专利名称：冷过滤啤酒的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造冷过滤啤酒的方法，其中将啤酒通过膜过滤器过滤，膜过滤器在过滤后经过清洗可重新用于过滤过程。
啤酒由于其长的销售途径，所以必须进行灭菌才能贮存。目前啤酒的灭菌首先是加热消毒，例如将啤酒装瓶或装罐，然后加热到62℃-68℃以杀死所含的细菌。
可是加热消毒要消耗能量，而且另一缺点是加入的能量会引起化学反应而影响产品的质量以及不易控制。例如通过这些反应使产品变味(“巴斯德消毒味”)，此外还可能有形成某些不希望的物质的危险。因此，加热消毒既相当昂贵，消耗能量还造成环境污染，并且是一种降低产品质量的灭菌方法。
作为另一种灭菌方法是已知的冷过滤方法。冷过滤啤酒例如在美国、日本及朝鲜以所谓“Draft-Biere”供应市场。由于啤酒中含工业酶，在欧洲目前还禁止出售这种啤酒。使用这种工业酶是为针对冷过滤技术中所固有的一个缺点，即过滤器很快堵塞。堵塞的原因是由于啤酒中欲滤去的物质沉积在膜过滤器的流体流入的一侧。这种沉积物很难或者甚至不可能从过滤器上除去，从而降低了过滤器的使用寿命。由于膜过滤器较昂贵，这就提高了啤酒的生产成本。
为了延长过滤器的使用寿命。建议膜过滤器的制造者将用过的膜用蛋白酶、葡聚糖酶及木聚糖酶处理后再用化学药物如表面活性剂、酸/碱以及氧化剂进行清洗使之能重新使用。这种清洗过程可分成例如二步进行，即第一步用上述酶处理，然后再根据情况使用适当的化学药物进行清洗。
这里列举一个可行的清洗过程，例如一种过滤面积为320m2的膜过滤器在每通过5000百升(hl)滤液后要进行酶清洗一次，在每通过20000hl滤液后要增加一次化学清洗。用这种方法进行清洗的具有所述过滤器面积的过滤器的使用寿命为可过滤出约100000百升(hl)滤液。
上述的清洗操作的缺点是过滤器上的沉积物只是被清除去一部分，清洗效果将随着使用时间的延长而显著降低。
因此本发明的目的是提供一种制造开头提出的啤酒品种的方法，而且上述问题不会出现，并且膜过滤器的使用寿命显著提高。
本发明的目的是以冷过滤啤酒的制造方法达到的，方法中将啤酒通过膜过滤器过滤，过滤后该膜过滤器经清洗，然后重新投入使用。膜过滤器的清洗是通过用质子惰性极性溶剂与其接触。
令人惊奇的是，用一种质子惰性极性溶剂将膜过滤器清洗的效果较用通常的清洗剂如蛋白酶、木聚糖酶及葡聚糖酶或用表面活性剂及其他物质清洗效果要好。按照本发明的清洗方法可使薄膜过滤器在啤酒过滤中的使用寿命显著降低。
在本发明提供的方法中优选采用二甲亚砜、二甲基甲酰胺或四氢呋喃作为质子惰性的极性溶剂。
二甲亚砜在碱金属氢氧化物存在的条件下使用比较有利。
本发明提供方法的一个优先实施方案的特征在于所用溶剂是与水的混合物，以混合物总重量计，其混合比例最好为30-100％(重量)。
合理的清洗操作应在当薄膜过滤器的流动势或膜过滤器的Zeta势在运行中不再变化时进行。已经证明，膜过滤器上指示的流动势或从它计算得的Zeta势(参阅下文)是一个很好的指标，它指出膜过滤器上的堵塞物质已去除到什么样的程度。
下面将更详细地说明本发明的内容。作为膜过滤器使用用尼龙66制造的NB型过滤器(制造者Fa.Pall Filtrationstechnik GmbH，德国)。这种过滤器在当前的技术中经常用于啤酒冷过滤。
为测定过滤器的过滤行为，使用Esser提出的称为膜过滤器测试法(酿造月刊(Monatszeitschrift füBrauerei)25年度，第6号，145-151页，1972)。这种测试法对检验为改善过滤性能所采取的措施的有效性是可靠的。
