \|
1 1 \| materiál 4c \| 1 1	ano \| 1
1 1 \| materiál 4e \| I I	1 ano \|
1 1 \| materiál 5a \| I I	ano \|
1 1 \| materiál 5c \| 1_L	ne \| _1

• · • ·· ·

Γ	Materiál	1 1 I	Sedimentace ve vodě	Π
	materiál	1 6a \| I	ano
	materiál	1 6c \| 1	ano
	materiál	1 7b \| I	ano	!
	materiál	1 8a \| I	ano
	materiál	1 9b \|	ano	1
	materiál	1 10b \| I	ano
	materiál	1 11a \| I	ano
	materiál	1 12a \| I	ano	!
	materiál	1 13b \| I	ano
	materiál	1 14a \| I	ano
	materiál	1 15b \| I	ano
	materiál	1 16b \| I	ano
	materiál	1 17b \| I	ano
L	materiál	1 18b \| L	ano

1) srovnávací příklad • · • 9

9 9 9 9 9 9

9 99999 9 9

9 9 9 9 9 9

99 99 99

b) Filtrace roztoku o standardním zákalu

Filtrační působení se hodnotí při filtraci s pomocnou vrstvou na základě vyjasnění roztoku o standardním zákalu, kterým je roztok formazinu o definovaném zákalu, známý odborníkovi v oboru pro charakterizaci filtračních pomůcek v nápojovém průmyslu.

Kriteria pro dobré výsledky testů jsou stálost výtokové rychlosti a tlak na pomocné vrstvě a filtrační působení, tedy jasnost filtrátu:

tlak na pomocné vrstvě na vtoku a výtoku filtru má v případě dobrého průtoku filtrem stejnou hodnotu, tedy filtr se neucpává. Zákal se určuje standardním EBC testem (European Brewery Convention). Kapalina se posuzuje jako čistá, když hodnoty EBC zákalu jsou nižší než 1.

Studie dále jsou popsány na vzorcích polymeru popsaných v části A. V tom případě se výhodně použije rozemletá frakce, která má velikost částic menší než 100 μπι.

V tabulce, která je prezentována dále, jsou uvedeny hodnoty po průchodu objemu 5 litrů, 10 litrů a 15 litrů pro zvolené vzorky.

Filtrační působení a průtok přes filtr • ·

1 1 Vzorek	1 \| lc	1-Γ 1 4d I 1 I	8b	i- \| 9b 1	1 1 1 10b 1 I I
1EBC turbidita¹)²) po		1 1 1 1		1 1	i 1 1 1
jprůchodu objemu	s \|	1 1		1 I	1 1 1 1
\| 5 1	1 1 2,37	1 1,35 I J_L	1,65	1 \|l,59 \|	1 1 \|l,42 \| I 1
j 10 1	1 1,38	1 1 1 1,19 1 I I	1,18	1 \|l,23 I	Ί1 \|l,07 1 I 1
115 1	1 1 0,95 _	1 1 1 0,86 I \| \|	0,92	\|0,98 I	Ί 1 \|θ,83 \| I I
\|průtoková rychlost	1 1 40⁴)	\| 40⁴^ I	40⁴)	1 \| 40⁴	1 1 \|40⁴^ I
I(l.h^-1)	1 I	i 1 1 1		1 I	1 1
\|tlak na pomocné	1	1 1 1 1		1 1	i 1 1 1
\|vrstvě⁵^ (kPa)	I	\| j		1	1 I
\|(na vtoku/výtoku z	\|150⁴)/\|150⁴^/\|	150⁴)/	\|150⁴)/	\|150⁴)/\|
\|filtru) 1	\|150⁴) l	\|l50⁴) I J_L	150⁴)	\|150⁴) 1	\|l50⁴) I J_1

1, \|Vzorek \| I 1	11C	12b	1 \| 13a	1- \| 14b I	“1-1 \| 15b I I 1
\|EBC turbidita¹)²) po \|průchodu objemu	i 1 1 \|	_		1	i 1 1	Ί\| 1 1 1 1
\| 5 1	1 1 i J	,12	1,05	1 1,34 I	1 0,95 I	π 1 \|0,85 \| I I
\| ío i	1 1 0 \|	,84	0,76	1 1 1,13	1 1 0,76 I	Η 1 \|0,69 \| I I
\| 15 1 1	1 1 o J	,62 _	0,57	\| 0,86 1	1 1 0,51 1	Π 1 \|0,47 \| 1_1

