NO801752L - Fremgangsmaate og innretning for reduksjon av alkoholinnholdet i gjaerende drikker ved dialyse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en innretning for alkoholredusering av gjærede drikker såsom øl, vin, muserende vin og lignende ved hjelp av dialyse.

Av forskjellige grunner har man i flere år for-søkt å fremstille gjærede drikker såsom øl, vin, muserende vin og lignende med redusert alkoholinnhold. En av grunnene er den øvre grense som finnes for alkoholinnholdet i blodet ved bilkjøring som vil gjøre fremstilling av en drikk med redusert alkoholinnhold ønskelig. En annen viktig grunn er at det for diabetikere ikke foreligger gjærede drikker som ikke er ubetenkelige for diabetikeren som normalt gjærede drikker med høyere alkoholinnhold.

Blant øl med redusert alkoholinnhold må man i hovedtrekkene skille mellom tre typer:

1. 01 hvor alkoholinnholdet er redusert til 2

til 3 vekt-%,

2. 01 hvor alkoholinnholdet er mindre enn 1,5 vekt-% og som benevnes alkoholfattig øl, 3. 01 hvor alkoholinnholdet ligger under 0,5 vekt-% og som benevnes alkoholfritt øl.

01 med redusert alkoholinnhold er opptil nå

blitt fremstilt på to prinsipielt forskjellige måter, nemlig gjennom valg av fremstillingsmetode eller ved etter-følgende behandling av et ellers på vanlig måte fremstilt heløl.

Til den første kategori hører:

- reduksjon av stamvørter,

- innstilling av en lavere sluttgjæringsgrad og

- anvendelse av lavtgjærende gjær.

Mens det ennå ikke fullt utgjærede øl nødvendig-vis alt etter gjæringsgrad må være mer eller mindre søtt og på grunn av den ennå ikke gjærede, eller gjærede vørter har en bestemt smak, vil øl som fremstilles med mindre vørter (såkalt fatøl) også føles vandig i smak.

Ved den etterfølgende behandling av normalt gjæret øl fjernes alkoholen i ønsket mengde fra det ferdige

øl ved

- destillasjon under atmosfæretrykk,

- vakuumdestillasjon eller

- omvendt osmose.

I tillegg er det også foreslått selektiv utskilling av alkohol ved hjelp av adsorpsjonsharpiks og frysetørkemetoder.

Mens destillasjon under atmosfæretrykk på grunn av denaturer ing av eggehvitestoffer, økning av innholdet av hydroksymetylfurfuroi og en lang rekke omsetninger av forskjellige innholdsstoffer i ølet som ikke i detalj er kjent, vil temperaturøkningen føre til et produkt som er sterkt for-andret i smak, og dette kan man i en viss grad redusere ved vakuumdestillasjon, men ikke helt forhindre, da øl på grunn av temperaturøkningen, selv om denne er mindre, alltid vil gjennomgå en etterfølgende forandring av bitterstoffene.

Prinsipielt er opptil nå forsøkene på å redusere alkoholinnholdet i andre gjærede drikker, såsom vin, fruktvin eller muserende vin blitt benyttet tilsvarende fremgangsmåter som de som er kjent for øl.

Nærmest oppfinnelsen kommer utskilling av alkohol ved hjelp av omvendt osmose.

Slike fremgangsmåter ved hjelp av omvendt osmose er beskrevet i DE-OS 2135938, DE-OS 2243800, DE-OS 2333094

og videre i DE-OS 2409609 og 2415917.

I DT-OS 2135938 foreslås f.eks. fremstilling av alkoholfattig eller alkoholfritt øl ved hjelp av omvendt osmose gjennom cellulose-acetat- eller nylon-membraner hvor det er nødvendig på ølsiden å ha et trykk på maksimalt 50 atmosfærer som oppnås ved hjelp av stempelpumper med trykk-utjevning. Ulempen ved den metode som her er beskrevet er klar: For det første fjernes ikke bare alkohol fra ølet, men også vann, slik at man på denne måte må fortynne det oppkonsentrerte øl med vann eller ved tilsats av et normalt gjæret inngangsøl med den ønskede alkoholgehalt og den opprinnelige eller den ønskede stamvørter; men en slik fremgangsmåte må nødvendigvis føre til en smakspåvirkning; og for det annet er det ved gjennomføringen av den foreslåtte fremgangsmåte i hvert tilfelle nødvendig med et høyt systemtrykk og et høyt differensialtrykk over membranen, slik at tilførselen på tross av trykkutjevningen vil pulsere og derved nødvendigvis føre til trykksvingninger i systemet og-svingninger i differensialtrykket over membranen.

Den største ulempen ved omvendt osmose ligger også i det høye systemtrykk på ølsiden på fra 30 til 50 atmosfærer, som står overfor et utløpstrykk på 4 atmosfærer. Det gitte, høye differensialtrykk på mer enn 25 bar medfører store vanskeligheter med apparaturen, og i tillegg til alkohol blir en betydelig del av vannet også fjernet fra ølet. Som de ovenfor nevnte patentskrifter viser, er det også nødvendig med spesielle fremgangsmåter for å føre vann til-bake til ølet.

Det er formålet med den foreliggende oppfinnelse å redusere alkoholinnholdet i ønsket grad fra en på vanlig måte fremstilt gjæret drikk såsom øl, vin, muserende vin og lignende uten at smaken i drikken i vesentlig grad påvirkes.