为测定新的即未使用过的膜过滤器的过滤性能可用一种压滤仪(SM 16526型，200ml裁载容量；制造者Fa.Sartorius GmbH,Gttingen,DE)，它适用于聚酰胺尼龙66制造的膜过滤器(47mm；孔径0.2μm)。
冷却到0℃的啤酒在等压条件下(1bar)通过过滤器压出，每10秒称量压出的滤液量。压出滤液达200g后停止过滤。测定结果如
图1所示的曲线。
图1示出，在上述条件下用新的过滤器过滤时，可在约210秒时间内滤出约200g滤液。
在同样的条件下，实验被堵塞的，即使用过的过滤器的过滤性能。其得出的结果示于图2中，表明即使经过720秒也只能得到约60g的滤液。
被堵塞的过滤器按照现有技术进行清洗，即如下所述的先用酶，然后用化学方法清洗。
酶清洗是将被堵塞的过滤器用β-葡聚糖酶与木聚糖酶(P3-Ultrasil 65；Henkel制造)混合物的l％水溶液，其pH值为5(用表面活性剂与一种酸性组分(P3-Ultrasil75；Henkel制造)混合物的0.05％水溶液进行调节)，在温度为50℃下处理1小时，接着再重复一次。
然后用表面活性剂，葡聚糖酶及蛋白酶(P3-Ultrasil62；Henkel制造)的混合物的0.5％水溶液，其pH值为9-9.5(用表面活性剂与一种碱性组分(P3-Ultrasil91；Henkel制造)混合物的0.15％水溶液进行调节)，在温度为50℃下处理3小时，最后用温水(50℃)冲洗。
化学清洗是将滤膜用表面活性剂与一种酸性组分(P3-Ultrasil75；Henkel制造)混合物的1％水溶液在60℃下处理30分钟，然后用新鲜水冲洗。接着将滤膜用含1％表面活性剂与一种碱性组分(P3-Ultrasil91；Henkel制造)的混合物和1％表面活性剂与一种氧供体(P3-Ultrasil05；Henkel制造)的混合物的水溶液在60℃的温度下处理30分钟，然后用新鲜水冲洗。最后再一次用表面活性剂与一种酸性组分(P3-Ultrasil75；Henkel制造)混合物的0.5％水溶液处理30分钟，然后用新鲜水冲洗到洗出液达到与新鲜水相等的电导率。
按照上文提出的条件将清洗后的过滤器作过滤性能检查。检查结果在图3中示出。
图3示出的过滤性能已有所改善，因为在约600秒过滤后已可得到200g滤液。
其过滤性能如图2中所示的堵塞程度相同的过滤器，用本发明的一种实施方案进行清洗，即将过滤器用一种二甲亚砜-(DMSO)-与水的混合物(50％DMSO,49％水，1％KOH)在温度为55℃的条件下处理20分钟。接着用热水(60℃)从过滤器的过滤方向及过滤的反方向进行冲洗。将过滤器洗涤到洗涤液中不合DMSO。DMSO可用色层分析检查。
按照本发明清洗后的过滤器用上述方法重新检查其过滤性能，其结果在图4中示出。
图4示出，在约250秒过滤后已可获得200g滤液。使用别的质子惰性极性溶剂也可获得相似的好结果。这就意味着与现有技术相比(图3)有重大的改进。因此按照本发明的方法清洗已用过的膜过滤器比用现有技术的清洗可获得明显的较好的效果。即采用本发明提供的清洗方法可以提高膜过滤器的使用寿命。
清洗效果的测定膜过滤器的Zeta势是用奥地利的Anton Paar GmbH提供的电动势测定系统EKA进行测定。测定的原理是根据流动势的方法。使一种电解质通过过滤器流动，当它被一种相反离子切断时就产生势能(流动势)，它由电极探测出来，并以测定的结果计算Zeta势(参阅下文)。
图5中示意地示出测定流动势或Zeta势的测量装置。
标号1表示这种测量池，图中的2为薄膜过滤器，将它绷紧在特氟隆(聚四氟乙烯)制的过滤器夹子3,4上，不许存在绉纹。过滤器夹子3,4为两上活塞5,6的末端，它安装在测量池1中的圆筒部分7中呈可滑动状态。
