РЕГЕНЕРИРОВАННЫЕ ВЕЩЕСТВА, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ БРОЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ
REGENERATED SUBSTANCES SUITABLE FOR TREATMENT OF LIQUIDS OBTAINED DURING FERMENTATION

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
[001] В данной заявке на патент испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США №62/213473, поданной 2 сентября 2015 года.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[002] Настоящее изобретение относится к стабилизирующим веществам или стабилизирующим веществам и фильтрующим средам, используемым при обработке полученных при брожении жидкостей, таких как пиво, и в частности, к регенерации и повторному использованию подобных веществ.
[003] Пиво традиционно стабилизируют и фильтруют предназначенными для однократного использования стабилизирующими и осветляющими веществами. Настоящее изобретение относится к регенерации и повторному использованию стабилизирующих веществ на основе диоксида кремния, а также к регенерации и повторному использованию стабилизирующих веществ и фильтрующих сред на основе диоксида кремния (например, смесей, композитов) и, в частности, к композициям, которые содержат регенерированные вещества для стабилизации пива и, необязательно регенерированную диатомовую землю или фильтрующую среду на основе перлита.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[004] Пиво получают посредством традиционного биопроцесса, при проведении которого сельскохозяйственные продукты, содержащие зерновые злаки, такие как солодовый ячмень, рис, кукуруза или пшеница, и часто ароматизированные хмелем, частично превращаются в спирт дрожжевыми клетками. Для целей настоящего изобретения авторы изобретения определяют полученные при брожении напитки как напитки, содержащие ферментированные зерновые злаки. Способы осветления и стабилизации при пивоварении являются многоступенчатыми и могут включать удаление большинства твердых дрожжей и других частиц путем центрифугирования с последующим добавлением к пиву одного или нескольких стабилизирующих веществ.
[005] Стабилизирующее соединение избирательно удаляет либо определенные белки, либо полифенолы, которые, если их не удалить, могут вступать во взаимодействие и осаждаться при определенных температурных условиях. Поливинилполипирролидон (PVPP), органическое вещество, и силикагель, неорганическое вещество, являются двумя наиболее популярными типами стабилизирующих веществ для удаления из пива, соответственно, полифенолов и определенных белков. Большинство силикагелей, используемых для стабилизации пива, получают путем нейтрализации и желатинизации водного раствора силиката натрия минеральной кислотой. После образования геля, силикагель промывают для удаления растворимых веществ, таких как сульфат натрия, а затем измельчают, получая гидрогель диоксида кремния, содержащий приблизительно 60 мас.% общей влаги, в том числе свободную влагу и гидратную воду. Для получения продукта, который обычно называют ксерогелем, гидрогель сушат, как правило, до общей влажности приблизительно 10 мас.% или меньше. Также используются некоторые продукты, количество содержащейся влаги в которых имеет промежуточное значение между содержанием влаги в гидрогелях и ксерогелях. Указанные продукты обычно содержат приблизительно 40 мас.% общей влаги, и их называются либо гидратированными ксерогелями оксида кремния, либо гидрогелем.
[006] Некоторые стабилизирующие вещества на основе силикагеля содержат добавки. Например, для улучшения стабилизирующей способности и для уменьшения содержащегося в веществе растворимого железа может быть добавлен силикат магния (патенты США №№4508742, 4563441, 4797294 и 5149553).
[007] Ультрафильтрация, термин, часто используемый для описания удаления мелких твердых и полутвердых частиц из пива или вина, обычно проводится в пивоваренной промышленности после процесса стабилизации. Фильтрация с помощью суспендированных частиц вещества, главным образом с использованием неорганических фильтрующих сред (в основном порошков диатомовых земель; реже - вспученного перлита), является традиционным способом проведения ультрафильтрации. В последние годы были разработаны композиционные материалы, которых объединяют вещества, пригодные для осуществления фильтрации и для осуществления стабилизации. Были разработаны и введены в промышленную эксплуатацию как органические композиционные материалы, содержащие PVPP (см. патент США №8420737), так и неорганические композиционные материалы, содержащие силикагель (см. патенты США №№6712974 и 8242050).
[008] Кроме того, в последние годы уменьшение содержания твердых веществ в жидкостях, отфильтрованных на стадии ультрафильтрации на многих пивоваренных заводах, а также улучшение характеристик мембранных фильтров позволило проникнуть на рынок ультрафильтрации мембранным фильтрам с поперечным потоком. Одной из важных особенностей фильтрации с поперечными потоками является то, что, поскольку в ней для удаления твердых частиц не используются одноразовые фильтрующие среды, то общее количество отработанного осадка, или ретентата, образующегося в процессе фильтрации с поперечным потоком, который может содержать стабилизирующие вещества и органические отходы, уменьшается в массе и в объеме, по сравнению с количеством отработанных осадков, полученных в процессе традиционной фильтрации с использованием диатомовой земли, за сопоставимый период времени.
[009] Несколько других тенденций в пивоваренной промышленности, которые следует отметить, включают усиление давления со стороны органов регулирования и контроля, как правило, с согласия и поддержки пивоваренной промышленности, в сторону как уменьшения утилизации одноразовых сред на свалках, так и для улучшения очистки пива путем уменьшения количества растворимых элементов, которые вводят в процессе пивоварения. Существует также интерес некоторых пользователей диатомовой земли и некоторых государственных органов регулирования и контроля к действию кристаллического диоксида кремния на работников, которое в некоторых случаях может приводить к заболеваниям легких, если работники в течение длительного времени вдыхают мелкие частицы, содержащие кристаллический диоксид кремния.
[0010] Существует потребность в способе и продуктах, которые:
1. Снижают затраты на стабилизацию и фильтрацию пива (или других полученных при брожении напитков);
2. Позволяют уменьшить массу отходов, образующихся в пивоваренной промышленности;
3. Позволяют уменьшить введение способных экстрагироваться примесей в пиво во время проведения процессов стабилизации и фильтрации при контакте с используемыми в процессе обработке веществами; и
4. Уменьшают потенциальное воздействие кристаллического диоксида кремния на работников.
[0011] Все указанные преимущества обеспечивают регенерированные вещества и связанные с ними способы, раскрытые в настоящем изобретении.
Регенерация
[0012] В данном описании регенерация (или термины регенерация отработанных веществ или регенерировать отработанные вещества) относится к способу, в котором отработанные фильтрующие среды или отработанные стабилизирующие вещества или смеси или композиты (например, стабилизирующие фильтрующие вещества) указанных веществ возвращаются в такое состояние, когда вещества аналогичны исходным фильтрующим или стабилизирующим веществам или смесям или композитам указанных веществ с точки зрения адсорбционного потенциала и фильтрующей способности, включая расходную норму и содержание способных экстрагироваться химических соединений.
[0013] Регенерированные вещества (или регенерированные отработанные вещества) относятся к фильтрующим средам или стабилизирующим веществам или смесям или композитам фильтрующих и стабилизирующих веществ, которые были использованы, по меньшей мере, в одном из предыдущих применений в качестве стабилизирующих и/или фильтрующих веществ в процессе стабилизации или фильтрации полученного при брожении напитка (например, пива) и были возвращены в состояние, которое позволяет осуществить их повторное использование в аналогичном процессе. Например, регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния относится к стабилизирующим веществам на основе диоксида кремния, которые были использованы, по меньшей мере, в одном из предыдущих применений в качестве стабилизирующих веществ в процессе стабилизации полученного при брожении напитка (например, пива) (или в некоторых случаях в процессе стабилизации и фильтрации) и были возвращены в состояние, которое допускает их повторное использование в аналогичном процессе. Аналогично, регенерированные фильтрующие среды относятся к фильтрующим средам, которые были использованы, по меньшей мере, в одном из предыдущих применений в качестве фильтрующих сред в процессе фильтрации полученного при брожении напитка (например, пива) (или в некоторых случаях в процессе стабилизации и фильтрации) и были возвращены в состояние, которое допускает их повторное использование в аналогичном процессе. Аналогично, регенерированные стабилизирующие фильтрующие вещества относятся к стабилизирующим фильтрующим веществам, которые были использованы, по меньшей мере, в одном из предыдущих применений в качестве стабилизирующих фильтрующих веществ в процессе стабилизации и фильтрации полученного при брожении напитка (например, пива) и были возвращены в состояние, которое допускает их повторное использование в аналогичном процессе.
[0014] Новые вещества относятся к фильтрующим или стабилизирующим веществам или смесям или композитам фильтрующих и стабилизирующих веществ, которые были получены, но ранее не использовались в способе стабилизации или фильтрации.
[0015] В прошлом был предпринят ряд попыток регенерировать фильтрующие среды на основе диатомовой земли. В некоторых случаях были применены процессы термической регенерации, включающие транспортирование отработанного фильтровального осадка в центральную обрабатывающую установку. В указанных способах отработанное вещество смешивают с отработанным осадком из других установок, с целью получения исходного вещества, которое включает смеси фильтрующих сред на основе диатомовой земли с различными размерами частиц и диапазонами их изменений, вместе с химическими композициями других компонентов отработанного фильтровального осадка, которые могут включать органические отходы и стабилизирующие пиво вещества, такие как силикагель и PVPP, и которые подвергают обработке, с целью получения фильтрующей среды. Однако успешная регенерация стабилизирующих веществ, содержащихся в отработанном осадке, с использованием термических процессов не была продемонстрирована, и попытки регенерации смешанного отработанного вещества в фильтрующие среды с конкретным заданным размером частиц не привели к получению продукта, который может полностью заменить новые фильтрующие среды на основе диатомовой земли.
[0016] Известно, что в процессе изготовления пористая структура стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния модифицируется за счет проведения процессов сушки и старения. Например, объем пор и площадь поверхности уменьшаются, а размер пор изменяется. Поскольку структура и объем пор имеют первостепенное значение для способности стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния адсорбировать белок, то считалось, что стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния не в состоянии перенести агрессивный термический процесс, в ходе которого белки и другие органические вещества окисляются, а затем веществу возвращают его способность адсорбировать белок.
[0017] Простой принцип влажной регенерации включает перемешивание отработанного осадка диатомовой земли в воде, чтобы растворить органические вещества, содержащиеся в частицах диатомовой земли. Разделение может быть осуществлено путем классификации, например, с помощью гидроциклонов, за счет отличий в размерах частиц и удельном весе. Осадки дрожжевых клеток и другие органические вещества в отработанном осадке диатомовой земли в основном имеют размер в несколько микрон или меньше, а их удельный вес несколько превышает 1. Частицы диатомовой земли более крупные (до 100 мкм), что в принципе позволяет провести разделение. Однако эффективный удельный вес диатомовой земли в воде ненамного превышает 1, поскольку она имеет высокопористую структуру. Вспомогательные фильтрующие присадки на основе диатомовой земли, особенно мелкие сорта, используемые для ультрафильтрации пива, имеют распределение частиц по размерам до одного микрона. Разделение механическими средствами неэффективно и, как было показано, нерентабельно для регенерации отработанного осадка диатомовой земли.
[0018] С целью разложения и растворения биологических и органических веществ в отработанном осадке диатомовой земли были предприняты попытки осуществить влажные химические и/или биологические способы. Большинство из них основано на щелочном расщеплении или щелочной промывке (EP 0253233, EP 1418001, патент США №5300234 и патентная публикация США №2005/0051502) и/или ферментативном расщеплении (DE 196 25 481, DE 196 52 499, EP 0611249 и патенты США №№5801051 и 8394279). Указанные влажные способы обычно осуществляют при умеренных температурах (40-70°C) или больших температурах (70-100°C), и для упрощения способа могут применяться другие химические реагенты. Например, были изучены поверхностно-активные диспергаторы, а также окислители, такие как гипохлорит натрия, пероксид водорода и озон. Щелочной раствор может использоваться в процессе или после проведения ферментативного сбраживания, а разбавленная кислота может использоваться для нейтрализации после проведения щелочного процесса. После проведения химического и/или ферментативного процесса, с целью отделения регенерированной диатомовой земли от остатков биологических веществ и ультратонких частиц, могут использоваться гидроциклоны, часто имеющие небольшие размеры и позволяющие проводить многоступенчатую обработку. Для извлечения регенерированной диатомовой земли могут также использоваться фильтры. Некоторые из влажных способов регенерации также могут быть использованы для перлита, целлюлозы, синтетических полимерных фильтрующих сред и их комбинаций (см., например, патент США №5300234, EP 0879629 и патент США №8394279).
[0019] Указанные влажные процессы в разной степени страдают от высоких затрат на химические реагенты, ферменты и воду; от высоких затрат на обезвоживание; и от низких выходов регенерированной диатомовой земли (обычно они составляют до 50-70%). Известно, что диатомовые структуры подвергаются щелочной атаке при концентрациях щелочи, обычно используемых при регенерации отработанных осадков (0,1-2% NaOH или рН 12,4-13,7), особенно при повышенной температуре. Кроме того, в указанных способах регенерации не предпринимались попытки выделить отработанные стабилизирующие вещества, в частности, стабилизирующие вещества на основе силикагеля, которые обладают высокой растворимостью при повышенных уровнях рН и либо полностью растворяются при проведении процесса горячего щелочного расщепления, либо их частицы значительно уменьшаются в размерах вследствие растворения, так что извлечение в процессе переработки практически невозможно. В WO 1999/16531 описывается способ выщелачивания при температуре окружающей среды, с целью регенерации отработанных пивных осадков, содержащих перлит, и в нем указано, что отработанная диатомовая земля не пригодна для использования в указанном способе, а оставшийся силикагель не выдерживает условий, заданных при проведении процесса.