Denne oppgaven løses ved en fremgangsmåte som

erkarakterisert vedat man leder en gjæret drikk som er fremstilt på vanlig gjæringsmåte med en differensialtrykk på mindre enn 5,0 bar langs en dialysemembran, mens det samtidig strømmer en dialysevæske på den andre siden av dialysemembranen. Med differensialtrykk forstår man trykk-forskjellen som består mellom de to sidene av membranen.

Ved dialyse foregår stoffutbyttingen praktisk talt bare ved diffusjon, slik at graden av stoffutbytte er bestemt av konsentrasjonsfallet over membranen, mens ved omvendt osmose spiller differensialtrykket den vesentlige rolle og må være større enn det osmotiske trykk. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen nås ikke alltid det osmotiske trykk og differensialtrykket utgjør vanligvis sågar mindre enn 1,0 bar. Fortrinnsvis utgjør differensialtrykket mindre enn 0,5 bar slik at fremgangsmåten også er gjennom-førlig når det praktisk talt ikke består noe differensialtrykk .

Påvirkningen på smaken av de kjente fremgangsmåter beror i tillegg på de grunner som er angitt, også på det at sammen med alkohol eller alkohol-vannblandingen blir også en del av de lavmolekylære innholdsstoffer som f.eks. ekstraktstoffer utskilt. Ved omvendt osmose kan man, bort-sett fra en fremragende selektivitet i membranen, ikke forhindre utskilling av lavmolekylære innholdsstoffer.

Når selektiviteten i membranen nemlig er så liten, vandrer en viss del av de lavmolekylære innholdsstoffer -

i vesentlig grad ekstraktstoffer - sammen med alkoholen gjennom membranveggen. Av den grunn inneholder dialysevæsken ifølge oppfinnelsen ekstraktstoffer av de gjærede drikker i en egnet konsentrasjon, noe som hindrer gjennomløp av ekstraktstoffer fra drikken. Man kan til dette anvende en alkoholfri drikk fremstilt på en eller annen måte og som korresponderer til den gjærede drikk som skal dialyseres. F.eks. kan man ved fremstilling av øl med redusert alkoholinnhold anvende et alkoholfritt øl som dialysevæske. Dersom man anvender en dialysevæske som inneholder ekstraktstoffer, så er det ifølge oppfinnelsen spesielt gunstig når man i dialysevæsken fjerner den anrikede alkohol ved adsorpsjon, ekstraksjon, omvendt osmose og/eller destillasjon fra dialysevæsken. Dialysevæsken som er befridd for alkohol kan deretter benyttes i kretsløpet som dialysevæske, noe som nettopp for forhindring av gjennomløp av ekstraktstoffer gjennom membranen er spesielt heldig, da det meget raskt innstiller seg en likevektstilstand.

Ved gjærede drikker som inneholder kulldioksyd gjennomfører man fremgangsmåten under høyere systemtrykk,

men differensialtrykket holdes også her meget lavt for å unngå ultrafiltrering. Trykket som dialysen gjennomføres med, ligger over metningsgraden for kulldioksyd som er opp-løst i en gjæret drikk, for å holde kulldioksydet i løsning også ved membranoverflaten eller å hindre gassdannelse ved gjennomløp av kulldioksyd gjennom membranen. For muserende vin er det f.eks. ikke mulig etter behandlingen igjen å tilsette kulldioksyd som er tapt under fremstillingen. Ved øl kan dette tillates, men tross alt er det en fordel om kulldioksydet i den gjærede drikk kan holdes fullstendig i løs-ning. Til dette formål kan en kulldioksydmengde som til-

svarer mengden kulldioksyd som er oppløst i den gjærede drikk som skal dialyseres, være oppløst i dialysevæsken.

På denne måten er det mulig at den alkoholreduserte,

gjærede drikk forlater dialysen med det vanlige innhold av kulldioksyd og kan lagres på vanlig måte.

I mange tilfeller er det en fordel når den gjærede drikk etter dialysen også underkastes ultrafil-trer ing.

Ved innstilling av differensialtrykket lar andelen ultrafiltrat seg nøyaktig regulere. Vanlige dialyse-membraner med en ultrafiltreringsgrad på fra 2 til ca. 5 ml/m 2 time mm Hg frembringer en meget trinnvis og pa ønsket måte begrenset ultrafiltrering.

I de tilfeller hvor man ønsker en noe høyere ultrafiltrering, kan denne ultrafiltrering ifølge oppfinnelsen oppnås på den måte at man gjennomfører den etterfølgende ultrafiltrering ved anvendelse av en dialysemembran med en ultrafiltreringsgrad på fra 7 til 30 ml/m 2 time mm Hg. En slik membran er nevnt i tysk patentansøkning P 2823985.5.

Den etterfølgende ultrafiltrering kan også gjennomføres på den måte at ultrafiltreringen gjennomføres ved å øke differensialtrykket fra 0,5 til 5,0 bar.

I de fleste tilfeller vil allerede en ultrafiltrering i tilstrekkelig grad finne sted for å oppnå den ønskede smaksforbedr ing, når man gjennomfører dialysen ved et differensialtrykk som stiger og/eller heves fra 0,5 til 1,0 bar.

Når dialysevæsken som benyttes består av spesielt sammensatte oppløsninger (med ekstraktstoffer), kan det være hensiktsmessig at man gjennomfører ultrafiltreringen i et ultrafiltreringstrinn som er adskilt fra dialyse-tr innet.

Da det er fare for at det skulle oppstå et tap av ekstraktstoffer i dialysetrinnet av den gjærede drikk,

er det en fordel at det utskilte ultrafiltreringstrinn følger etter dialysetrinnet.

