DD155688A3

DD155688A3 - Mittel zur selektiven adsorption hochmolekularer verbindungen

Info

Publication number: DD155688A3
Application number: DD20585078A
Authority: DD
Inventors: Bernd Dassler; Guenter Diekers; Winfried Eisenschmidt; Guenter Herzog; Juergen Meisel; Hartmut Tschritter; Eugen Wentzel
Original assignee: Bernd Dassler; Guenter Diekers; Winfried Eisenschmidt; Guenter Herzog; Juergen Meisel; Hartmut Tschritter; Eugen Wentzel
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1982-06-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mittel auf der Basis von Kieselsaeuregelen zur selektiven Adsorption hochmolekularer organischer Verbindungen aus waessriger und nichtwaessriger Loesung, insbesondere zur Adsorption von Eiweissverbindungen aus waessriger Loesung, wie sie beispielsweise zur Eiweissstabilisierung von aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnenen Getraenken durchgefuehrt wird, um deren Lagerfaehigkeit zu verbessern. Erreicht wird dies durch die Verwendung eines Gemisches aus Kieselgel und nicht poroeser Kieselsaeure mit zwei resultierenden Porensystemen, die als Porensystem 1 mit einem mittleren Porenradius r tief p,1 3 bis 5 nm bei einer Haeufigkeit von r tief p,1 als phi = 0,05 bis 0,10 nm hoch -1 und als Porensystem 2 mit einem mittleren Porenradius r tief p,2 = 5 bis 8 nm bei einer Haeufigkeit von r tief p,2 als phi = 0,30 bis 0,50 nm hoch -1 charakterisiert sind, wobei die Mischung eine spezifische Oberflaeche nach BET von 200 bis 600 m hoch 2/g und ein Gesamtporenvolumen von mindestens 0,7 cm hoch 3/g besitzt. Dabei werden vorteilhaft Adsorptionsmittel mit Teilchengroessen von 30 bis 70 Ma.-% unter 32 mym und maximal 10 Ma.-% ueber 100 mym verwendet.

Description

20 585Q-^

Mittel zur selektiven Adsorption hochmolekularer Verbindungen· ' .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft.ein neues Mittel zur selektiven Adsorption hochmolekularer organischer Verbindungen aus wäßriger und nichtwäßriger Lösung, insbesondere zur Adsorption von Eiweißverbindungen aus wäßriger Lösung, wie sie beispielsweise bei der Eiweißstabilisierung von aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnenen Getränken durchgeführt wird, um deren Lagerfähigkeit zu verbessern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur selektiven Adsorption hochmolekularer organischer Verbindungen, insbesondere zur Adsorption von Eiweißverbindungen, sind aus der Getränkeindustrie verschiedene Einsatzstoffe und Verfahren bekannt geworden, um die kolloidale Stabilität von Getränken aus pflanzlichen Rohstoffen zu verbessern und sie langer vor Trübung und Bodensatzbildung zu bewahren. In der Regel werden dabei die

Trübungen bildenden Eiweißverbindungen durch Adsorption an feingemahlene kieselsäurehaltige Adsorbenzien und anschließende Filtration ausgeschieden. Dabei wurden zunächst ausschließlich aufbereitete Bentonite eingesetzt, die jedoch auf Grund ihrer Quellbarkeit nicht problemlos entfernt werden konnten. Außerdem werden durch Bentonite auch'solche Eiweißfraktionen ausgeschieden, deren Anwesenheit im Getränk für eine gute sensorische Bewertung notwendig ist· .

20 5 85 0 -ι-

Sie wurden daher überwiegend" durch synthetische kieselsäurehaltige Adsorbenzien abgelöst· Diese gestatten eine leichtere Entfernung aus den Getränken, da sie im Unterschied zu natürlichen Schichtmineralien nicht quellen, sich nach kurzer Einwirkungszeit problemlos am Kieselgurfilter abscheiden lassen und eine höhere Selektivität der Adsorptionswirkung aufweisen.

In der Brauereipraxis haben sich von den drei Formen der Kieselsäureadsorbenzien Xerogele, Hydrogele, gefällte .Kieselsäuren - nur die Kieselsäurexerogele breit durchsetzen können, da die Entfernung Trübungen verursachender Eiweißstoffe in erster Linie von der Ausbildung der Porenstruktur der Kieselsäurexerogele abhängt. Dabei haben sich weit- bis mittelporige Kieselgele in feingemahlener Form, wie sie in der BRD-AS 1 717 084 beschrieben werden, als geeignet erwiesen. Auch können günstige Effekte mit Mischungen von Kieselgelen mit Bentoniten erzielt werden, wie sie beispielsweise in der BRD-AS

1 442 334 beschrieben werden»

Die bekannten synthetischen Einsatzstoffe gestatten, die störenden Eiweißstoffe weitestgehend zu entfernen, wenn die Einsatzmenge entsprechend hoch ist. Zur Verbesserung des gewünschten Effektes und zur Verringerung der Menge des benötigten Mittels wird in der BRD-OS

2 323 487 vorgeschlagen, das Kieselgel weitestgehendzu vermählen. Dies bedingt auf Grund der erreichten Feinteiligkeit eine Reduzierung der Durchsatzleistung am Filter. Eine entscheidende Verbesserung der Lagerstabilität wird jedoch nicht erreicht, da die durch Vergrößerung der äußeren Oberfläche als Folge der Feinstmahlung erhöhte Adsorptionskraft des Mittels bei der Abscheidung der unerwünschten Eiweißverbindungen nicht selektiv wirkt.