[0020] Были разработаны и использованы в промышленности способные регенерироваться стабилизирующие вещества для пива на основе PVPP. Способные регенерироваться стабилизирующие вещества на основе PVPP обычно имеют более крупные размеры частиц, чем неспособные к регенерации сорта. Например, продукт на основе PVPP для одноразового использования Polyclar 10, поставляемый компанией ISP, имеет средний размер частиц 25 мкм, а способный регенерироваться сорт Polyclar Super R имеет средний размер частиц 110 мкм (Brewers' Guardian, May 2000). Распространенной практикой для регенерируемого PVPP является введение стабилизирующих веществ в пиво после проведения стадии ультрафильтрации (после того как уже удалены дрожжевые клетки), и стабилизирующие вещества отфильтровываются с помощью горизонтального листового фильтра, свечного фильтра или мембранного фильтра с поперечным протоком. Как только цикл фильтрации завершается, отработанный PVPP регенерируют горячей щелочной промывкой для того, чтобы разорвать связь PVPP-полифенол, с последующей промывкой горячей водой и нейтрализацией разбавленной кислотой. В альтернативном подходе используют несколько насадочных колонн PVPP, при этом каждая колонна поочередно выполняет задачу либо стабилизации пива, либо регенерации PVPP, обеспечивая непрерывную работу. Регенерация PVPP может также включать ферментативную обработку для очистки от любых дрожжевых остатков, содержащихся в отработанном PVPP (патентная публикация США №2013/0196025). Отработанные среды для фильтрации пива, включающие вспученный перлит и PVPP, могут быть регенерированы путем щелочной промывки, с целью извлечения как перлита, так и PVPP (WO 1999/16531). Однако этот способ не работает, по сообщению авторов изобретения WO 1999/16531, в случае отработанных веществ, содержащих либо диатомовую землю, либо силикагель, либо и то и другое вещество вместе вследствие растворимости указанных обогащенных диоксидом кремния компонентов при повышенных значениях рН.