Ved å tillate en begrenset ultrafiltrering i tillegg til dialysen har man spesielt fått en kvalitets-forbedring av vin med redusert alkoholinnhold. For mange vinslag er f.eks. på grunn av ugunstige værbetingelser ekstraktinnholdet lite, noe som kan bevirke en flau smak.

Her kan også fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i tillegg

til alkoholredusering også føre til en tydelig smaksforbedr ing.

For muserende vin og øl kan man på samme måte benytte en ultrafiltrering etter dialysen, når det er behov for dette.

Det er også en oppgave for oppfinnelsen å fremstille en innretning hvor de nevnte ulemper ved foreliggende teknikk ikke opptrer og som ikke bare kan benyttes for fremstilling av alkoholsvakt eller alkoholfritt øl, men også

til reduksjon av alkoholinnholdet i andre gjærede drikker som f.eks. vin, muserende vin og lignende og likeledes andre vanlige alkoholholdige drikker.

Denne oppgaven løses ved hjelp av en innretning med minst en skillemembran, som ifølge oppfinnelsen er en dialysemembran, et hus for feste av membranen som består av et første kammer med en første tilførselsledning og en første avløpsledning og et annet kammer med en annen tilførselsled-ning og en annen avløpsledning som er forbundet med det første, slik at begge kammerne er skilt fra hverandre gjennom membranen og vanlige elementer som ikke slipper væske igjennom og/eller skillevegger, et tilførselsaggregat som er forbundet med det første kammer og med det annet kammer og som arbeider samtidig i disse, et innstillingsorgan for gjennomstrømnings-mengde i hver av den første og den annen tilførselsledning,

et reguleringsorgan for innstilling av et konstant, laveste differensialtrykk mellom innstillingsorganene for gjennom-strømningsmengde som er plassert i første og annen tilførsels-ledning, et reguleringsorgan for innstilling av et konstant, laveste differensialtrykk mellom første kammer og annet kammer, et reguleringsorgan for innstilling av et ønskelig, men dog høyeste ubetydelige forskjellige gjennomløp i de to kammere og likeledes en innretning for å oppvarme den

væsken som strømmer gjennom første kammer og/eller gjennom det annet kammer. Membraner som egner seg for anvendelse i innretningen ifølge oppfinnelsen har så vel dialyse-helfibre som dialyse-slange- eller flatefolier, og disse kan foreligge i rett eller krum form i innretningene ifølge oppfinnelsen.

En spesielt fremragende membran for anvendelse i innretningen ifølge oppfinnelsen er en som er fremstilt ved regenerering av cellulose fra kopperammonium-cellulose-oppløsninger.

Spesielt gode resultater får man ved innretningen ifølge oppfinnelsen når den anvendte membran har en liten permeabilitet for molekyler med molekylvekt på mer enn 100 og en membran er foretrukket som har en høyest mulig selektivitet og en skarpest mulig skillegrense.

Fordelen med membran med en skarp skillegrense består i at nesten utelukkende alkohol går gjennom denne, mens andre lavmolekylære innholdsstoffer som f.eks. sukker, bitter stoffer, aromastoffer og lignende bare i liten mengde eller over hodet ikke går gjennom membranen.

En videre fordel som dialysemembranen har, består i at man for en stort sett selektiv utskilling av alkohol ikke behøver et høyt differensialtrykk over membranen som f.eks. ved omvendt osmose.

Spesielt gode resultater kan man få ved å benytte en slik membran i innretningen ifølge oppfinnelsen at differensialtrykket mellom første og annet kammer som i alminnelighet utgjør hoveddelen av differensialtrykket som virker over membranen er meget lite. Spesielt gode resultater får man når differensialtrykket ikke er mer enn 0,1 bar, mens man får gode resultater også ved et differensialtrykk på 0,5 bar og eventuelt opptil 5,0 bar.

For innstilling av det gunstigste differensialtrykk over membranen finnes det i innretningen ifølge oppfinnelsen mest mulig fintfølende reguleringsorganer for å måle de nødvendige resultater i første og annet tilførsels-og/eller avløpsledning.

Det har vist seg spesielt gunstig at membranet foreligger i form av en membramodul som kan løses fra huset. En slik utføring gjør nemlig at man kan bytte ut på enkel måte membranet mot en annen ved utveksling av en komplett modul.

På grunn av den kompakte byggemåten, dvs. stor utbyttingsflate med lite volum, har spesielt hulfibermoduler fremhevet seg, hvor membranet består av flere hulfibrer. Hulfibrene kan foreligge i form av rette stort sett parallelle hule tråder eller f.eks. i form av regelmessige og/eller uregelmessige slanger som foreligger rommelig som utstrakte vimpler og/eller spiraler som ligger kant i kant hvor de hule trevlene kan også være anordnet i flere lag slik at de hule trådene i hvert lag krysser fibrene i hver av nabolaget slik at de åpne endene av hulfibrene er innlagt i en støpe-masse uten at det frie gjennomløp gjennom hulfibrene blir hindret. Membranmodulen kan ha en hvilken som helst ønsket tverr snittsform.

Huset for feste av dialysemembranen som fortrinnsvis foreligger i modulform, tilførsels- og avløpsledning, tykkelseselementene, skilleveggene, tilførselsaggregater og likeledes reguleringsorganene på innretningen ifølge oppfinnelsen kan alle være fremstilt av vanlig metalliske eller ikke-metalliske stoffer hvor materialvalget i hvert fall i de deler som kommer i berøring med væskene må være i overens-stemmelse med de regler og lover som gjelder for nærings-middelindustrien.

