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Vergleichende Identifikation von filtrationshemmenden Stoffen bei Membran- und Kieselgurfiltration von Bier

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: AiF 17314 N
Laufzeit: 01.01.2011 - 31.12.2014
Fördersumme: 265.750 Euro
Forschungszweck: Angewandte Forschung

Bei der Filtration von Bier gilt die Kieselgurfiltration seit vielen Jahrzehnten als Stand der Technik. Zunehmend rücken jedoch auch andere Filtrationsverfahren in den Blickpunkt des Interesses. Hierbei ist vor allem die Membranfiltration zu nennen. Dieses Verfahren wurde in den letzten Jahren stetig optimiert und kann in Zukunft als Konkurrenz zur Kieselgurfiltration gesehen werden. Sowohl bei der Kieselgurfiltration als auch bei der Membranfiltration kommt es im Verlauf der Filtration zu einem Abfall des Flux (Permeatfluss). Dies führt zu Verringerungen der Filterstandzeiten. Diese Verblockungen werden durch verschiedene Stoffgruppen im Bier, die Prozessparameter während der Filtration, die Art der Filtration (Crossflow, Dead-End) und die verwendeten Filtermaterialien (Membranen, Kieselgurmischungen) hervorgerufen und beeinflusst. Membranfouling wird in drei verschiedene Mechanismen eingeteilt. Diese sind Gelschichtoder Deckschichtbildung, Pore blocking (Verblockung des Poreneingangs) und In-Pore-blocking (Verblockung des Porenkanals). Zusätzlich können diese Foulingmechanismen reversibler oder irreversibler Natur sein. Sichtbar wird Membranfouling durch eine Erhöhung der transmembranen Druckdifferenz oder einer starken Abnahme des Flux. Abhilfe schaffen hier Backflushes (Rückspülungen mit Wasser/Permeat) und regelmäßige Reinigungszyklen mit Enzym- und Reinigungslösungen. Bei der Kieselgurfiltration kommt es – über die Zeit gesehen – zu einem stetigen Druckanstieg am Filtereinlauf. Überschreitet dieser ein gewisses Niveau, wird die verblockte Kieselgur entfernt und der Filtrationsbatch von neuem angesetzt. Verschiedene Forschungsarbeiten hatten bereits zum Ziel, die Stoffgruppen zu charakterisieren, welche die Filterverblockungen verursachen. Sie erlauben jedoch weder eine eindeutige Charakterisierung der für die Filter- bzw. Kieselgurbelegung verantwortlichen Substanzen oder Substanzklassen, noch die Anordnung, wie sich diese am Filtermaterial räumlich anlagern. Beides ist jedoch von substanziellem Interesse, um die Filtrierbarkeit verschiedener Biere belastbarer vorauszusagen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es deshalb, filtrationshemmende Substanzen und Substanzgruppen und die resultierenden Filterverblockungenbei der Kieselgurfiltration und der Membranfiltration über die Zeit vergleichend mit Hilfe bildgebender Verfahren und Morphologieanalysen der beteiligten Polymere zu untersuchen und zu beschreiben.

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