[0021] Стабилизирующие фильтрующие вещества являются бифункциональными и могут обеспечивать как стабилизацию, так и осветление пива и других полученных при брожении напитков. Они обычно представляют собой композиционные вещества или содержат, по меньшей мере, некоторые композитные частицы, которые включают как фильтрующий компонент, так и стабилизирующий компонент. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стабилизирующие фильтрующие вещества могут содержать: частицы фильтрующей среды и стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния, осажденные на частицы фильтрующего среды. Celite Cynergy является примером стабилизирующего фильтрующего вещества. В Celite Cynergy фильтрующий компонент представляет собой диатомовую землю, а стабилизирующий компонент представляет собой мелкодисперсный осажденный силикагель и осажденный диоксид кремния (патент США №6712974, патентная публикация США №2009/0261041, патент США №8242050). Стабилизирующие фильтрующие вещества, в которых фильтрующим компонентом является диатомовая земля, а стабилизирующий компонент представляет собой стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния, в данном описании обозначают как ʺмодифицированные диатомовыеʺ стабилизирующие фильтрующие среды. Полимерные стабилизирующие фильтрующие среды состоят из термопластичных частиц для осветления и PVPP, например, для стабилизации.
[0022] В патенте США №5484620 предлагаются композиционные стабилизирующие фильтрующие вещества на основе PVPP и термопластичного вещества, полученные совместным термическим прессованием и спеканием при температуре, близкой к температуре плавления термопластичного вещества (140-260°C). Указанный процесс необходимо проводить в не содержащей кислород среде или в атмосфере инертного газа вследствие плохой термической стабильности PVPP в окислительной атмосфере. Указанные стабилизирующие фильтрующие среды могут быть регенерированы горячей щелочной промывкой, необязательно с помощью ферментативной обработки. Стабилизирующие фильтрующие среды также могут быть приготовлены на основе поперечно сшитого сополимера стирола и винилпирролидона (VP) с большой молекулярной массой (патенты США №6525156, 6733680 и 6736981 и патентные публикации США: 2003/0124233 и 2006/0052559) или полученного совместной экструзией полистирола (PS) и PVPP (патентная публикация США №2004/0094486, 2005/0145579, 2008/0146739, 2008/0146741 и 2010/0029854). Указанные стабилизирующие фильтрующие среды на основе PS-PVPP, которые составляют основу ʺфильтрующей и стабилизирующей присадкиʺ Crosspure компании BASF, могут быть регенерированы с помощью процесса, аналогичного процессу регенерации PVPP, т.е. с использованием горячей щелочной промывки и ферментативной обработки (патентная публикация США №2009/0291164).
[0023] Таким образом, из уровня техники не известна регенерация: (1) стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния; (2) стабилизирующих фильтрующих сред, содержащих стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния; (3) стабилизирующих фильтрующих сред на основе модифицированной диатомовой земли, содержащих стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния (например, осажденного диоксида кремния или силикагеля) (4) смесей или композитов, содержащих стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния и диатомовую землю, перлит или фильтрующие среды на основе золы оболочки рисового зерна; или (5) смесей, содержащих стабилизирующие фильтрующие среды на основе модифицированной диатомовой земли и фильтрующие среды на основе диатомовой земли, перлита или золы оболочки рисового зерна.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0024] В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, раскрывается неорганический продукт для обработки жидкости. В одном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния, при этом неорганический продукт имеет эффективность регенерации от 45% до 165% или имеет скорректированную эффективность регенерации от 45% до 165%. В одном варианте обработки неорганический продукт может иметь эффективность регенерации от 50% до 165% или может иметь скорректированную эффективность регенерации от 50% до 165%. В другом варианте обработки неорганический продукт может иметь эффективность регенерации от 75% до 165% или может иметь скорректированную эффективность регенерации от 75% до 165%. В другом варианте обработки неорганический продукт может иметь эффективность регенерации от 90% до 165% или может иметь скорректированную эффективность регенерации от 90% до 165%.
[0025] В одном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может дополнительно содержать регенерированную фильтрующую среду. В одном варианте обработки регенерированные фильтрующие среды могут включать регенерированную диатомовую землю, регенерированный перлит, регенерированную золу оболочки рисового зерна или их комбинации. В другом варианте обработки регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния и регенерированная фильтрующая среда могут представлять собой смесь или композит.
[0026] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения масса регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния может составлять, по меньшей мере, приблизительно 10% от общей массы неорганического продукта. В данном описании применительно к массе термин «приблизительно» означает плюс или минус 1%. В одном варианте обработки масса регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния может составлять, по меньшей мере, приблизительно 25% от общей массы неорганического продукта. В другом варианте обработки масса регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния может составлять, по меньшей мере, приблизительно 50% от общей массы неорганического продукта. В другом варианте обработки масса регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния может составлять, по меньшей мере, приблизительно 90% от массы неорганического продукта. В еще одном варианте обработки масса регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния может составлять, по меньшей мере, приблизительно 95% от общей массы неорганического продукта. Наконец, в еще одном варианте обработки масса регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния может составлять, по меньшей мере, приблизительно 100% от общей массы неорганического продукта.
[0027] В одном варианте осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может дополнительно содержать частицы одной или нескольких регенерированных фильтрующих сред, где регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния и частицы регенерированных фильтрующих сред тесно связаны и где, кроме того, частицы регенерированной фильтрующей среды и регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния тесно связываются в процессе проведения первоначального технологического процесса получения неорганического продукта перед первым его использованием в процессе стабилизации или фильтрации. В одном варианте частицы регенерированной фильтрующей среды могут включать или могут представлять собой регенерированную диатомовую землю, регенерированный перлит или регенерированную золу оболочки рисового зерна их комбинации. В другом варианте неорганический продукт может быть регенерированной стабилизирующей фильтрующей средой. В еще одном варианте регенерированная стабилизирующая фильтрующая среда представляет собой модифицированную стабилизирующую фильтрующую среду на основе диатомовой земли, или Celite Cynergy.
[0028] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт можно адаптировать таким образом, чтобы из неочищенного пива получать первый пивной фильтрат, имеющий 50-200% мутности второго пивного фильтрата неочищенного пива, при этом второй пивной фильтрат получают с помощью новых веществ, имеющих тот же состав и используемых в той же дозировке, что и указанный неорганический продукт. Первый и второй пивные фильтраты получают при той же температуре и скорости фильтрации и при той же или меньшей скорости повышения давления на фильтровальном осадке. Указанную выше скорость повышения давления измеряют в фунтах на квадратный дюйм в минуту или миллибарах в минуту, а мутность измеряют при температуре 0°C. В одном варианте скорость повышения давления при получении первого пивного фильтрата равна или меньше, чем скорость повышения давления при получении второго пивного фильтрата.
[0029] В любом из приведенных выше вариантов осуществления настоящего изобретения регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния может представлять собой (или может включать) ксерогель диоксида кремния, гидратированный ксерогель диоксида кремния, гидрогель диоксида кремния, осажденный диоксид кремния, гидратированный силикагель, гидросиликагель и т.п.
2
2
2
2
[0030] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может иметь удельную площадь поверхности, равную, по меньшей мере, приблизительно 50 м/г, которую измеряют по абсорбции азота методом БЭТ. В данном описании применительно к удельной площади поверхности термин «приблизительно» означает плюс или минус 10 м/г. В одном варианте неорганический продукт может иметь удельную площадь поверхности, равную, по меньшей мере, приблизительно 100 м/г, которую измеряют по абсорбции азота методом БЭТ. В другом варианте неорганический продукт может иметь удельную площадь поверхности, равную, по меньшей мере, приблизительно 250 м/г, которую измеряют по абсорбции азота методом БЭТ.
[0031] В любом из описанных выше вариантов осуществления настоящего изобретения потери веса при прокаливании (LOI) неорганического продукта могут составлять приблизительно 5% масс. или меньше. В данном описании применительно к LOI термин «приблизительно» означает плюс или минус 1%.
[0032] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать растворимый мышьяк в количестве меньше чем приблизительно 10 частей на миллион (ч/млн), как определяют по методу экстракции Европейской пивоваренной конвенции (EBC). Применительно к содержанию растворимого мышьяка термин «приблизительно» означает в данном описании плюс или минус 1 ч/млн В одном варианте содержание растворимого мышьяка в неорганическом продукте может равняться приблизительно меньше 1 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC. В другом варианте содержание растворимого мышьяка в неорганическом продукте может составлять от 0,1 ч/млн до приблизительно 1 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC. В еще одном варианте содержание растворимого мышьяка в неорганическом продукте может составлять от 0,1 ч/млн до приблизительно 0,5 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC.
[0033] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать растворимый алюминий в количестве меньше чем приблизительно 120 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC. Применительно к содержанию растворимого алюминия термин «приблизительно» в данном описании означает плюс или минус 10 ч/млн В одном варианте содержание растворимого алюминия в неорганическом продукте может составлять меньше чем приблизительно 30 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC. В одном варианте содержание растворимого алюминия в неорганическом продукте может составлять от 5 ч/млн до приблизительно 30 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC.
[0034] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать растворимое железо в количестве меньше чем приблизительно 80 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC. Применительно к содержанию растворимого железа термин «приблизительно» в данном описании означает плюс или минус 10 ч/млн В одном варианте содержание растворимого железа в неорганическом продукте может составлять меньше чем приблизительно 20 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC. В одном варианте содержание растворимого железа в неорганическом продукте может составлять от 15 ч/млн до приблизительно 20 ч/млн, как определяют по методу экстракции EBC.
[0035] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать кристаллический диоксид кремния в количестве меньше чем 0,2% в соответствии с методом LH или другим способом, который позволяет отличить кристобалит от некристаллических фаз диоксида кремния. Применительно к содержанию кристаллического диоксида кремния термин «приблизительно» в данном описании означает плюс или минус 0,1%. В одном варианте содержание кристаллического диоксида кремния в неорганическом продукте может составлять меньше чем приблизительно 0,1%. В одном варианте содержание кристаллического диоксида кремния в неорганическом продукте может составлять 0% или не обнаруживаемое количество.
[0036] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать живые дрожжевые клетки в количестве меньше чем 10 колониеобразующих единиц на грамм вещества, как измеряют методом APHA MEF (как определено здесь). В одном варианте количество живых дрожжевых клеток в неорганическом продукте может содержать ноль колониеобразующих единиц на грамм вещества, как измеряют методом APHA MEF.
[0037] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может содержать бактерии в количестве меньше чем 10 колониеобразующих единиц на грамм вещества, как измеряют методом USFDA для аэробных бактерий. В одном варианте количество бактерий в неорганическом продукте может составлять ноль колониеобразующих единиц на грамм вещества, как измеряют методом USFDA для аэробных бактерий.
[0038] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения неорганический продукт может иметь значение для подсчета количества плесеней, равное меньше чем 10 колониеобразующих единиц на грамм вещества, как измеряют методом APHA MEF. В одном варианте значение для подсчета количества плесеней в неорганическом продукте может составлять ноль колониеобразующих единиц на грамм вещества, как измеряют методом APHA MEF.
[0039] В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, раскрывается способ получения регенерированного отработанного вещества, применяемого для обработки полученных брожением напитков (жидкостей), с целью повторного использования при стабилизации и необязательно при фильтрации полученных при брожении напитков (жидкостей). Регенерированное отработанное вещество для обработки полученных брожением напитков включает стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния. Способ по настоящему изобретению может включать нагревание отработанного вещества для обработки полученных брожением напитков в окислительной среде с образованием регенерированного отработанного вещества для обработки полученных брожением напитков. Отработанное вещество для обработки напитков, полученных при брожении, может быть в виде отработанного осадка или ретентата на фильтре. Образовавшееся в итоге регенерированное отработанное вещество для обработки напитков, полученных брожением, пригодно для повторного использования при стабилизации и необязательно при фильтрации полученных при брожении напитков.
[0040] В одном варианте осуществления настоящего изобретения отработанное вещество для обработки полученных при брожении напитков можно обезводить фильтрованием или центрифугированием и высушить перед тем как нагревать его с целью регенерации.
[0041] В одном варианте осуществления настоящего изобретения нагревание можно осуществлять в диапазоне температур от приблизительно 600°С до приблизительно 800°С в окислительной атмосфере. В другом варианте осуществления настоящего изобретения нагревание можно осуществлять в диапазоне температур от приблизительно 650°С до приблизительно 750°С. В варианте осуществления настоящего изобретения нагревание можно осуществлять в течение от 30 сек до 1 час. В одном варианте осуществления настоящего изобретения для образования регенерированных сред нагревание можно осуществлять в присутствии достаточного количества кислорода или воздуха. В одном варианте осуществления настоящего изобретения окислительную атмосферу можно создать путем непосредственного контактирования регенерируемого отработанного вещества для обработки напитков, полученных при брожении, с воздухом, содержащим кислород в количестве, достаточном для полного окисления органического вещества в отработанном веществе для обработки напитков, полученных при брожении. Воздух может быть окружающим воздухом или воздухом, обогащенным кислородом. В одном способе воздух, как указано, может содержать от 15 об.% до 50 об.% кислорода.
[0042] В одном варианте осуществления настоящего изобретения отработанное вещество для обработки напитков, полученных при брожении, может дополнительно включать неорганическое вещество, отличное от стабилизирующего вещества на основе оксида кремния. В одном варианте неорганическое вещество может включать или может представлять собой диатомовую землю, перлит, золу оболочки рисового зерна или их комбинации.
[0043] В любом из вышеприведенных вариантов осуществления настоящего изобретения указанный способ может в процессе нагрева дополнительно включать добавление окислителя к отработанному веществу для обработки напитков, полученных при брожении. В одном варианте окислителем может быть воздух, обогащенный кислородом, пероксид водорода, озон, фтор, хлор, азотная кислота, нитрат щелочного металла, пероксимоносерная кислота, пероксидисерная кислота, щелочная соль пероксимоносерной кислоты, щелочная соль пероксидисерной кислоты, щелочная соль хлористой кислоты, щелочная соль хлорной кислоты, щелочная соль перхлорной кислоты или щелочная соль хлорноватистой кислоты.
[0044] В любом из указанных выше вариантов осуществления настоящего изобретения указанный способ может дополнительно включать добавление новых или регенерированных стабилизирующих веществ и необязательно новых или регенерированных фильтрующих сред в регенерированные отработанные вещества для обработки напитков, полученных при брожении, с тем, чтобы регулировать стабилизирующую способность отработанных вещества для обработки напитков, полученных при брожении, гель-фильтрацию регенерированных отработанных веществ для обработки напитков, полученных при брожении, или проницаемость регенерированных отработанных веществ для напитков, полученных при брожении.
[0045] В любом из вариантов осуществления вышеуказанного способа по настоящему изобретению стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния может включать ксерогель диоксида кремния, гидратированный диоксид кремния, гидрогель диоксида кремния, осажденный диоксид кремния, гидратированный силикагель, гидросиликагель и т.п.
[0046] В любом из вариантов осуществления вышеуказанного способа отработанные вещества для обработки напитков, полученных при брожении, которые нагревают с целью регенерации, могут быть стабилизирующими фильтрующими средами. В одном варианте стабилизирующая фильтрующая среда представляет собой модифицированную стабилизирующую фильтрующую среду на основе диатомовой земли, или Celite Cynergy.
[0047] В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ может дополнительно включать накопление отработанных вещество для обработки напитков, полученных при брожении; и их разделение до проведения нагревания отработанных веществ для напитков, полученных при брожении, в соответствии с диапазоном проницаемости, содержания стабилизирующего вещества или способных экстрагироваться химических соединений (например, содержания растворимого мышьяка, содержания растворимого алюминия, содержания растворимого железа). Указанный способ может дополнительно включать хранение отработанных веществ для обработки напитков, полученных при брожении, до их регенерации.
[0048] В любом из вариантов осуществления вышеуказанного способа процесс регенерации может проводиться на той производственной площадке, что и процесс фильтрации.
[0049] В любом из вариантов осуществления вышеуказанного способа указанная регенерация может проводиться в радиусе 100 миль от места проведения процесса фильтрации.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0050] В настоящем изобретении раскрываются регенерированные отработанные вещества и способ регенерации подобных отработанных веществ. В настоящем изобретении раскрываются варианты получения регенерированных отработанных веществ, содержащих стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния, и способ регенерации подобных веществ, которые применяют при стабилизации или при стабилизации и осветлении жидкостей, в частности, полученных при брожении напитков, таких как пиво. Термин «вещества» в данном описании означает одно или несколько веществ. Подобные регенерированные стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния могут использоваться повторно с той же целью, и они обладают такой же, аналогичной или лучшей стабилизирующей способностью, что и новые стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния. В настоящем изобретении раскрывается также способ регенерации отработанных веществ (образовавшихся в процессах стабилизации и осветления полученного при брожении напитка), которые содержат как неорганические фильтрующие среды, так и стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния (например, смеси или композиты фильтрующих сред и стабилизирующих веществ на основе диоксида кремния). Подобные регенерированные вещества могут быть использованы повторно с той же целью и обладают теми же самыми, аналогичными или лучшими фильтрующими и стабилизирующими способностями, что и сравниваемые новые вещества.
[0051] Приведенные в данном описании стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния могут включать вещества, описанные в обычной промышленной практике как силикагели, в частности, ксерогели. Адсорбенты на основе силикагеля со сходными свойствами также иногда ошибочно называют осажденным диоксидом кремния, и авторы настоящего изобретения включают любые синтетические диоксиды кремния, способные, как и силикагели, адсорбировать белки из пива для целей настоящего изобретения. Таким образом, в данном описании, стабилизирующие вещества на основе оксида кремния представляют собой вещества, которые избирательно удаляют определенные белки; подобные стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния включают силикагели (например, ксерогели диоксида кремния, гидратированные ксерогели диоксида кремния, гидрогели диоксида кремния, гидратированные силикагели или гидросиликагели, адсорбенты на основе силикагеля, осажденный силикагель), осажденный диоксид кремния или любой синтетический диоксид кремния, способный адсорбировать белки из пива или другого полученного при брожении напитка.
[0052] Чтобы регенерировать отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния, необходимо удалить адсорбированные органические вещества, такие как белки. Также необходимо удалить другие органические вещества, такие как остатки дрожжевых клеток, захваченных отработанными стабилизирующими веществами на основе диоксида кремния. В то же время для поддержания стабилизирующей способности крайне важно, чтобы сохранялись такие свойства диоксида кремния, как структура пор, площадь поверхности и реакционная способность поверхности.
[0053] Удаление белка может быть концептуально достигнуто путем десорбции, такой как промывка горячей водой или разбавленными кислыми или основными растворами. Горячая вода или промывка разбавленной кислотой могут оказаться не в состоянии эффективно удалять все адсорбированные белки. Промывка основным раствором приводит к частичному растворению силикагеля и к повреждению его пористой структуры, а также к нарушению реакционной способности поверхности. Таким образом, еще не продемонстрировано использование влажного способа для регенерации стабилизирующих веществ на основе диоксида кремния после их использования для стабилизации пива.
[0054] Авторы настоящего изобретения успешно использовали термический процесс (термическую обработку в окислительной среде для сжигания белков и других органических веществ), с целью регенерации стабилизирующих веществ на основе диоксида кремния и регенерации стабилизирующих фильтрующих сред, которые включают стабилизирующие вещества на основе оксида кремния (например, модифицированные стабилизирующие фильтрующие вещества на основе диатомовой земли, содержащие стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния), ранее использовавшихся для стабилизации пива. Авторы настоящего изобретения установили, что подобный термический процесс эффективен, если температура и теплопередача тщательно контролируются, поскольку это необходимо для предотвращения разрушения структуры пор диоксида кремния.
[0055] Как указано в данном описании, стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния или стабилизирующая фильтрующая среда, которая включает стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния (например, модифицированные стабилизирующие фильтрующие вещества на основе диатомовой земли, включающие стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния), могут быть регенерированы до состояния, в котором их эффективность при стабилизации пива/полученного брожением напитка в значительной степени восстанавливается путем нагревания при температуре от приблизительно 600°С до приблизительно 800°С в окислительной среде в течение соответствующего периода времени. Применительно к температуре для нагревания отработанного вещества для обработки напитков, полученных при брожении, с образованием регенерированных веществ термин «приблизительно» в данном описании означает плюс или минус 10°С. Окислительная среда в данном описании означает достаточный химический движущий фактор для полного разрушения молекулярных структур белков и других органических веществ, присутствующих в отработанных веществах, за счет протекания окислительных реакций указанных органических загрязнений, так что они образуют летучие газы, предпочтительно, в наиболее высоком состоянии окисления входящих в состав элементов. Указанное может быть достигнуто путем подачи достаточного количества кислорода в процессе регенерации сверх того количества, которое необходимо для взаимодействия со всем присутствующими органическими веществами, и образования летучих газов, предпочтительно, в наиболее высоком состоянии окисления входящих в состав элементов. Способ подачи достаточного количества кислорода может включать тесное контактирование отработанного вещества с воздухом в процессе регенерации, подачу свежего воздуха во время проведения регенерации и подачу воздуха, обогащенного кислородом, в процессе регенерации. Указанное может также быть достигнуто путем добавления одного или нескольких других типов окислителей вместо или в дополнение к кислороду (хотя добавление окислителей может не понадобиться, когда присутствует достаточное количество кислорода).
[0056] Реакция окисления активируется и усиливается, как термодинамически, так и кинетически, путем нагревания. Нагревание может осуществляться при температуре от приблизительно 600°С до приблизительно 800°С. В другом варианте осуществления настоящего нагревание может осуществляться при температуре от приблизительно 650°С до приблизительно 750°С. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения нагревание может осуществляться при температуре от приблизительно 690°С до приблизительно 710°С. Меньшие температуры (например, меньше чем приблизительно 600°С), как правило, приводят к недостаточному удалению органических веществ из отработанного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния, в то время как чрезмерно высокие температуры (например, больше чем приблизительно 800°С) обычно приводят к разрушению структуры пор стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния. Время, необходимое для завершения реакций окисления, зависит как от температуры, так и от окислительной среды. В одном варианте осуществления настоящего изобретения период времени нагревания составляет от 30 сек до одного часа. В другом варианте осуществления настоящего изобретения период времени нагревания составляет от 30 сек до 30 мин. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, где температура нагрева составляет от приблизительно 690°С до приблизительно 710°C, период времени нагрева составляет от 1 мин до 30 мин. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения нагревание проводят на высоте приблизительно 1370 м, где номинальное атмосферное давление составляет приблизительно 645 мм рт. ст. или приблизительно 85% от величины давления на уровне моря. В данном описании применительно к высоте над уровнем моря термин «приблизительно» означает плюс или минус 50 метров.
[0057] В данном описании раскрыт способ термической регенерации отработанных веществ из процесса стабилизации пива/полученного при брожении продукта (или же стабилизации или фильтрации или стабилизации и фильтрации). Отработанные вещества могут быть в виде отработанного осадка и/или (мембранного) ретентата и т.п. Отработанные вещества могут включать стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния или смеси или композиты стабилизирующих веществ и фильтрующих сред на основе оксида кремния. Несмотря на то, что подробное описание приведено со ссылкой на регенерацию отработанных веществ из процесса стабилизации пива (или стабилизации и фильтрации), раскрытые способы могут быть использованы для отработанных вещества из процесса стабилизации (или же стабилизации или фильтрации или стабилизации и фильтрации) других полученных при брожении жидкостей/напитков.
[0058] В варианте осуществления способа по настоящему изобретению, раскрытого в данном описании, отработанные неорганические вещества (для обработки пива) на основе диоксида кремния, содержащие неорганические стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния или содержащие (смесь или композиты) неорганические стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния и неорганические фильтрующие среды, могут быть термически регенерированы путем прокаливания в окислительной среде при температуре от приблизительно 600°С до приблизительно 800°C. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, но не обязательно во всех вариантах осуществления настоящего изобретения, может быть использован окислитель в дополнение к кислороду. Регенерированные отработанные вещества, полученные способом, раскрытым в данном описании, обладают способностью стабилизировать пиво (стабилизировать или фильтровать или стабилизировать и фильтровать), которая аналогична соответствующей способности новых веществ.
[0059] В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанный способ может дополнительно включать добавление окислителя в отработанные вещества для напитков, полученных при брожении, перед прокаливанием или во время прокаливания. В одном варианте окислителем может быть пероксид водорода, озон, фтор, хлор, азотная кислота, нитрат щелочного металла, пероксимоносерная кислота, пероксидисерная кислота, щелочная соль пероксимоносерной кислоты, щелочная соль пероксидисерной кислоты, щелочная соль хлористой кислоты, щелочная соль хлорной кислоты, щелочная соль перхлорной кислоты или щелочная соль хлорноватистой кислоты.
[0060] В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанный способ до поведения прокаливания может дополнительно включать промывку кислотой отработанного вещества для напитков, полученных при брожении. В одном варианте осуществления настоящего изобретения указанный способ может дополнительно включать промывку кислотой регенерированного вещества после прокаливания. В одном из указанных выше вариантов указанная кислота может быть минеральной кислотой, органической кислотой или их смесью. В другом варианте минеральная кислота может представлять собой серную кислоту, хлористоводородную кислоту или их смесь. В другом варианте органическая кислота может быть уксусной или лимонной кислотой или их смесью.
[0061] В соответствии с другим аспектом, раскрывается способ обработки полученной при брожении жидкости. Указанный способ может включать смешивание полученной при брожении жидкости со смесью, которая включает регенерированные стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния или регенерированные (композиция/смесь или композит) стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния и фильтрующие среды, и отделение смеси от жидкости путем центрифугирования, фильтрации частиц или мембранной фильтрации. Указанный способ перед отделением смеси от полученной при брожении жидкости может дополнительно включать добавление к смеси: (1) новых стабилизирующих веществ; (2) новых фильтрующих сред; (3) новых стабилизирующих фильтрующих веществ; или (4) новых стабилизирующих веществ и новые фильтрующих сред.
[0062] Продукты, регенерируемые в соответствии с настоящим описанием, могут включать в себя неорганические фильтрующие среды, стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния и их смеси или композиты. Подобные неорганические фильтрующие среды могут включать диатомовую землю, вспученный перлит, золу оболочки рисового зерна, смеси или композиты из указанных веществ. Регенерированная диатомовая земля может быть природной, полученной прямым прокаливанием или подвергнутой термощелочной обработке диатомовой землей.