Tilmålingen av de forskjellige deler på innretningen ifølge oppfinnelsen tilpasses vanligvis andre innretninger og anlegg i bedriftene eventuelt det som ellers er vanlig ved disse fremgangsmåter.

Ved en utføring av innretningen ifølge oppfinnelsen for et driftstrykk som ligger langt over atmosfæretrykket tillates det en reduksjon av alkoholinnholdet i en væske under bibehold av under det gunstigste differensialtrykk ved skillemembranen å gjennomføre denne ved et slikt trykk at det f.eks. ved muserende vin ikke finner sted en plutselig utskillelse av en del av det oppløste karbondioksyd eller ved øl opptrer skum.

En utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen for et nominaltrykk 16 vil i de fleste tilfeller være riktig for vanlige bedriftsmessige krav. Men innretningen kan med fordel også lages for høyere trykk.

Med hensyn på en jevn kvalitet av den behandlede drikk og en høyest mulig gjenværende skilleevne hos membranen og ikke minst med hensyn på den gunstige, lave trykkdifferans på membranen, har det også vist seg å være spesielt gunstig når tilførselen av væsken som skal behandles altså drikken eller drikkeproduktene på den ene side og den væske som på den annen side skal ta opp alkohol, nemlig dialysatet,

følger mest mulig samtidig, men under ingen omstendighet pulserende eller støtvis. For tilførsel av begge væskene langs membranoverflaten egner seg f.eks. pumper som oppfyller disse krav, slik at tilførselsaggregatet som arbeider uten bevegelige deler og bare med statisk trykk har vist seg å være spesielt egnet.

Et slikt aggregat består f.eks. av en væskebeholder, hvorpå i og for seg kjent måte et gjenværende væskenivå innstilles eller beholdes. For å forhøye det statiske trykk kan en slik beholder utføres på lukket måte hvor det ved tilførsel av gass frembringes en gasspute over væskespeilet i beholderen. Spesielt gunstig er det hvis man her anvender en gass uten oksygen og spesielt karbondioksyd og/ eller nitrogen. Ved anvendelse av en slik gass vil man forhindre beskadigelse eller annen påvirkning av den behandlende væske med oksygen som ofte finner sted allerede ved påvirkning med luft. Fordelen ved et slikt tilføringsaggregat ser man ikke bare i feilene i de deler som underkastes slitasje,

men også ved at væskene blir skånet og kan tilføres under utelukkelse av luft uten at luftoksygenet medfører uønskede avrivninger av pumpene eller pumpepakningene inn i væskene.

I forbindelse med de ytterst presist arbeidende innstillings-organer for gjennomstrømningsmengdene er det mulig med et slikt tilførselsaggregat å nå en spesielt jevn volumstrøm pr. tidsenhet.

Som garanti for en konstant gjennomstrømning over tid har det vist seg at de såkalte hullblender er spesielt gunstige. En forandring av gjennomstrømningsmengden i slike hullblendere er som bekjent f.eks. mulig ved en endring i fortrekket. Ønsker man en mulighet til å forandre gjennom-strømningsmengden mens fortrykket forblir konstant, kan man ifølge oppfinnelsen benytte såkalte nåleventiler som innstillingsinnretninger for gjennomstrømningsmengden da disse gjør det mulig med en spesielt fintfølende mengdeinn-stilling og likeledes mulighet for å holde den en gang innstilte gjennomstrømningsmengde konstant over lange tidsrom.

Innstillingsinnretningene for gjennomstrømnings-mengden kan være plassert foran og/eller etter huset med den der plasserte skillemembran.

I tillegg kan man også benytte andre vanlige innretninger for innstilling av konstant gjennomstrømningsmengde som i og for seg er kjent, i den utstrekning disse oppfyller kravene om en mest mulig konstant volumstrøm over tid. De nevnte innstillingsinnretninger kan også være utstyrt med elektriske, pneumatiske, hydrauliske og lignende drivinn-retninger som er tilsluttet vanlige måle- og regulerings-innretninger slik at gjennomstrømningsmengden blir automatisk overvåket og kontrollert og eventuelt korrigert eller ved at man får i stand en ønsket endring i gjennomstrømnings-mengden ved fjernbetjening. Det samme gjelder selvsagt for innstilling av forandring i væskehøyden eller gassputetrykket ved tilførselsaggregat som er beskrevet ovenfor.

Dersom man f.eks. ønsker et konstant forhold mellom gjennomstrømningsmengden av drikk og dialysat, så koples innstillingsorganene for gjennomstrømningsmengden med hverandre på en slik måte at forandring i den ene væskemengden fremkaller en forandring i den andre væskemengden og i det ønskede forhold. Men det kan også være fordelaktig å ha et mengdeforhold mellom de to væsker som er avhengig av gjennomstrømningsmengden som da automatisk stiller seg inn ved endring av en av de to gjennomstrømmende mengder.

For å beholde de væsker som behandles, f.eks. i ferdige eller halvferdige drikkevarer på lav temperatur, som tilsvarer værelsestemperatur, har innretningen ifølge opp-, finnelsen en innretning for å temperere den væskemengde som strømmer gjennom det første kammer og/eller gjennom det annet kammer. En slik innretning kan i enkleste tilfeller nemlig når det dreier seg om en behandlende væske som allerede er avkjølt på forhånd, bestå av varmeisolering av hele eller minst en del av innretningen ifølge oppfinnelsen. Det er imidlertid også mulig ved hjelp av rør, beholdere og andre deler som har en varme- eller kjølemantel å temperere væskene ved hjelp av eventuelt en oppvarmet eller avkjølt væske slik at det på denne måten også er mulig å bringe begge væskene før og/eller etter behandlingen til et tempera-turnivå som er forskjellig.

