Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Klärung von Rohsaft aus Obst, Trauben, Beeren oder ande¬ ren Früchten und Gemüsen oder Wein und Bier mittels Vor- schöung und Querstromfiltration.

Mit der Vorschönung von Säften durch Zugabe von Schö- nungsmitteln sollen alle Trübungen verursachenden Sub¬ stanzen so weit entfernt werden, dass Nachtrübungen zu einem späteren Zeitpunkt nicht mehr auftreten. Zudem soll durch die Vorschönung eine Verbesserung der sensori¬ schen Eigenschaften des Saftes und eventuell auch Farb¬ aufhellungen erreicht werden. Ferner soll die Leistung der Querstromfiltration wesentlich verbessert werden.

Es sind bereits Verfahren bekannt geworden, die mit einer kontinuierlichen Vorschönung und einer semidiskon¬ tinuierlichen, 1-stufigen Querstromfiltration arbeiten, wobei zwischen Vorschönung und Querstromfiltration ein Batch-Tank angeordnet ist. Bei diesen Ausführungen bleibt der Trüb bis zur Reinigung der Anlage im System. Dadurch kann die Produktqualität, insbesonders die Stabi¬ lität hinsichtlich Nachtrübung beeinträchtigt werden. Be¬ dingt durch das semidiskontinuierliche System ist auch die Verweilzeit des Rohsaftes im System nicht besonders kurz. Dadurch kann beim Fahren in höheren Temperaturbe¬ reichen (z.B. 55 C) eine Schädigung bei empfindlichen Produkten eintreten.

Desweiteren ist ein Verfahren bekannt mit einer konti¬ nuierlichen Vorschönung und einer sowohl semikontinuier¬ lichen als auch kontinuierlichen 1-stufigen Querstrom-

filtration. Bei dieser Ausführung ist im Retentatkreis- lauf der Querstromfiltrationsanlage eine Filterpresse vorgesehen, mit welcher der Trüb aus der Querstromfil¬ trationsanlage entfernt wird. Das Filtrat aus der Filter¬ presse wird in einen Puffer-Tank der Querstromfiltra¬ tionsanlage resp. in die Zuführleitung der Querstromfil¬ tration zurückgeführt. Aufgrund des Einsatzes einer Fil¬ terpresse zur dauernden Trubabtrennung aus dem Retentat- kreislauf der Querstromfiltrationsanlage hat der Be¬ triebs-Modus semikontinuierlich oder 1-stufig-kontinuier- lich einen wesentlich geringeren Einfluss auf das Verhal¬ ten der Quer¬ stromfiltrationsanlage, insbesonders die Standzeit bis zur Reinigung. Die Querstromfiltrationsanlage arbeitet mit Kapillar-Modulen resp. Dünnkanal-Modulen. Die bekann¬ te Anlage ist zur Klärung von Wein bestimmt.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung ist, dass der Aufwand für die Trubentfernungseinrichtung sehr hoch ist. Weitere Investitionskosten entstehen bei semikonti¬ nuierlichen Anlagen durch die Verwendung eines Puffer¬ bzw. Batch-Tankes, der den Aufwand für eine vollautomati¬ sche Anlage zusätzlich stark erhöht. Hinzu kommt, dass der Flux, das heisst die Durchsatzleistung der Querstrom¬ filtrationsanlage relativ niedrig bleibt, was den Be¬ trieb der Anlage verteuert. Die dünnkanaligen Kapillar- Module der Querstromfiltrationsanlage lassen keinen ho¬ hen Konzentrationsfaktor zu.

Bei 1-stufigem Betrieb ohne Trubabtrennung aus dem Reten- tat-Kreislauf der Querstromfiltrationsanlage ist norma¬ lerweise der Flux, d.h., die Filterleistung pro Filter¬ flächeneinheit bei dem geforderten Konzentrationsfaktor bzw. der geforderten Ausbeute sehr gering. Deshalb wer¬ den kontinuierliche Anlagen im allgemeinen mehrstufig gebaut, wobei der Konzentrationsfaktor in der ersten

Stufe relativ gering ist. Solche Anlagen lohnen sich aber erst ab einer bestimmten Grosse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs er¬ wähnten Art zu schaffen, das die Rentabilität der Anlage erhöht, die Automatisierung des Verfahrensablaufes er¬ leichtert und die Produktqualität verbessert.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die mittelbare oder unmittelbare Kombination von wenigstens teilweise kontinuierlicher Vorschönung mit einem wenig¬ stens 1-stufigen, kontinuierlichen Querstromfiltrations- system, das mit relativ hohem Feststoffanteil im Reten- tat resp. einem hohen Konzentrationsfaktor betrieben wird.

Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Patentansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Anlage und

Fig. 2 eine Ausführung mit Gelatine-/

Bentonit-Vorschönung und Diafil¬ tration.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens aus einer kontinuierlich arbeitenden Vorschönung 1, die über eine Leitung 2 mit einer nachgeschalteten, kontinuier¬ lich arbeitenden vorzugsweise 1-stufigen Querstromfil-

trationsanlage 3 betriebsverbunden ist. Der Vorschönung 1 wird über eine Leitung 4 der zu klärende Rohsaft und über Leitungen 5, 6, 7 verschiedene Schönungsmittel zuge¬ führt. Im Vergleich zu einer normalen Schönung wird beim Vorschönen nur mit ca. 10 - 60 % des vollen Schönungsmit- telbedarfes gearbeitet. Die Leitung 2 der Vorschönung 1 mündet in den Retentatkreislauf 8 der Querstromfiltra¬ tionsanlage 3. Eine im Retentatkreislauf 8 angeordnete Umwälzpumpe 9 fördert den Rohsaft über die Membran 10 der Querstromfiltrationsanlage 3. Ueber eine Leitung 11 wird der geklärte Saft als Permeat abgeführt.

Die Querstromfiltrationsanlage 3 ist mit grosskanaligen Modulen ausgerüstet, die eine Kanal-Spaltbreite bzw. bei Rohrmodulen einen Kanal-Durchmesser von mindestens 4 mm aufweisen. Dadurch ergibt sich ein relativ hoher Fest¬ stoffanteil resp. ein hoher Konzentrationsfaktor im Re¬ tentatkreislauf 8 der Querstromfiltrationsanlage 3. Der Nass-Trubgehalt des Retentatstromes beträgt mindestens 40 % und der Konzentrationsfaktor bezogen auf Apfelsaft ab Horizontal-Korbpresse mindestens 20 %. Für die Quer¬ stromfiltration kommt als zusätzliche Trubbelastung hier noch der Schönunsgtrub hinzu.

Um den Konzentrationsfaktor resp. den Trubstoffanteil im Retentatstrom etwa konstant zu halten, wird ein Teil des Retentats durch eine Leitung 12 aus dem Retentatkreis¬ lauf 8 ausgeschleust.

Versuche haben im Zusammenhang mit der Vorschönung ge¬ zeigt, dass ab genügend hohem Trubgehalt, z.B. bei einem Konzentrationsfaktor von 30 - 40, der Flux mit zunehmen¬ dem Konzentrationsfaktor im allgemeinen sehr stark an¬ steigt. Die Fluxsteigerung liegt im allgemeinen bei Apfelsaft über 75 % vom Durchschnittswert von konventio¬ nell betriebenen Anlagen. Um die Querstromfiltrationsan-

lage mit maximaler Leistung zu fahren, wird der Trubge- halt bei einem derart hohen Wert konstant gehalten, dass die Anlage noch ohne Gefahr durch Verstopfungen der Mo¬ dule betrieben werden kann. Durch die erzielte Flux-Erhö- hung lassen sich erhebliche Einsparungen bei den Investi- tions- und Betriebskosten erzielen und gleichzeitig auf¬ grund der Vorschönung die Trubstabilität verbessern.

Durch den kontinuierlichen Betrieb der Querstromfiltra- tionsanlge ist die Verwendung eines Batch-Tankes nicht mehr erforderlich. Dadurch ergibt sich ein relativ einfa¬ cher Aufbau der Anlage und vor allem die Voraussetzung für eine kostengünstige Automatisierung des Verfahrens- ablaufes. Weitere Vorteile aufgrund des relativ hohen Konzentrationsfaktors und des 1-stufigen, kontinuierli¬ chen Betriebes bestehen darin, dass die Verweilzeit des Rohsaftes kurz ist und eine spezielle Trubentfernung, beispielsweise durch spezielle Filterpressen und dgl. nicht erforderlich resp. nicht erwünscht ist. Der Trüb unterliegt im 1-stufig kontinuierlichen Betrieb einer re¬ lativ kurzen Verweilzeit in der Querstromfiltrationsanla¬ ge, so dass keine störende Schädigung des Endprodukts durch den hohen Trubanteil im Retentat entsteht. Die In¬ vestitionskosten lassen sich somit relativ niedrig halten und die Anlage ist einfacher zu betreiben.

Damit die Querstrom-Anlage im kontinuierlichen Betrieb trotz hohem Konzentrationsfaktor konstant läuft, ist ein zeitlich konstantes Eingangsprodukt zur Querstrom-Anlage erforderlich. Ein solches wird durch eine mindestens teilweise kontinuierliche Vorschönung am besten gewähr¬ leistet.