[0063] Композит в настоящем изобретении представляет собой вещество в виде частиц, которое может содержать, по меньшей мере, одну отдельную частицу, которая, с вою очередь, включает, по меньшей мере, две более мелкие, неоднородные частицы, тесно связанные посредством адгезии, спекания или оплавления. Композит может также представлять собой вещество в виде частиц, на которое нанесено или которое покрыто другим веществом. Например, модифицированные стабилизирующие и фильтрующие вещества на основе диатомовой земли (как стабилизирующие, так и фильтрующие) включают композиты, содержащие стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния (например, композиты, содержащие адсорбенты на основе диоксида кремния). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения модифицированные стабилизирующие и фильтрующие вещества на основе диатомовой земли могут включать частицы фильтрующего вещества (частиц диатомовой земли), которые покрываются или на которые осаждается стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния. Указанные два вещества могут быть настолько тесно связаны друг с другом, что их не возможно отличить друг от друга при некоторых степенях увеличения, тем не менее, наблюдается их (комбинации указанных веществ) воздействие на площадь поверхности частиц стабилизирующего фильтрующего вещества. Как указано выше, одним из примеров модифицированного стабилизирующего фильтрующего вещества на основе диатомовой земли является Celite Cynergy. Стабилизирующая фильтрующая среда также может быть регенерирована указанными выше в данном описании способами. Регенерированные стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния могут включать различные типы силикагеля (например, ксерогель диоксида кремния, гидратированный ксерогель диоксида кремния, гидрогель диоксида кремния, гидратированный силикагель или гидрогель диоксида кремния, адсорбент на основе силикагеля, осажденный силикагель), осажденный диоксид кремния или любой синтетический диоксид кремния, используемый для стабилизации пива или других полученных при брожении жидких напитков.
TM