For å forhindre at det ved behandling av væsker hvor det er oppløst en gass, f.eks. karbondioksyd som i muserende vin, finner sted en reduksjon i innholdet av opp-løst gass som kan gå inn i den behandlende væske gjennom diffusjon gjennom skillemembranen, foreslås det at innretningen ifølge oppfinnelsen i minst den ene eller i den annen tilførselsledning og/eller i første eller den annen avløps-ledning, er plassert et gass-doseringsapparat og spesielt et karbondioksyd-doseringsapparat.

En slik innretning er det f .eks. mulig å opp-løse i behandlingsvæsken, altså i dialysatet, tilsvarende mengde gass som den som er oppløst i væsken som skal behandles, og på denne måte forhindre den diffusjon som er beskrevet ovenfor av gasser gjennom membranen. En annen mulighet for å utjevne tapet av oppløst gass i væsken som behandles, består i å oppløse i denne en tilsvarende mengde etterpå

slik at væsken etter behandlingen har det ønskede gassinnhold. Endelig er det mulig igjen å tilsette den gassmengde som er blitt borte i væsken som behandles med dialysemembranet etter behandlingen. Også en kombinasjon av disse tre meto-dene er mulig. Hvilken metode som er mest egnet, lar seg på enkel måte avgjøre og henger i fler.e tilfeller sammen med bestående forskrifter, anordninger, lover osv.

Oppløsning av gass i en eller i to eller i begge væskene, og spesielt oppløsning av karbondioksyd, kan imidlertid gjøres spesielt gunstig i den lukkede beholderen i tilførselsaggregatet. I dette tilfellet hindres enhver kontakt mellom væsken som er tilført gass og oksygenet i luften, noe som garanterer en samtidig og skånende tilførsel av væske som medfører en innstilling av ønskelig høyt trykknivå i gassputen og oppløsning av gassen i væsken.

Gasstilførselen til væsken kan også foregå med

en gassblanding, f.eks. en blanding av nitrogen og karbondioksyd. For dette formål kan det på et egnet sted være en passende gasstilførsel eller det kan være en gassblanding med den ønskede sammensetning som ble tilført. En slik fremgangsmåte er f.eks. en stor fordel når det på den ene side er nødvendig med en høyt gasstrykk i gassputen og på den annen side bare kreves et lite partialtrykk for å oppløse den ønskede mengde gass i væsken. Denne fremgangsmåte har også den store fordel når det f.eks. for muserende vin må innstilles et høyere trykk i gassputen enn det som tilsvarer partialtrykket i det oppløste karbondioksyd. I dette tilfellet ville det hvis det bare var karbondioksyd i gassputen bli oppløst for meget karbondioksyd i den muserende vin. Ved en gasspute som f.eks. besto av rent nitrogen kunne man selv når man hadde partialtrykk som lå over trykket på karbondioksydet som var oppløst i den muserende vin få overført karbondioksyd gjennom diffusjon fra den muserende vinen til nitrogenatmosfæren.

Alt etter type og størrelse på bedriften og likeledes avhengig av volumstrømmen pr. tidsenhet som innretningen ifølge oppfinnelsen skal behandle, kan det videre være hensiktsmessig i stedet for en stor dialysemembran-modul å benytte mindre dialysemembranmoduler som er plassert i et egnet hus, og plassere disse i parallellkopling, slik at bare en del av den totale volumstrøm føres gjennom hver enkelt modul som kan stilles inn med spesielt plasserte innstillingsinnretninger.

En slik innretning er det mulig å bytte ut en enkelt modul uten at bedriften trenger stenge hele innretningen, mens bytte foregår, slik at man har et passende antall erstatningsmoduler som i påkommende tilfeller kan koples om uten at totalvolumstrømmen reduseres.

En seriekopling av to eller flere membranmoduler kan f.eks. være hensiktsmessig når alkoholinnholdet i væsken skal reduseres trinnvis eller bringes til en verdi nær null.

For kontroll og overvåkning av den innstilte volumstrøm kan fortrinnsvis kjente målere for gjennomstrøm-met mengde plasseres på passende steder i tilførsels- og/ eller avløpsledningene.

Ved anvendelse av flere parallelt koplede membranmoduler er det ytterst hensiktsmessig å utstyre hver modul med en egnet måler for gjennomløp og egne innstillingsinnretninger.

Avhengig av strømningsretningen av de to væsker langs membranoverflaten kan disse alt etter utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen gjennomføres i medstrøm, mot-strøm eller i krysstrøm. Mellomformer som f.eks. kryss-motstrøm eller kryss-medstrøm er også mulig. Spørsmålet om hvilke av de flere muligheter som er egnet, henger i hvert enkelt tilfelle sammen med og bestemmes ofte ikke bare av de gunstigste strømningsforløp med hensyn til stoffutbyttet, men påvirkes også av strømningstekniske betraktninger eller hvorledes man i det foreliggende tilfellet oppnår en tilførsel med lavest mulig differensialtrykk på membranoverflaten.