活塞5及6的末端3,4上有可让过滤的液体流过的细孔10和11，并对着膜过滤器2压在打有孔的电极8及9上，电极8及9与导线12及13联接，导线从活塞5及6中心穿过，用以测量液体经过滤膜时产生的流动势。电极优选采用银电极或氯化银电极，在电流通过时极化程度很小。活塞6及7由密封14及15密封，一方面活塞可以移动，另一方面不让液体从装置中漏出。
待过滤的液体经过管道16进入测量池1的圆筒部分7，流过活塞6的小孔10和电极8，并形成电势热势，再流过膜过滤器2。过滤后的液流过电极9，同样形成电势，再流经活塞上的小孔11后从排出管道17离开测量池。
为了从测得的流动势和流体流确定Zeta势，还必须测量测量池中进液管道16与排液管道17之间的压力差(图中未画出)、欲过滤流体的电导率及其粘度。由这些测定量就可按下列式计算Zeta势
式中U为流动势，△p为压力差，LF为电导率，η为粘度，εε0为介电常数。
图6示出膜过滤器的Zeta势随堵塞增大的变化情况。图中的曲线的纵坐标以毫伏表示Zeta势，横坐标表示测定Zeta势的pH值。电解质溶液(0.001n KCl水溶液)的pH值用0.1n HCl及0.1n NaOH调节。给定的压力差为350mbar。
曲线首先用新的即未使用过的用聚酰胺(NB型，Fa.PallFiltrationstechnik GmbH制造，D-6072 Dreieich 1，德国)制成的膜过滤器在不同的pH值条件下用上述的测量装置测定其Zeta势。
对未使用过的膜过滤器的测定结果在图中以曲线“a”示出。可以看出，未使用过的过滤器在碱性pH值时的Zeta势约为-18mV，并随pH值减小而Zeta势增大，在pH值约为3时，Zeta势达到零。
曲线“b”示出上述的过滤器在已过滤啤酒后即在已部分堵塞的情况下采用相同的测量条件测得的Zeta势与pH值的关系。可以看出，由于部分被堵塞，Zeta势稍有上升趋势，在pH值约为7时仅约为-15mV。
曲线“c”示出同一膜过滤器在完全堵塞时测得的结果。可以看出，在不同的pH值下其Zeta势只有很小的变化，即使在碱性范围也不小于约-2mV。
为检验本发明的清洗方法，测定了欲清洗的过滤器的Zeta势，如果清洗过的膜的Zeta势已向未使用过的膜的Zeta势曲线方向移动了尽可能远，则清洗是成功的。
专业人员很清楚，本发明涉及的方法特别是对膜过滤器十分适用，其Zeta势随着堵塞程度的变化是十分明显的。当然本专业人员也很容易用简单的方法来测定。
权利要求
1．一种制造冷过滤啤酒的方法，其中用膜过滤器过滤啤酒，薄膜过滤器在过滤后进行清洗，然后再投入过滤，其特征在于，清洗膜过滤器是用质子惰性极性溶剂与其接触，然后经洗涤。
2．如权利要求1的方法，其特征在于，采用二甲亚砜，二甲基甲酰胺或四氢呋喃进行清洗。
3．如权利要求2的方法，其特征在于，在有碱金属氢氧化物存在下采用二甲亚砜进行清洗。
4．如权利要求1到3中之一的方法，其特征在于，所用的溶剂是以与水的混合物存在。
5．如权利要求4的方法，其特征在于，所用的溶剂含量按混合物的总量计为30-100％(重量)。
6．如权利要求1到5中之一的方法，其特征在于，清洗过程在膜过滤器的Zeta势不再变化时进行。
全文摘要
本发明涉及一种制造冷过滤啤酒的方法，按照此法，啤酒是通过膜过滤器过滤，膜过滤器在过滤后进行清洗并再用于过滤，其特征在于清洗膜过滤器是用质子惰性极性溶剂接触处理，然后再洗净。使用本发明的方法可以延长膜过滤器的使用寿命。
文档编号B01D65/06GK1228117SQ98800772
公开日1999年9月8日 申请日期1998年4月8日 优先权日1997年4月8日
发明者D·佩尔泽, G·莫泽, G·赞克 申请人:奥地利布劳联盟股份公司