ACHR
[0064] Регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния, регенерированное стабилизирующее и фильтрующее вещество, и регенерированные смеси фильтрующего стабилизирующего вещества испытывают на их способность стабилизировать пиво в сравнении с соответствующими новыми веществами (стабилизирующими веществами на основе диоксида кремния, стабилизирующими фильтрующими веществами или смесями фильтрующих и стабилизирующих веществ на основе диоксида кремния). В каждом испытании, приведенном в примерах, образец стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния, стабилизирующего фильтрующего вещества или смеси фильтрующих стабилизирующих веществ смешивали с 50 мл необработанного (еще не стабилизированного) пива в центрифужной пробирке в шейкере на бане со льдом в течение 30 мин, а затем центрифугировали и фильтровали через фильтровальную бумагу #1 в вакууме. Подвергнутое обработке и отфильтрованное пиво анализировали на холодное помутнение алкогольного напитка (ACH), чтобы охарактеризовать его стабильность в соответствии с Европейской пивоваренной конвенцией (EBC), как описано в EBC Analytica 9.41 - Alcohol Chill Haze in Beer. Образец объемом 30 мл обработанного и отфильтрованного пива собирали в кювету для определения мутности, добавляли и смешивали с 0,9 мл обезвоженного этанола и охлаждали при -5±0,1°C в течение 40 мин в Isotemp II Recirculating Chiller (Fisher Scientific). Образец охлажденного пива измеряли на мутность (непрозрачность) сразу же после применения Hach Ratio/XR Turbidimeter, и значения приводили в нефелометрических единицах мутности (ntu). Холостой образец того же самого пива (без добавления стабилизирующих веществ, стабилизирующих фильтрующих сред или фильтрующих веществ и стабилизирующих сред) подвергали той самой обработке в одно и то же время и также измеряли холодное помутнение алкогольного напитка, и полученное значение использовали как базовый уровень для определения эффективности стабилизации тестируемого вещества с учетом выраженного в процентах снижения холодного помутнения алкогольного напитка. Процент снижения холодного помутнения алкогольного напитка () рассчитывали путем деления величины холодного помутнения образца стабилизированного пива на величину холодного помутнения холостого образца пива.
[0065] , [1]
ACH
ACH
RE
ACHR
ACHR
ACHR
ACHR
RE
Stabilized
Blank
Reg
'
d
ВМ
[0066], где  и  обозначают величину холодного помутнения образца стабилизированного пива и холостого образца пива, соответственно. Большее значение ACHR указывает на лучшую способность вещества стабилизировать пиво. При определении свойств регенерированного стабилизирующего вещества или регенерированной стабилизирующей фильтрующей среды или смеси регенерированного стабилизирующего вещества и фильтрующего материала, процент эффективности регенерации () рассчитывали путем деления величины  пива, стабилизированного регенерированным веществом, , на величину базового значения , . Значение  100% указывает на полную регенерацию стабилизирующего вещества.
[0067] . [2]
ACHR
2
[0068] Базовое значение  получают путем стабилизации того же самого пива в идентичных условиях с использованием новых веществ, из которых получают регенерированные вещества. Поскольку термическая обработка обычно изменяет и в основном уменьшает летучие составляющие стабилизирующего вещества на основе силикагеля, регенерированные вещества обычно имеют меньшие потери веса при прокаливании (LOIs), чем объединенные значения LOIs составляющих их соответствующих новых веществ. Понятие «эквивалентность силикагеля» введено, чтобы можно было провести сравнение для одного и того же оксида кремния (SiO). Массу или долю «эквивалента силикагеля» регенерированного вещества на основе диоксида кремния рассчитывали путем факторизации значений LOI нового и регенерированного вещества, а именно,
[0069] , [3]
[0070] Например, регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния, имеющее 0,2% LOI, перед использованием регенерируют из отработанного ксерогеля диоксида кремния, имеющего 13% LOI. Для регенерированного вещества с фактической массовой дозировкой 1,00 г/л эквивалентная массовая доля нового ксерогеля диоксида кремния равна 1,00 * (1-0,002)/(1-0,13)=1,15 г/л.
[0071] Аналогичные расчеты эквивалентности для стабилизирующих веществ и для фильтрующих сред применимы к регенерированным веществам, содержащим оба указанных составляющих.
[0072]
[0073] , [4]
[0074] и
[0075]
[0076] , [5]
[0077]
M
M
LOI
LOI
LOI
W
W
M
Stab
.
equiv
Filt
.
equiv
Stab
Filt
Reg
'
d
Cake
.
Stab
Cake
.
Filt
Reg
'
d
[0078] В уравнениях [3-5]  и  обозначают эквивалентные массовые доли стабилизирующих веществ и фильтрующих сред однокомпонентных или многокомпонентных веществ, соответственно, ,  и  обозначают потери веса при прокаливании новых стабилизирующих веществ, новых фильтрующих сред и регенерированных веществ, соответственно;  и  обозначают массовое содержание стабилизирующих веществ и фильтрующих сред в отработанном осадке, а  обозначает фактическую массовую дозу регенерированных веществ, соответственно.
[0079] В том случае, когда эквивалентная доля стабилизирующего компонента в регенерированных веществах несколько отличается от дозировки новых веществ (в основном из-за различий в LOI), уравнение [2] модифицируется в факторизованное по долям для расчета скорректированной эффективности регенерации (ARE), а именно
[0080] , [6]
M
m
BM
stab
.
Equiv
[0081] Где и представляют собой соответствующие массовые доли стабилизирующего вещества в контрольном испытании и его эквивалент в испытании регенерированных веществ.
[0082] Регенерированные стабилизирующие и фильтрующие среды на основе диоксида кремния, включающие неорганические фильтрующие среды и стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния, характеризуются по их фильтрующей и стабилизирующей способности в сравнении с соответствующими новыми веществами. В примерах для испытаний стабилизирующей и фильтрующей способности для пива использовали небольшой лабораторный фильтр, работающий под давлением. Он имел вертикальную цилиндрическую фильтровальную камеру с внутренним диаметром 1-5/8 дюймов (41,3 мм) и высотой 2,5 дюйма (63,5 мм), а также горизонтальную перегородку. В примерах в качестве перегородки использовали проволочную сетку с обратным простым голландским плетением 128×36 меш (PZ80). Перед началом испытаний процессов фильтрации перегородку предварительно покрывали суспензией, полученной из фильтрующей среды или стабилизирующих и фильтрующих веществ в чистой воде, путем рециркуляции через фильтр. Пиво, которое необходимо стабилизировать и отфильтровать, охлаждали до 1-2°C на бане со льдом, к нему добавляли стабилизирующие и фильтрующие вещества и объединяли с пивом при перемешивании в течение 30 мин. Затем отвечающее стандарту пиво, охлажденное на бане со льдом, подавали на фильтр с требуемым постоянным расходом с помощью перистальтического насоса. Температуру подаваемого пива, давление в фильтрующей камере и прозрачность фильтрата контролировали на протяжении всего испытания. Стабилизированное и отфильтрованное пиво анализировали на прозрачность при 0°C с помощью Hach Ratio/XR Turbidimeter и выражали в нефелометрических единицах мутности (ntu), а также на помутнение алкогольного напитка в соответствии с процедурой EBC (EBC Analytica 9.41 - Alcohol Chill Haze in Beer), описанной выше.
[0083] Способность регенерированного вещества фильтровать пиво можно охарактеризовать путем сравнения мутности первого фильтрата, образующегося после фильтрации неочищенного пива с помощью регенерированного вещества, и мутности второго фильтрата, образующегося после фильтрации того же неочищенного пива в тех же условиях (температура и скорость фильтрации) с новыми веществами (того же состава, что и регенерированные вещества) в той же дозировке. Мутность первого и второго фильтратов измеряли при 0°С с помощью нефелометра. Во время проведения обоих испытаний скорости повышения давления при фильтрации измеряли в фунтах на дюйм в минуту или миллибарах в минуту и сравнивали друг с другом. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что мутность фильтратов пива, полученных с использованием регенерированных веществ, составляет 50-200% от мутности фильтратов пива, полученных с использованием новых веществ, имеющих тот же состав, что и регенерированные вещества.
[0084] Регенерированные стабилизирующие и фильтрующие среды в примерах также исследовали на предмет других свойств. Новые и регенерированные стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния охарактеризовали по величине потерь при прокаливании (LOI), которую определяли путем нагревания в муфельной печи при температуре 1800°F (982°C) в течение 60 мин. Для образцов, содержащих свободную влагу, измерение LOI также включало потерю веса при сушке. Удельные площади поверхности, определяли методом адсорбции азота на основе теории Брунауэра-Эмметта-Теллера (БЭТ). Чтобы не вызвать разрушение структуры пор, подготовка для измерения площади поверхности для образцов, содержащих более 20% LOI, включала погружение в метанол на 2 час, сушку при 70°C в течение ночи и дегазацию при 110°C в течение 2 час с продувкой газообразным азотом. Иным образом образцы сушили при 120°С в течение ночи и затем дегазировали продувкой азотом при 150°С в течение 2 час. Проницаемость и объемную массу во влажном состоянии (WBD) определяли с использованием EP Permeameter, принцип работы которого и базовая конструкция которого описаны в патенте США № 5878374. Растворимость мышьяка, алюминия и железа определяли в соответствии со способом экстракции EBC Analytica 10.6 («EBC Extraction Method»), для этого образец порошка перемешивали с 1 мас.% водного раствора фталата калия, с отношением твердого вещества к жидкости 2,5:100, в течение 2 час при температуре окружающей среды с последующей фильтрацией суспензии через бумажный фильтр. Концентрацию выбранных элементов в фильтратах определяли методом спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP) и методом атомно-абсорбционной спектроскопии в графитовой печи (GFAA).
[0085] Пример 1