• ·

9 9 • · *· 9 999

Vzorek _	-1- \| llc	1- \| 12b	13a	1 \| 14b 1	1 15b I 1 1
průtoková rychlost	\| 40⁴)	\| 40⁴)	40⁴)	1 \| 40⁴ )	T 1 \|40⁴) I
\|(1.h“¹)	1 I	1 I		1 I	1 1 1 1
tlak na pomocné	1 1	1		1 1	Ί-1 1 1
vrstvě⁵^ (kPa)	1			1	\| I
(na vtoku/výtoku z	\|150⁴)/	\|150⁴)/	150⁴ )	/\|150⁴)/	\|150⁴)/\|
filtru) I_	1150⁴) 1	\|150⁴ ) J	150⁴ )	\|150⁴) L	\|l50⁴) I J 1

1 Vzorek	—i- \| 16b I	T- \| 17a	1-1 1 18a 1 I 1
EBC turbidita¹)²) po	1 1		j 1 1 1
průchodu objemu	1 1		1 1 I 1
5 1	1 \| 0,86 1	i 0,75	Ί 1 \|0,72 \| I 1
10 1	1 1 0,78 I	1 0,71	Ί 1 \|θ,56 \| I I
15 1	1 I 0,51	\| 0,46	11 \|θ,39 \| I I
průtoková rychlost	\| 40⁴)	\| 40⁴)	1 1 \|40⁴) I
(l.h^-1)	1 I		1 1 I I
tlak na pomocné	1 1		11
vrstvě⁵) (kPa)	1		1 1
(na vtoku/výtoku z	\|150⁴ )/	\|150⁴)/	\|l50⁴)/ I
filtru)	\|150⁴) 1	\|150⁴) 1	\|l50⁴) J 1

• ·

- 21 «· ··· ·

Ί i ^χ' EBC: European Brewery Convention ²) hodnota 0, tedy hodnota roztoku o standardním zákalu je 20 EBC ³) průtoková rychlost bez filtrační pomůcky je 40 l.h“¹měřená hodnota je stálá během celé doby filtrace ⁵) tlak čisté kapaliny na pomocné vrstvě, tedy bez filtrační pomůcky, je 150 kPa

Stabilizační pokusy uvedené dále se uskutečňují u zvolených příkladů. Pro ně jsou použity následující detailní kroky:

Před analýzami se z piva odstraní plyny mícháním (dekarbonace piva). Rychlost rotace magnetického míchadla je nutno zvolit tak, aby se do piva nedostával žádný atmosferický kyslík.

Adsorpční kapacita PVPP

Hmotnost 20 až 100 mg PVPP (vztaženo na suchou látku). Přidání 200 ml dekarbonovaného piva.

Kontaktní čas během míchání je přesně 5 min.

Odfiltrování přes skleněnou fritu.

Použití filtrátu pro určení taninů a anthokyanogenů.

Pivo s nulovou hodnotou - (slepá hodnota) podle toho bez přidání PVPP.

Postup pokusu

Způsob určení anthokyanogenů

Harris G., Ricketts R. W., Studies on non-biological «4 ·· • · ··· ·

haze..., J. Inst. Brew., 65, 331 až 333 (1959), MEBAK, Brautechn. Analysenmethoden (Metody várkové analýzy), sv.

II, 3. vydání, 171 až 172 (1993), metoda upravena podle rozhodnutí MEBAK ze dne 22. dubna 1999.

Anthokyanogeny se určí fotometricky přeměnou na červené anthokyanidiny pomocí horké kyseliny chlorovodíkové.

Způsob určení taninů

Tannometr, Pfeuffer (titrace zákalu)

Obsah taninu v pivu se určí polyvinylpyrrolidonem. Sloučeniny podobné proteinům se přidají do taninů cestou vodíkových můstků. Výsledkem je vznik zákalu z důvodu tvorby komplexů. V tannometru se měří zákal jako funkce množství přidaného PVP. Výsledek udává obsah taninu v mg PVP na 1 piva.

Adsorpční kapacita PVPP (%) je uvedena pomocí hodnot taninu.

		1 \|anthokyanogeny (mg/1) J	1 1 1	1 taniny (PVP/mg/1)\|
\|pivo s nulovou	1 1	1 1
\|hodnotou		\| 103,75 I	1 L	51,56 \|
\|25 g/hl př.	4c	1 \| 75,88 _	1 1 1	41,3 \|
\|50 g/hl př.	4c	1 \| 84,15 )	1 1 1	43,92 \|
\|75 g/hl př.	4c	\| 68,97 J	1 1	30,99 \| _1

• ·

··

		anthokyanogeny (mg/1)	1 \|taniny I .......	1 (PVP/mg/1)\| I
100 g/hl	př. 4c ...	66,89	1 \| 22 J	1 -7 \| 1
125 g/hl	př. 4c	58,58	1 \| 23 1	1 ,55 \| I
Divergan 1__	F 25 g/hl	45,29 _	1 1 15 1	1 ,13 \| __1