De etterfølgende tegninger beskriver oppfinnelsen nærmere. Fig. 1 er en enkel skjematisk fremstilling av en innretning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er en enkel skjematisk fremstilling av et snitt av en utføring av innretningen ifølge oppfinnelsen, hvor flere membranmoduler er plassert i parallell.

Utførelsen av innretningen ifølge oppfinnelsen i fig. 1 består av skillemembranen i modulform 1, som er plassert i huset 3 og hvor det på begge sider er plassert en flens 2 som består av støpemasse som sammen med tetnings-ringen 5 og skilleveggen 4 i huset 3 frembringer en væske-tett skilling mellom det første kammer 6 og det annet kammer 7 i huset 3. Membranmodulen er forbundet med huset 3 på løs- bar måte, slik at den kan tas ut etter at man har fjernet en løsbar endedel 45 over pakningen 46 og byttes ut mot en annen modul. Det første kammer 6 har en første tilførsels-ledning 8 og en første avløpsledning 9, det annet kammer 7 har en annen tilførselsledning 10 og en annen avløpsledning 11. Den første tilførselsledning 8 er koplet til et første tilførselsaggregat 12 som bare arbeider med statisk trykk og den annen tilførselsledning 10 med tilsvarende annet tilførselsaggregat 22. Begge tilførselsaggregater 12 og 22 består av en lukket væskebeholder 14 eller 24, en væsketil-førselsledning 15 eller 25, en væskeoverløpsledning 16 eller 26 for innstilling av et væskenivå 17 eller 27 og likeledes en gasstilførselsledning 18 eller 28 for frembringing av en gasspute 19 eller 29 over væskespeilet 17 eller 27, slik at trykket i puten 19 eller 29 måles mot manometrene 13 eller 23. Begge tilførselsledningene 8 og 10 er i tillegg over ventilen 21 eller 31 koplet til en gasstilførselsledning 20 eller 30. For kontroll av gjennomstrømmet mengde pr. tidsenhet av væsken som skal behandles, drikkevaren, og væsken for behandling, dialysatet, er det i begge tilførselsledninger 8 og 10 plassert en måleinnretning for gjennomstrømningsmengde 32 eller 35. For innstilling av gjennomstrømmet mengde tjener de to reguleringsventilene 33 og 36 som er koplet til den samme regulator 38 og til overvåkning av det lavest mulig differensialtrykk mellom det første kammer 6 og det annet kammer 7 tjener de to trykkmålings- og reguleringsorganene 34 og 37 som er forbundet med den samme regulator 38. I avløpsledningen 11 og 9 er det plassert en reguleringsventil

39 og 41 og likeledes en trykkmålings- og reguleringsinnret-ning 40 og 42 som er forbundet med reguleringsinnretningen 43. De to regulatorene 38 og 43 kan være koplet til hverandre og sammen utgjøre en enhet. En slik kopling gjør det mulig å innstille de gitte gjennomstrømningsmengder i de to kammere 6 og 7 innenfor vide grenser det ønskede trykknivå og samtidig den ønskede, vanligvis lavest mulig trykkdiffe-ranse over skillemembranen. Om man ønsker dette kan huset 3 også være omgitt av en varmeisolerende kappe 44. I til legg kan også rørledningene og/eller armaturene være varme-isolerte, eventuelt kan man benytte rør og/eller armaturer som kan oppvarmes. Det er også mulig å plassere hele innretningen ifølge oppfinnelsen i et tilsvarende temperert rom. I fig. 1 er det ikke fremstilt de vanlige innretninger som kan plasseres foran og etter innretningen ifølge oppfinnelsen som vil variere med hver bedrift.

Fig. 2 viser parallellkopling av fire membranmoduler 1 plassert i et hus 3 hvor de øvrige deler av innretningen ifølge oppfinnelsen som er vist i fig. 1, for oversiktens skyld ikke er tatt med. Hver modul er her koplet til sin første tilførsels- og avløpsledning 8 eller 9 til en felles hovedtilførselsledning 49 eller en første hovedavløpsledning 50 og ved sin annen tilførsels- og avløps-ledning 10 eller 11 til en annen hovedtilførselsledning 47 eller en annen hovedavløpsledning 48. For å regulere og måle delstrømmene som går inn i hver modul og som eventuelt kan være forskjellige i hver tilførselsledning 8 eller 9 og/eller i hver avløpsledning 9 eller 11, kan det her være tilsvarende måle- og regulerings- eller innstillingsinnretninger som f.eks. er fremstilt i fig. 1. Hovedtilførsels-ledningene 47 og 49 er koplet til et tilførselsaggregat som ikke er vist.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen beskrives nærmere i de etterfølgende eksempler for alkoholreduksjon av øl. Når det dreier seg om vin, muserende vin, fruktvin, risvin og andre gjærede drikker får man uten vesentlige endringer av fremgangsmåten tilsvarende gode, gjærede drikker med redusert alkoholinnhold.

EKSEMPEL 1

Man gikk ut fra et øl som fås i handelen som

kan kjøpes under betegnelsen "Pils".. Med et stamvørter-innhold på 12% har pils et alkoholinnhold på 3,91 vekt-%

og et ekstraktinnhold på 3,93%.

Bestemmelsen av alkoholinnholdet foregår etter den metode som er beskrevet på side 110 i "Chemisch-Brautechnischen Betriebskontrolle" av Bausch, Billig; Silber-Eisen (Paul Barey 1963) som vanligvis benyttes i bryggeriindustrien.

Bestemmelsen av ekstraktinnholdet foregår etter den fremgangsmåte som er beskrevet på side 101 i "Arbeits-vorschriften zur Chemisch-Brautechnischen Betriebskontrolle" som er vanlig i bryggeriindustrien.