2
[0086] Britesorb D300 представляет собой стабилизирующее вещество для пива на основе ксерогеля диоксида кремния фирмы PQ Corporation. По данным изготовителя оно содержит ксерогель диоксида кремния и приблизительно 1,2% масс. магния. Было установлено, что образец, использованный в данном изобретении, имел приблизительно 13% LOI и удельную площадь поверхности 298 м/г. Его нагревали при различных температурах в муфельной печи в течение 30 или 60 мин. Определи потерю веса при нагревании во время процесса и удельную поверхность подвергнутых термической обработке образцов, и полученные значения приведены в таблице I. Можно видеть, что основное обезвоживание указанных стабилизирующих веществ на основе диоксида кремния (ксерогеля) происходило при температурах 1300°F (704°С) и ниже, однако, значительные потери в площади поверхности после нагревания в течение 30 минут наблюдались при температурах 1400°F (760°C) и выше. Это указывает на то, что при температурах приблизительно 1300°F (704°C) структура пор и площадь поверхности ксерогеля могут быть в основном сохранены.

[0087] Таблица I. Термическая устойчивость стабилизирующего вещества Britesorb D300 на основе оксида кремния (ксерогеля)
Температура и время нагрева
°F
220
1000
1200
1300
1400
1500
1600
1750
1800
°C
104
538
649
704
760
816
871
954
982
мин
60
30
30
30
30
30
30
30
60
Потеря веса,%
6,3
10,7
10,4
12,4
12,6
12,7
13,4
13,6
12,9
Площадь, м<sup>2</sup>/г
298
299
301
294
200
163
81
17
н/о
[0088] Пример 2

[0089] Подвергнутые термической обработке образцы стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния (ксерогеля) из примера 1 испытывали на их эффективность при стабилизации фильтрованного, но не подвергнутого обработке (не стабилизированного) сваренного в лаборатории пива верхнего брожения путем смешивания в шейкере на бане со льдом в течение 30 мин. Дозировка стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния (ксерогеля) составила 1,0 г/л BritesorbD300 или эквивалент, т.е. фактические дозы подвергнутых термической обработке образцов корректировали с учетом потери веса при нагревании. Образцы стабилизированного пива анализировали на холодное помутнение EBC, и результаты приведены в таблице II. После нагревания при 1200 или 1300°F (649 или 704°С) в течение 30 мин стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния (ксерогеля) оказывали почти такое же или полностью такое же стабилизирующее действие на пиво, что и новый Britesorb D300, о чем свидетельствуют 94%-ная или 100% эффективность регенерации.