20 5 85 0

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wachteile der bekannten Mittel zu beseitigen.

Die Adsorptionswirkung soll gesteigert und die Selektivität der Adsorption verbessert werden, ohne daß ein Mehreinsatz oder ein extrem fein gemahlenes Adsorptionsmittel notwendig ist* Im speziellen Anwendungsfall der Eiweißadsorption aus Getränken soll durch verbesserte Selektivität der Adsorption gleichzeitig eine Verbesserung der sensorischen Eigenschaften und der Haltbarkeit resultieren,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neues Mittel auf der Basis von Kieselsäuregelen zur Adsorption von hochmolekularen organischen Verbindungen aus wäßrigen und nichtwäßrigen Lösungen, insbesondere zur Eiweißstabilisierung von aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnenen Getränken, wie beispielsweise Bie^mit hoher selektiver Adsorptionswirkung zu· entwickeln, das sich durch eine speziell abgestimmte Porenradienverteilung auszeichnet.

Es wurde gefunden, daß die Adsorption hochmolekularer Substanzen, vorzugsweise die Eiweißstabilisierung von Getränken aus pflanzlichen Rohstoffen, insbesondere von Bier, gegenüber dem Stand der, Technik weiter ver-' bessert werden, kann, wenn ein Adsorptionsmittel eingesetzt wird, das eine optimale Verteilung der Porenradien im Bereich der Übergangsporen ( r 2 bis 8 nm) aufweist.

Erfindungsgemäß wird daher die Aufgabe durch ein Adsorptionsmittel gelöst, das aus einer Mischung von Kieselgel und nicht poröser Kieselsäure besteht, bei der die nicht poröse Kieselsäure in definierter V/eise

20 5 85 0

~^Η~

in das Porensystem des Gels dergestalt eingebaut ist, daß ein Adsorptionsmittel mit zwei Porensystemen resultiert, die folgendermaßen charakterisiert werden:

Porensystem 1: mittlerer Porenradius: r .. = 3 bis 5

Häufigkeit von r_ \: Ψ = 0,05 bis _Λ

^{Ρί Ί} . 0,10 nm "^Ί

Porensystem 2: mittlerer Porenradius: r_ _o = 5 bis 8 nm

_ Pj ^ Häufigkeit von r_ _o: jö =0,30 bis _Λ

^p> ^ 0,50 nm "^Ί

woraus eine Gesamt-Porenradienverteilungskurve mit zwei Maxima oder einem Maximum und einer deutlich abgesetzten Schulter resultiert. Dabei gilt für die Häufigkeitsverteilung:

dr = 1

Durch die beschriebenen Porenradienverteilungsfunktionen mit besonders scharf ausgeprägten Maxima wird eine hohe Selektivität der Adsorptionswirkung erreicht, so daß hochmolekulare Verbindungen einer bestimmten Struktur oder eines bestimmten Molekulargewichtsbereiches bevorzugt adsorbiert werden. Auf die Anwendung"bei der Eiweißstabilisierung von Getränken bezogen bedeutet dies, daß bevorzugt die trübungsverursachenden Eiweißfraktionen aus dem Getränk entfernt und die sensorisch wertvollen Bestandteile im Getränk belassen werden.

Die Adsorption der primär trübungsverursachenden Eiweißfraktionen erfolgt im wesentlichen im Porensystem 2, während das Porerisystem 1 selektiv die Fraktionen im Getränk reduziert, die bei längerer Lagerung durch Reaktion zu höhermolekularen Fraktionen Nachtrübüngen verursachen. Vorteilhaft wird dabei eine Mischung aus 0,1 bis 10 Ma.-% nicht poröser Kieselsäure und.90 bis 99,9 Ma.-% Kieselgel verwendet. Das Adsorptionsmittel soll dabei eine spezifische Oberfläche nach BET von 200 bis 600 m /g und ein Gesamtporenvolumen von mindestens 0,7 cm /g aufweisen·

20 5 85 0

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Adsorptionsmittel mit Teilchengrößen von 30 bis 70 Ma.-% unter 32^m und maximal 10 Ma.-% über 100 hm verwendet.

Ausführungsbeispiele: .