Til dialysen benyttet man en dialysator med en bunt cellulosefibrer som var spunnet fra kopperammonium-celluloseoppløsninger og som ble benyttet sammen med membranen. Tilsvarende dialysemembranenheter er godt kjent fra hemodialyse.

Utbyttingsoverflaten i membranenheten var 1,3 m 2. Ved en temperatur på 10°C og et systemtrykk på 4 bar ble

øl ledet gjennom hulfibrene med en hastighet pa 30 l/time-rn2 mens man pa utsiden ledet forbi 11,5 l/time-m 2 vann som dialysevæske med tilsvarende temperatur. Differensialtrykket var 0,05 bar og øl hadde det høyere trykk.

Etter innstilling av likevekt fikk man et øl hvor alkoholinnholdet var redusert med 30%, mens ekstraktinnholdet bare var redusert med 10%. Smaksprøve viste at man hadde fått et øl som godt kunne sammenlignes med den pils som var behandlet.

Ved reduksjon med en tredjedel av gjennomstrøm-ningen av øl med uforandret mengde dialysevæske fikk man en reduksjon i alkoholinnholdet på 65% og dermed et øl som kan benevnes alkoholfattig øl. Det er i smak tydelig fyldigere enn et øl med tilsvarende alkoholinnhold og som er fremstilt ved hjelp av kjente fremgangsmåter. Når dialysevæsken inneholder ølekstraktstoffer er smaken helt sammenlignbar med utgangsølet.

Vil man fremstille et såkalt alkoholfritt øl, altså med et alkoholinnhold på ca. 0,5 vekt-%, oppnår man dette idet man igjen senker gjennomstrømningen av øl til halvparten, mens man holder gjennomstrømmet dialysevæske uforandret.

Også her får man et smaksmessig bedre øl, når dialysevæsken inneholder ølekstraktstoffer.

EKSEMPEL 2

En øl med de samme kjennetegn som i eksempel 1 ble dialysert med en hulfiberdialysator med 1,3 m 2 utbyttingsflate med forskjellige hastigheter på væskestrømmene ved 10°C. Utgangspunkt i stamvørterinnhold på 12%, et alkoholinnhold på 3,91% og et ektraktinnhold på 3,93%

fikk man dialyseverdier som er gjengitt i den etterfølgende tabell ved dialyse. Trykk og differensialtrykk tilsvarte eksempel 1.

EKSEMPEL 3

I en hulfiberdialysator med en utbyttingsflate på 1,3 m 2 (som tilsvarer eksemplene 1 og 2) dialyserte man på tilsvarende måte vin. Ved et systemtrykk på 4 bar og en temperatur på 10°C ble vin ledet gjennom hulfibrene, mens man på utsiden ledet forbi avsaltet vann som dialysevæske ved samme temperatur. Differensialtrykket var 0,05 bar (ved forsøk d) 0,5 bar), hvor vinen hadde det høyere trykk. Kjennetegnene fra den dialyserte vin fremgår av den etterfølgende tabell. Den benyttede vin hadde et alkoholinnhold på 67,9 g/l, et ekstraktinnhold på 20,5 g/l og en syregehalt på 6,85 g/l (beregnet som vinsyre).

EKSEMPEL 4

Med den samme dialysator og under tilsvarende betingelser ble dialysevæsken etter hvert gjennomløp befridd for alkohol ved vakuumdestillasjon, volumet ble gjenopp-rettet ved tilsats av avsaltet vann og det hele igjen benyttet som dialysevæske. Som utgangsmateriale benyttet man en vin med 80,8 g/l alkohol, 21,2 g/l ekstrakt og 8,2 g/l syre.

Som første dialysevæske tjente fullstendig avsaltet vann. Resultatene ved innstilling av likevekt i det første gjennom-løp av den dialyserte vin fremgår av den etterfølgende tabell. Differensialtrykket var i disse forsøk 0,15 bar.

EKSEMPEL 5

2

To dialysatorer hver med 1,9 m utbyttingsflate og et stålhus ble koplet etter hverandre for dialyse av muserende vin.

Som dialysevæske tjente en muserende vin hvor alkoholen var fjernet ved vakuumdestillasjon og som var fortynnet til sitt opprinnelige volum med avsaltet vann og mettet med karbondioksyd.

Systemtrykket var 4,7 bar. Differensialtrykket ved utløpet var 0,20 bar og temperaturen 10°C. Den muserende vin ble ledet gjennom dialysatoren med en hastighet på 1,39 l/h-m 2, mens man pa den annen side benyttet den beskrevne dialysevæske med en hastighet på 1,38 l/h*m 2. Alkoholinnholdet i den muserende vin ble senket fra opprinnelig 89,2 g/l til 51,3 g/l. Ekstraktinnholdet på 22,3 g/l og syreinnholdet på 9,4 g/l ble på denne måten ikke endret. Smaken tilsvarte en vanlig, muserende vin som kan fås i handelen.

For å gjennomføre en ytterligere forsøksrekke

ble det benyttet en innretning ifølge oppfinnelsen som er vist i fig. 1, som etter valg kunne inneholde opptil fem parallelt koplede hulfiberenheter. Innretningen tilsvarte da det koplingsprinsipp som er vist i fig. 2, og de enkelte enheter hadde samme størrelse og en like stor utbyttingsflate (membranflate). Hver enhet var plassert i et eget hus. En væskemengde som strømmet gjennom hver enhet kunne innstilles for hver enhet med måle- og regulerings- eller innstillingsinnretninger, dvs. uavhengig av hverandre. Alle enheter var tilkoplet en hovedledning for den væsken som skulle behandles (drikken) og for dialysatet. Drikken strømmet da igjennom hulfibrene, mens dialysatet strømte om disse.