11 1 1^ar I I	tthokyanogeny (mg/1'	I ------------Ί \|taniny (PVP/mg/1)\| i_i
\|pivo s nulovou ) \|hodnotou \| I I	85,43	1 1 1 1 \| 45,08 I
i--1 \|25 g/hl př. 4d ( I 1	81,26	1 I 1 43,31 I I I
1 1 \|50 g/hl př. 4d \| 1 1	75,99	1 1 1 36,31 \|
\|75 g/hl př. 4d j I I	71,24	1 I \| 33,17 \| 1 1
\| \| \|100 g/hl př. 4d \| 1 1	75,64	1 1 \| 30,85 \|
1 1 \|125 g/hl př. 4d \| I 1	70,23	1 1 \| 31,18 \| 1 1
\|Divergan F 25 g/hl\| 1_I	41,32	1 1 1 16,32 \| 1 1

- 24 (upravená strana) • · · ·· ······ « 4

4 4 4 4 4 4 4 4 4

9 444 9 i · 4 9 ·· 9 4

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Použití směsi, která obsahuje

a) 20 až 95 % hmotnostních polystyrenu,

b) 80 až 5 % hmotnostních příčně sítěného polyvinylpolypyrrolidonu (PVPP) a popřípadě dále přidané látky, jako filtrační pomůcky a/nebo stabilizátoru pro filtraci a/nebo stabilizaci vodné kapaliny.
2. Použití směsi podle nároku 1, kde při přidání pro filtraci současně dochází ke stabilizaci vodné kapaliny.
3. Použití směsi buď podle nároku 1 nebo nároku 2, kde je další látka, uvedená pod písmenem (b), zvolena ze souboru vybraného z uhličitanů alkalických kovů nebo uhličitanů kovů alkalických zemin, hydrogenuhličitanů alkalických kovů nebo hydrogenuhličitanů kovů alkalických zemin, oxidů nebo směsných oxidů podskupiny 4 nebo hlavní skupiny 3 periodické tabulky prvků, polyamidů, příčně sítěných polyvinyllaktamů, polyvinylaminů nebo jejich směsí.
4. Použití směsi podle jednoho z nároků 1 až 3, kde je další látka, uvedená pod písmenem (b), zvolena ze souboru vybraného z příčně sítěného polyvinylpolypyrrolidonu, oxidu titaničitého, hydrogenuhličitanů sodného, hydrogenuhličitanů draselného, uhličitanu vápenatého, silikagelu, křemeliny, rozsivkové zeminy, bentonitu nebo jejich směsí.

- 25 (upravená strana)
5. Způsob filtrace a/nebo stabilizace vodné kapaliny, vyznačující se tím, že zahrnuje použití směsi, jako filtrační pomůcky nebo stabilizátoru, která obsahuje

a) 20 až 95 % hmotnostních polystyrenu,

b) 80 až 5 % hmotnostních příčně sítěného polyvinylpolypyrrolidonu (PVPP) a popřípadě dále přidané látky.
6. Způsob podle nároku 6,vyznačuj ící se tím, že při přidání pro filtraci dochází současně ke stabilizaci media, které má být filtrováno.
7. Způsob podle jednoho z nároků 5 nebo 6, vyznačující se t í m, že při filtraci se používá způsob filtrace s předem povlečenou vrstvou.
8. Způsob podle jednoho z nároků 5 až 7,vyznačující se tím, že vodná kapalina se zvolí ze souboru sestávajícího z ovocných džusových nápojů nebo fermentovaných nápojů.
9. Způsob podle jednoho z nároků 5 až 8, vyznačující se tím, že vodnou kapalinou je pivo.
10. Způsob podle jednoho z nároků 5 až 9,vyznačující se tím, že použité směsi mají průměrnou velikost částic od 1 do 1000 μιη.
11. Způsob podle jednoho z nároků 5 až 10, vyzná č u jící se tím, že částice použitých směsí nejsou sferoidní.

• · · · • · 9 ·

- 26 • · · ·

9 9 9 9 9

9 9 9 · •· 9999 I (upravená strana)
13. Směs, vyznačující se tím, že zahrnuje

a) 20 až 95 % hmotnostních polystyrenu,

b) 80 až 5 % hmotnostních příčně sítěného polyvinylpolypyrrolidonu (PVPP) a popřípadě dále přidané látky,

13. Směs podle nároku 12, vyznačující se tím, že obsahuje

a) 60 až 90 % hmotnostních polystyrenu,

b) 40 až 10 % hmotnostních polyvinylpolypyrrolidonu a popřípadě dále přidané látky.
14. Filtrační pomůcka, vyznačující se tím, že obsahuje směs podle jednoho z nároků 12 nebo 13.
15. Stabilizátor, vyznačující se tím, že obsahuje směs podle jednoho z nároků 12 nebo 13.
16. Způsob přípravy směsi podle jednoho z nároků 12 nebo

13,vyznačující se tím, že zahrnuje smíchání polystyrenu a polyvinylpolypyrrolidonu v extruderu.

,_;,ú-/okát