Die Querstromfiltrationsanlage 3 wird warm bei einer Tem¬ peratur von mindestens 30 C gefahren. Diese Massnahme trägt ebenfalls zu einer erheblichen Fluxsteigerung bei.

Die kontinuierliche Vorschönung kann bspw. auch mit Hilfe des bekannten Flotationsverfahrens durchgeführt werden. Dabei wird der Rohsaft in der Vorschönung 1 mit verschiedenen Schönungsmitteln versetzt, die über die Leitungen 5, 6, 7 in dosierten, regelbaren Mengen zuge¬ führt werden. Nach Beendigung der Flockung wird der aus- geflockte Schönungstrub durch die Leitung 13 aus der Vorschönung 1 ständig ausgeschleust. In diesem Falle muss dafür gesorgt werden, dass der Konzentrationsfaktor in der nachfolgenden Querstromfiltrationsanlage 3 rasch erhöht wird, um Porenverstopfungen resp. eine irreversi¬ ble Flux-Verminderung zu vermeiden. Dies lässt sich auf einfache Art und Weise dadurch bewerkstelligen, dass z.B. während der Anfahrperiode kein oder nur sehr wenig Retentat durch die Leitung 12 aus dem Retentatkreislauf 8 der Querstromfiltrationsanlage 3 ausgeschleust wird. Diese Massnahme ist bei einem relativ hohen Anfall von Schönungstrub sehr vorteilhaft.

Das erfindungsgemässe, kombinierte Verfahren weist gegen¬ über einer Klärung, die ausschliesslieh durch Flotation erfolgt, den Vorteil auf, dass weniger Schönungsmittel bei einer besseren Brillianz des Klarsaftes benötigt werden. Ausserdem ist in diesem Falle das Flotationssy¬ stem wesentlich kleiner dimensionierbar, da nur vorge¬ schönt wird.

Neben einer kontinuierlichen Gelatine- / Bentonit-Vor- schönung kann dem erfindungsgemässen System bzw. der Vor¬ schönung 1 auch eine kontinuierliche Entpektiniesierung 14 oder eine Zentrifuge 15 vorgeschaltet werden (Fig.l). Falls vor der Vorschönung vorzentrifugiert wird, kann der von der Zentrifuge 15 erzeugte Trubauswurf über eine Leitung 16 zur Verbesserung der Gesamtausbeute in den Re¬ tentatkreislauf 8 der kontinuierlich arbeitenden Quer¬ stromfiltrationsanlage 3 eingeleitet werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann der kontinuierlichen Vorschönung 1 eine Aroma-Rückgewinnungsanlage 17 vorge¬ schaltet werden.

Die Zentrifuge 15 oder andere Trubabscheidungseinrichtun- gen können in sehr schwierigen Fällen auch zwischen Vor¬ schönung 1 und Querstromfiltrationsanlage 3 eingesetzt werden. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Aroma- Rückgewinnungsanlage 17 ebenfalls zwischen Vorschönung 1 und Querstromfiltrationsanlage 3 anzuordnen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der Rohsaft im Durchlaufverfahren über eine Leitung 18 und eine Zuführ¬ pumpe 19 einer kontinuierlichen Gelatine- / Bentonit-Vor- schönung 20 zugeführt, die aus mehreren, nacheinander an¬ geordneten Verweiltanks 21 besteht. Der Rohsaft wird zu¬ nächst über eine Leitung 22 mit einem ersten Schönungs¬ mittel, vorzugsweise Gelatine und nach einer gewissen Verweilzeit in dem oder den ersten Verweiltanks 20 über eine Leitung 23 mit einem zweiten Schönungsmittel, vor¬ zugsweise Bentonit, vermischt und behandelt. Nach Zugabe des letzten Schönungsmittels verbleibt der Rohsaft eine gewisse Zeit in dem oder den letzten Verweiltanks 21 und wird anschliessend über eine Leitung 24 dem Retentat¬ kreislauf 8 der kontinuierlich arbeitenden Querstromfil¬ trationsanlage 3 zugeführt.

Zur Verbesserung der Ausbeute ist es zweckmässig, das über die Leitung 12 aus dem Retentatkreislauf 8 der Quer¬ stromfiltrationsanlage 3 ausgeschleuste Retentat mit Hilfe einer Dosierpumpe 25 in einem Retentat-Auffangtank 26 zu sammeln und von Zeit zu Zeit zusammen mit der Quer¬ stromfiltration eine Diafiltration durchzuführen. Hierzu wird dem Retentat-Auffangtank 26 über eine Leitung 27 zur Verdünnung des Retentats ständig Wasser zugeführt.