[0090] Таблица II. Стабилизация сваренного в лаборатории пива верхнего брожения с помощью подвергнутого термической обработке Britesorb D300
Испытание
Холостой образец пива
Britesorb<sup> </sup>D300
Нагретое стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогеля)
Режим нагрева @
°F
н/о
н/о
1200
1300
°C
649
704
Холодное помутнение алкогольного напитка, ntu
603
177
196
176
ACHR, %
0
71
67
71
Эффективность регенерации, %
н/о
н/о
94
100
[0091] Пример 3

[0092] Образец Britesorb D300 с дозой 1,0 г/л использовали для обработки отфильтрованного, но необработанного (не стабилизированного) сваренного в лаборатории пива верхнего брожения (16 ntu при температуре окружающей среды) на бане со льдом путем встряхивания в течение 30 мин. Подвергнутое обработке пиво центрифугировали и осадок собирали и сушили в печи, получая отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (в данном примере 3 обозначают как «отработанный ксерогель диоксида кремния»). Отработанный ксерогель диоксида кремния регенерировали путем нагревания в муфельной печи в течение 30 мин, необязательно в присутствии пероксида водорода (добавляли в виде 35%-ного раствора). Полученное регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель) испытывали на предмет стабилизации пива в количестве, эквивалентном 1,0 г/л Britesorb D300, путем смешивания в шейкере на бане со льдом в течение 30 мин (таблица III). Стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель), регенерированное при 1300°F (704°C), продемонстрировало такую же способность стабилизировать пиво, что и новый Britesorb D300, о чем свидетельствует 99%-ная эффективность регенерации. Добавление пероксида водорода дополнительно повысило функциональные характеристики и увеличило эффективность регенерации до 107%. Вещества, которые регенерировали при более низких температурах в присутствии пероксида водорода, имели меньшую эффективность регенерации, но превышающую 75%.

[0093] Таблица III. Стабилизация сваренного в лаборатории пива верхнего брожения с помощью регенерированного Britesorb D300
Испытание
Холостая проба пива
Britesorb<sup></sup> D300
Регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель)
Режим нагрева @
°F
н/о
н/о
1300
1300
1200
1100
1000
°C
704
704
649
593
538
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>, г/г ксерогеля
н/о
н/о
0
0,7
1,2
1,8
1,8
ACH, ntu
390
102
105
82
150
160
170
ACHR, %
0
74
73
79
62
59
56
Эффективность регенерации, %
н/о
н/о
99
107
83
80
76
[0094] Пример 4.

[0095] Лагерное пиво получали из коммерческой пивоварни. Пиво проходило первичную стадию фильтрации, но не подвергалось стабилизации и ультрафильтрации. Britesorb D300 добавляли к пиву с дозировкой 1,0 г/л и перемешивание проводили в охлаждаемом льдом шейкере в течение 30 мин. Подвергнутое обработке пиво центрифугировали, а осадок собирали и сушили в сушильном шкафу, получая отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (в данном примере 4 - «отработанный ксерогель диоксида кремния»). Отработанный ксерогель диоксида кремния регенерировали путем нагревания в муфельной печи при температуре 1300°F (704°C) в течение 30 мин. Полученное регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель) испытывали на эффективность стабилизации того же лагерного пива по сравнению с новым Britesorb D300 при различных уровнях дозировки (таблица IV). Регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель) продемонстрировало такую же способность стабилизировать лагерное пиво, что и новое стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель).

[0096] Таблица IV. Стабилизация коммерческого лагерного пива с помощью регенерированного Britesorb D300
Испытание
Холостая проба пива
Britesorb<sup></sup> D300
Регенерированный
Ксерогель, г/л эквив.
0
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,00
Холодное помутнение алкогольного напитка, ntu
146
70
63
55
50
44
43
ACHR, %
0
52
57
62
66
70
71
Эффективность регенерации, %
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
101
[0097] Пример 5

2

[0098] Этот пример демонстрирует регенерацию другого стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния, Daraclar 1015 от компании W.R. Grace & Co. Данное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния представляет собой ксерогель диоксида кремния. Было установлено, что образец, использованный в данном изобретении, имеет приблизительно 5% LOI и удельную площадь поверхности 336 м/г. Образец 0,50 г стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния (ксерогеля) Daraclar 1015 в течение 30 мин смешивали с 500 мл нестабилизированного и нефильтрованного коммерческого бельгийского трипеля, имеющего величину 150 ntu (при 5°C), и отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель) выделяли центрифугированием и вакуумной фильтрацией. Подвергнутое обработке пиво фильтровали через фильтровальную бумагу №1 в вакууме. Было установлено, что обработанное пиво имело холодное помутнение EBC 36 ntu против 134 ntu необработанного пива (которое также центрифугировали и фильтровали подобным же образом).

[0099] Отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель) сушили при 110°С в течение 2 час, просеивали через сито 100 меш и регенерировали нагреванием в муфельной печи при температуре 1200 или 1300°F (649 или 304°C) в течение 20-40 мин. Образцы регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния (ксерогеля) испытывали на предмет эффективности стабилизации для того же бельгийского трипеля по сравнению с новым Daraclar 1015 с дозой, скорректированной с учетом разницы в LOI, которая эквивалентна 1,0 г/л Daraclar 1015. Стабилизацию осуществляли путем смешивания стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния с пивом в течение 30 мин в шейкере на бане со льдом. Образцы подвергнутого обработке пива центрифугировали, фильтровали через фильтровальную бумагу №1 в вакууме и исследовали холодное помутнение алкогольного напитка EBC. Результаты испытаний приведены в таблице V. Можно видеть, что образцы регенерированного стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния (ксерогеля) обладают такой же или несколько большей способностью стабилизировать бельгийский трипель, чем новый Daraclar 1015, и в этом случае более низкая температура (1200°F, или 649°C) и более короткое время нагрева (20 мин) обеспечивают более высокую эффективность регенерации.

[00100] Таблица V. Стабилизация бельгийского трипеля с помощью регенерированного ксерогеля Daraclar 1015.
Испытание
Холостая проба пива
Daraclar<sup></sup> 1015
Регенерированное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (ксерогель)
Нагревание
°F
н/о
н/о
1200
1200
1200
1300
1300
°C
649
649
649
704
704
мин
20
30
40
20
30
ACH, ntu
110
32
20
21
24
25
28
ACHR, %
0
74
81
81
78
77
75
Эффективность регенерации, %
н/о
н/о
114
113
109
108
104
[00101] Пример 6

2

[00102] Becosorb2500 является стабилизирующим веществом на основе диоксида кремния и представляет собой гидратированный ксерогель диоксида кремния компании Eaton Corp. Было установлено, что образец продукта имел 41% LOI и удельную площадь поверхности 282 м/г. Его исследовали на эффективность стабилизации коммерческого темного эля из светлого солода, который еще не был стабилизирован или не был отфильтрован и имел мутность 83 ntu при 5°C. Образец 0,20 г стабилизирующего вещества на основе диоксида кремния Becosorb 2500 смешивали с 100 мл пива в шейкере бане со льдом в течение 30 мин и отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния выделяли центрифугированием и вакуумной фильтрацией через мембрану 0,45 мкм. Отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния сушили при температуре 120°С в течение 4,5 час и затем регенерировали нагреванием в муфельной печи при температуре 1300°F (304°C) в течение 30 мин. Регенерированное стабилизирующее вещество (гидратированный ксерогель) на основе диоксида кремния исследовали на эффективность стабилизации того же темного эля из светлого солода в сравнении с новым Becosorb 2500 в дозировке, с учетом разницы LOI, эквивалентной 0,84 г/л Becosorb 2500 при прочих равных условиях и в соответствии с той же методикой, которая описана выше. Холостой образец пива имел холодное помутнение алкогольного напитка EBC 240 ntu, а образцы пива, подвергнутые обработке новым и регенерированным стабилизирующим веществом на основе диоксида кремния (гидратированным ксерогелем) имели 154 ntu и 157 ntu ACH или 66 и 64% ACHR, соответственно. Полученные значения указывают на эффективность регенерации 97%.
[00103] Пример 7