Forsøkene ble gjennomført med forskjellige øl-sorter som kjøpes under betegnelsen "Kolsch",. "Pils", "Export" og "Diat-Bier".. Som dialysat tjente vann som var fullstendig avsaltet.

EKSEMPEL 6

EKSEMPEL 7

Alle øvrige data og verdier som i eksempel 6. Hulfibrene forelå her i form av en hulfibermodul som kunne løsgjøres fra et edelstålhus.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av gjærede drikker såsom øl, vin, muserende vin og tilsvarende med redusert alkoholinnhold, karakterisert ved at en ved vanlig gjærfremstilling fremstilt gjæret drikk ved et differensialtrykk på mindre enn 5,0 bar ledes langs en dialysemembran mens det samtidig på den annen side av dialysemembranen strømmer en dialysevæske.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at differensialtrykket mellom den gjærede drikk og dialysatet er mindre enn 1,0 bar.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at differensialtrykket mellom den gjærede drikk og dialysatet er mindre enn 0,5 bar.

4. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at differensialtrykket mellom gjæret drikk og dialysat er mindre enn 0,1 bar.

5. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 4, karakterisert ved at den gjærede drikk underkastes en dialyse og deretter en ultrafiltrering.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at ultrafiltreringen følger i et ultrafiltreringstrinn som er adskilt fra dialysetrinnet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det adskilte ultrafiltreringstrinn er koplet etter dialysetrinnet.

8. Fremgangsmåte ifølge kravene 5 til 7, karakterisert ved at den etterfølgende ultrafiltrering utføres med et dialysemembran med en ultrafiltrerings-2 hastighet pa fra 7 til 30 ml/m h mm Hg.

9. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 8, karakterisert ved at dialysemembranene har liten permeabilitet for molekyler med en molekylvekt på mer enn 100.

10. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 9, karakterisert ved at dialysevæsken inneholder ekstraktstoffer av den gjærede drikk.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at man som dialysevæske benytter en alkoholfri drikk som tilsvarer den gjærede drikk som skal dialyseres og som er gjort alkoholfri ved en hvilken som helst fremgangsmåte.

12. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 11, karakterisert ved at den alkohol som anrikes i dialysevæsken fjernes ved adsorpsjon, ekstraksjon, omvendt osmose og/eller destillasjon fra dialysatet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at dialysevæsken som er befridd for alkohol benyttes som dialysevæske.

14. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 til 13, karakterisert ved at når det dreier seg om gjærede drikker som inneholder karbondioksyd gjennom-føres dialysen over metningstrykket for den karbondioksyd som er oppløst i den gjærede drikk.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at dialysevæsken inneholder en karbondioksydmengde som tilsvarer den mengde karbondioksyd som den gjærede drikk som skal dialyseres inneholder.

16. Innretning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge kravene 1 til 15, karakterisert ved at den består av en dialysemembran (1), et hus (3) for montering av membranen (1) og av en første tilførsels-ledning (8) og en første avløpsledning (9) som er forbundet med første kammer (6) og en annen tilførselsledning (10) og en annen avløpsledning (11) som er forbundet med et annet kammer (7), hvor de to kammer (6, 9) er skilt fra hverandre ved hjelp av membranen (1) og vanlige tetningselementer (5) og/eller skillevegger (4), et tilførselsaggregat (12, 22) som er forbundet med det første kammer (8) og det annet kammer (7) og som arbeider med det samme trykk, og hvor der i den første og annen tilførselsledning (8, 10) og/eller i den første og den annen avløpsledning (9, 11) er plassert innstillingsinnretninger for gjennomstrømningsmengder (33, 36), et reguleringsorgan (34, 37, 38) for innstilling av et konstant, lavere differensialtrykk mellom det første kammer (7), et reguleringsorgan (39, 40, 41, 42, 43) for innstilling av et valgt, men lavest mulig forskjellig trykknivå i de to kammerne (6, 7) og likeledes en innretning (44) for oppvarming eller avkjøling av den væske som strømmer gjennom det første kammer (6) og/eller gjennom det annet kammer (7).

17. Innretning ifølge krav 16, karakterisert ved at tilførselsaggregatet arbeider uten bevegelige deler og bare med statisk trykk.

18. Innretning ifølge krav 17, karakterisert ved at minst et av tilførselsaggregatene (12, 22) er en væskebeholder (14, 24) som er tilført en inert gass.

19. Innretning ifølge kravene 16 til 18, karakterisert ved at membranen (1) foreligger i form av en membranmodul (1, 2) som er løsbart med væske-tett forbundet med huset (3).

20. Innretning ifølge kravene 16 til 19, karakterisert ved at minst i den første eller den annen tilførselsledning (8, 10) og/eller i den første eller i den annen avløpsledning (9, 11) er plassert et doserings-aggregat for karbondioksyd (20, 21, 30, 31).

21. Innretning ifølge krav 16 til 20, karakterisert ved at to eller flere membranmoduler (1, 2) er plassert i parallellkopling.

22. Innretning ifølge krav 16 til 21, karakterisert ved at to eller flere membranmoduler (1, 2) er plassert i parallellkopling og kan byttes ut med hverandre uten avbrudd av innretningens funksjon.