Bei der einfachen Diafiltration wird 1 Vol.- Teil Reten¬ tat kontinuierlich mit 1 Vol.-Teil Wasser und bei der zweifachen Diafiltration 2 Vol.-Teil Retentat mit 2 Vol.-Teilen Wasser vermischt. Die Mischung von Retentat und Wasser wird über eine Leitung 28 und eine Pumpe 29 kontinuierlich wieder in den Retentatkreislauf 8 der Querstromfiltrationsanlage 3 eingespeist. Zur Entsorgung des Retentat-Auffangtanks 26 ist eine Leitung 30 vorgese¬ hen.

Während der Diafiltration wird die Zufuhr des vorgeschön¬ ten Rohsaftes zur Querstromfiltrationsanlage 3 vorzugs¬ weise gedrosselt oder unterbrochen. Aufgrund dieser Mass- nahme werden trotz nur 1-stufiger kontinuierlicher Quer¬ stromfiltration Ausbeuten von über 99 % erzielt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass infolge des hohen Fluxes der Querstromfiltration innerhalb kurzer Zeit eine mehr¬ fache, statt nur einer Diafiltration möglich ist.

Zur Regelung der für die Vorschönung erforderlichen Men¬ gen von Schönungsmitteln wird die Permeat-Menge mit Hil¬ fe eines Mengenmessgeräts 31 gemessen (Fig. 2) über eine Steuerleitung 32 werden die Messdaten an ein Steuer- und Regelgerät 33 geleitet, das mit der jeweiligen Dosierpum¬ pe 34 für das betreffende Schönungsmittel verbunden ist und die Zufuhrmenge in Abhängigkeit von der Permeat-Lei- stung regelt. Die gleiche Regelung ist auch für die Re- tentat-AusSchleusung vorgesehen. Hierzu ist das Mengen- messgerät 31 für das Permeat über eine Steuerleitung 35 mit einem Steuer- und Regelgerät 36 verbunden, das die Dosierpumpe 25 für das auszuschleusende Retentat ansteu¬ ert und die Retentatmenge regelt. Daneben lassen sich auch andere, bekannte Methoden anwenden, um den Konzen¬ trationsfaktor resp. den Trubgehalt im Retentatkreislauf konstant zu halten.

Zur Regelung der Rohsaftmenge, die dem erfindungsgemäs¬ sen System zugeführt wird, ist ein Regelventil 37 zwi¬ schen Zuführpumpe 19 und Vorschönung 20 vorgesehen (Fig. 2). Das Regelventil 37 ist über eine Steuerleitung 38 mit einem Druckregler 39 verbunden, der vor der Umwälz¬ pumpe 9 des Retentatkreislaufes 8 angeordnet ist. Basie¬ rend auf einem mit Hilfe des Druckreglers 39 konstant zu haltenden Druck vor der Umwälzpumpe 9 kann die Rohsaftzu¬ fuhr auf einfache Art und Weise geregelt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich überall dort anwenden, wo der erhöhte Trubgehalt im Retentat während kurzer Verweilzeit sich nicht störend auf die Qualität des Endprodukts auszuwirken vermag und wo hohe Wirt¬ schaftlichkeit und gleichzeitig Stabilität gegen Nachtrü¬ bung wichtig sind. Dies gilt deshalb vor allem für die Herstellung von Massensäften aus Obst, Trauben, Beeren oder anderen Früchten, sowie zum Teil auch für Wein und Bier, insbesondere zur Verbilligung der im allgemeinen langsamen Filtration. Bei der Bierfiltration besteht die Möglichkeit, den Filtrations-Prozess zu verbilligen, indem die während der Nachgärung in den Lager-Tanks abge¬ setzte Hefe und Trubstoffe vor der Querstromfiltration mit dem Tankinhalt zurückvermischt werden. Aufgrund des¬ sen werden nicht nur höhere Filtrationsleistungen er¬ zielt, sondern es erübrigt sich gleichzeitig eine separa¬ te Aufbereitung des Tank-Gelägers.

Besonders prädestiniert ist das vorliegende Verfahren bei der separaten Filtration von Fermenterhefe und von Tank-Gelägern, welche sehr Trubreich sind. Der Flux bei konventionellen Anlagen ist dafür sehr niedrig.

Aufgrund der erhöhten Leistung (Flux) der Querstromfil¬ tration ist die erfindungsgemässe Kombination von kon¬ tinuierlicher Vorschönung und kontinuierlicher Quer-

stro filtration in vielen Fällen wirtschaftlich günsti- iger als die reine Querstromfiltrationsanlage. Die er¬ findungsgemässe Kombination bietet vor allem mehr Si¬ cherheit gegenüber Nachtrübung, insbesondere bei hoch- polyphenolhaltigen Säften.