Die Erfindung soll an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei wird ein Adsorptionsmittel mit folgenden Parametern verwendet:

spezifische Oberfläche nach BET = 388 m²/g

Gesamtporenvolumen =1,13 cm /g

Porenradienverteilung:

Porensystem 1: mittlerer Porenradius r\ _Λ , -. ^

PjI — 4» j nm

Häufigkeit von r ,: , ^f = 0,08 nm

Porensystem 2: mittlerer Porenradius: r „_o = 6,4

Häufigkeit von r _o: ψ= 0,35 nm

P» ^ ^J

Die Mischung enthält 99,5 Ma.-% Kieselgel und 0,05 Ma.-% nicht poröse Kieselsäure . Die Häufigkeitsverteilung dieses Adsorptionsmittels entspricht der Darstellung in Anlage

1. Das Adsorptionsmittel wird wie folgt für die Eiweißstabilisierung von Exportbier im Lagertank (Umdrückverfahren) eingesetzt: .

78 kg Adsorptionsmittel werden unter Rühren in 200 1 Wasser suspendiert-und kontinuierlich beim Füllen eines 500 hl-Zwischenlagertanks bei einer Dosierung von 156 g/hl zudosiert. Nach einer Berührungszeit von etwa 20 Stunden, während der sich das Adsorptionsmittel zusammen mit Trübstoffen des Bieres absetzt, wird das Bier über einen Kieselgur-Anschwemmfilter mit nachgeschaltetem Entkeimungsfilter glanzfein filtriert. Die laufende Gurdosierung beträgt 140 g/hl, die Pilterationsgeschwindigkeit 100 hl/h bei 500 hl

20 5 8 5 0-6-

Gesamtdurchsatζ bis zu einem Eingangsdruck von 4»O at am Gurfilter. Gegenüber dem in gleicher Weise eingesetzten handelsüblichen Stabilisierungsmittel ergeben sich folgende Kennwerte:

Erfindungsge- handelsübliches mäßes Adsorp- Stabilisierungstionsmittel mittel

Haltbarkeit (Tage 180 149

Gesamtstickstoffgehalt

(mg/100 ml) 78,4 76,3

Isohumulongehalt (mg/1) 55,1 ' 44,0 Sensorische Bewertung (Punkte) 18,8 - 17,5

2· Das Adsorptionsmittel wird wie folgt für die Stabilisierung von Exportbier am Filter (Kontaktverfahren)eingesetzt :

Ein Kerzenfilter wird mit folgender Grundanschwemmung belegt: 11,5 kg Grobgur

11,5 kg Mittelgur

11,5 kg Feingur

Das Bier wird mit einer Filterleistung von 150 hl/h auf das Filter gegeben. Etwa 10 m vor dem Filter wird für ;jeweils 400 hl Bier folgende Suspension dosiert:

23 kg Mittelgur

23 kg Feingur

50 kg Adsorptionsmittel

in 200 1 Wasser.

Insgesamt werden ca· 700 hl Bier stabilisiert und filtriert. Die Dosierung des Adsorptionsmittels beträgt 125 g/hl. :

Gegenüber dem in gleicher Weise eingesetzten handelsüblichen Stabilisierungsmittel ergeben sich folgende Kennwerte:

Erfindungsge- mäßes Adsorp tionsmittel	' handelsübliches Stabilisierungs mittel
. 185	170
. 56,4	60,5
31	30
te) .18,6	17,7
150	120

Haltbarkeit (Tage)

Gesamt stickstoffgehalt (mg/100 ml)

Isohumulongehalt (mg/1) Sensorische Bewertung (Punkte) Filterleistung (hl/h)

Claims

205 85

Erfindungsanspruch

1. Mittel zur selektiven Adsorption hochmolekularer organischer Verbindungen aus wäßriger und nichtwäßriger Lösung, insbesondere zur Adsorption von Eiweißverbindungen aus wäßriger Lösung, gekennzeichnet durch ein Gemisch aus 90 bis 99,9 Ma.-% Kieselgel und 0,1 bis 10 Ma.-% nicht poröser Kieselsäure mit zwei resultierenden Porensystemen, die als Porensystem 1 mit einem mittleren Porenradius r „ =

p, 1 3 bis 5 nm bei einer Häufigkeit von r . als}"= 0,05 bis 0,10 nm" und als Porensystem 2 mit einem mittleren Porenradius r_ ₂= 5 bis 8 nm bei einer Häufigkeit von r_p>2 als f= 0,30 bis 0,50 nm""¹ charakte- - risiert sind, wobei die Mischung eine spezifische Oberfläche nach"BET von 200 bis 600 m²/g und ein Gesamtporenvolumen von mindestens 0,7 cnrVg besitzt.
2. Mittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Adsorptionsmittel mit Teilchengröße von 30 bis 70 Ma.-% unter 32 ßm und maximal 10 Ma.-% über 10OjUm verwendet wird.

Hierzu 1 Seite Zeichnungen