2

[00104] Daraclar 920 от компании W.R. Grace & Co. является стабилизирующим веществом на основе диоксида кремния, которое представляет собой гидрогель на основе диоксида кремния. Было установлено, что образец продукта имел 63% LOI и удельную площадь поверхности 1074 м/г. Его исследовали на эффективность стабилизации коммерческого темного эля из светлого солода, который не подвергался стабилизации или не отфильтровывался и имел мутность 83 ntu при 5°C. Образец 0,20 г Daraclar 920 в течение 30 мин смешивали с 100 мл пива в шейкере на бане со льдом и отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния (гидрогель) выделяли центрифугированием и вакуумной фильтрацией через мембрану 0,45 мкм. Отработанное стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния сушили при температуре 120°С в течение 4,5 час и затем регенерировали нагреванием в муфельной печи при температуре 1300°F (304°C) в течение 30 мин. Регенерированное стабилизирующее вещество (гидратированный ксерогель) на основе диоксида кремния исследовали на эффективность стабилизации того же темного эля из светлого солода в сравнении с новым Daraclar 920 в дозировке, которая, с учетом разницы LOI, эквивалентна 0,84 г/л Daraclar 920 при прочих равных условиях, и в соответствии с той же методикой, которая описана выше. Холостой образец пива имел значение холодного помутнения EBC 240 ntu, а образцы пива, подвергнутые обработке новым и регенерированным стабилизирующим веществом (гидрагелем) на основе диоксида кремния имели 186 ntu и 208 ntu ACH или 35 и 19% ACHR, соответственно. Полученные значения указывают на эффективность регенерации 55%.
[00105] Пример 8

[00106] Данный пример демонстрирует эффективность стабилизации пива для смеси, содержащей стабилизирующие вещества на основе кремния и фильтрующие среды на основе диатомовой земли, где подобная смесь была регенерирована из отработанного пивного осадка и включала подвергнутую прямому кальцинированию диатомовую землю (фильтрующая среда) и ксерогель на основе диоксида кремния (стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния). Отработанный осадок на фильтре получен при стабилизации и фильтрации 2,5 л сваренного в лаборатории пива верхнего брожения с использованием лабораторного фильтра, работающего под давлением. Он содержал 1,00 г Celatom FP-3, подвергнутый прямому прокаливанию фильтрующий материал на основе диатомовой земли в качестве фильтрующего слоя и по 2,50 г каждого из Celatom FP-3 и Britesorb D300 в качестве намываемого слоя. Поэтому отработанный осадок имел отношение ксерогеля диоксида кремния к диатомовой земле 1:1,4 по массе. Отработанный осадок высушивали в муфельной печи в течение ночи при 110°C, и высушенный осадок имел LOI 17,6%. Его просеяли через сито 100 меш и нагревали при 1300°F (704°C) в течение 30 мин с целью регенерации. Регенерированные вещества имели 3,8% LOI и приблизительно 0,43 г/г или приблизительно 43% масс. Britesorb D300 эквивалента диоксида кремния. Их испытали на эффективность стабилизации сваренного в лаборатории пива верхнего брожения в сравнении со смесью 1:1 Britesorb D300 и Celatom FP-3 (таблица VI). Регенерированные вещества с дозой ксерогеля диоксида кремния на 5% меньше, чем в эталоне сравнения продемонстрировали такую же эффективность для стабилизации пива, что и смесь нового ксерогеля диоксида кремния и диатомовой земли.
[00107] Таблица VI. Стабилизация сваренного в лаборатории пива верхнего брожения регенерированным ксерогелем диоксида кремния и диатомовой землей
Испытание
Media, g/L
Стабилизация
Britesorb<sup></sup>D300
Celatom<sup></sup>FP-3
Восстановленное вещество
Эквивалент D300
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостой образец
0
0
0
0
455
0
н/о
Эталон сравнения
1,00
1,00
0
1,00
116
75
н/о
Восстановленное вещество
0
0
0,97
0,95
123
73
103
[00108] Пример 9

[00109] Данный пример демонстрирует стабилизирующие и фильтрующие характеристики смеси, которая содержала стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния и фильтрующие среды на основе диатомовой земли, регенерированные из отработанного пивного осадка, которые включали ксерогель диоксида кремния и полученную прямым кальцинированием диатомовую землю. Смесь также включала небольшое количество новых стабилизирующих веществ на основе ксерогеля диоксида кремния для компенсации более низкого содержания ксерогеля диоксида кремния в регенерированном веществе вследствие разбавления фильтрующим материалом на основе диатомовой земли, который не содержал ксерогель диоксида кремния. 4 л сваренного в лаборатории пива верхнего брожения разделили на два равных образца. Один образец, используемый в качестве образца сравнения, стабилизировали и отфильтровали с помощью работающего под давлением лабораторного пресса с производительностью 30 мл/мин, используя 1,00 г Celatom FP-3 в качестве фильтрующего материала и Britesorb D300 и Celatom FP-3 в качестве намываемого слоя в количестве 1,00 и 1,25 г/л, соответственно. Другой образец испытывали в тех же условиях с регенерированными веществами (полученными в результате ранее проведенного исследования стабилизации и фильтрации с использованием тех же новых фильтрующих и стабилизирующих веществ). Регенерированные вещества имели отношение ксерогеля диоксида кремния к диатомовой земле 1:1,4, содержали 0,42 г/г или 42 мас.% эквивалента ксерогеля диоксида кремния Britesorb D300 и имели 5,7% LOI. В испытании, где применяли регенерированные вещества, 1,00 г нового Celatom FP-3 использовали в качестве фильтрующего материала, а 2,10 г/л регенерированных веществ использовали в качестве намываемого слоя плюс 0,10 г/л нового Britesorb D300 (новые регулирующие вещества), с целью вновь увеличить отношение ксерогеля диоксида кремния к диатомовой земле до значения 1:1,25, как указано выше. Условия проведения эксперимента и результаты испытаний приведены в таблице VII. Комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ давала фильтрат с величинами прозрачности и холодного помутнения алкогольного напитка EBC, подобными тем, которые получены с использованием новых веществ, что указывало на эффективность регенерации 100%. Градиент давления фильтрации при опробовании регенерированных веществ составлял лишь приблизительно 62% от значения для контрольного исследования, что указывало на потенциальную способность комбинации регенерированных веществ и новых корректирующих веществ обеспечить значительно более длительное время для цикла фильтрации.
[00110] Таблица VII. Стабилизация и фильтрация с использованием регенерированного ксерогеля диоксида кремния и подвергнутой прямому кальцинированию диатомовой земли
Испытание
Намываемый слой, г/л
Фильтрация
Стабилизация
FP-3
D300
Регенерированный
Общее количество ксерогеля
мбар/мин
ntu@ 0<sup>o</sup>C
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостой образец
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
85
118
н/о
н/о
Эталон сравнения
1,25
1,00
0
1,00
53
4,4
9,0
92
н/о
Восстановленное вещество*
0
0,10
2,10
0,98
33
6,4
9,3
92
102
[00111] *Комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ
[00112] Пример 10

[00113] Данный пример демонстрирует стабилизирующие и фильтрующие характеристики веществ, регенерированных из осадка, образовавшегося после обработки пива, которые содержали ксерогель диоксида кремния и подвергнутую термощелочной обработке диатомовую землю. К регенерированному веществу добавляли небольшое количество, как показано в таблице ниже, нового стабилизирующего вещества на основе ксерогеля диоксида кремния (нового регулирующего вещества), чтобы вновь сбалансировать соотношение между ксерогелем диоксида кремния и диатомовой землей. 6 л сваренного в лаборатории пива верхнего брожения разделили на два равных образца, и один из них использовался в контрольной пробе. Его стабилизировали и отфильтровали на лабораторном фильтре, работающем под давлением с производительностью 40 мл/мин, с использованием Britesorb D300 и Celatom FW-14, подвергнутой термощелочной обработке диатомовой земли в качестве намываемого слоя в соотношении 1:1. Из-за ограничений по давлению испытание проводили в виде двух субтестов по 1,5 литра каждый с использованием 1,00 г Celatom FW-14 в качестве фильтрующего вещества. После сушки и измельчения отработанный осадок из данного испытания регенерировали путем нагревания при температуре 1300°F (704°C) в течение 30 мин в муфельной печи, и регенерированное вещество имело отношение ксерогеля диоксида кремния к диатомовой земле, равное 3:5 (включая два фильтрующих слоя), 0,39 г/г или 39% масс. Britesorb D300 эквивалента ксерогеля диоксида кремния и 2,1% LOI. Его использовали для обработки второго образца пива с дозировкой 1,55 г/л в тех же условиях. Исследование фильтрации проводили в виде двух одинаковых субтестов, каждый с использованием 1,00 г Celatom FW-14 в качестве фильтрующий материала. Новый Britesorb D300 в количестве 0,41 г/л (новые регулирующие вещества) добавляли к намываемому слою, чтобы, как предписано, увеличить отношение ксерогеля на основе диоксида кремния к диатомовой земле до величины 1:1. Условия эксперимента и результаты испытаний приведены в таблице VIII. Комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ давала фильтрат со значениями прозрачности и холодного помутнения EBC, подобными тем, которые получены при использовании новых веществ, указывая на эффективность регенерации 100%. Рост фильтрующего давления в испытании с регенерированными веществами составлял приблизительно 64% от уровня контрольной пробы, указывая на то, что комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ, видимо, обеспечивает более длительное время для цикла фильтрации.
[00114] Таблица VIII. Стабилизация-фильтрация с использованием регенерированного ксерогеля оксида кремния и подвергнутой термощелочной обработке диатомовой земли
Испытание
Намываемый слой, г/л
Фильтрация
Стабилизация
FW-14
D300
Регенерированный
Общее количество ксерогеля
мбар/мин
ntu@ 0<sup>o</sup>C
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостой образец
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
78
120
н/о
н/о
Эталон сравнения
1,00
1,00
0
1,00
76
4,8
10,3
91
н/о
Восстановленное вещество*
0
0,41
1,55
1,01
49
6,3
9,2
92
100
[00115] * комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ
[00116] Пример 11

[00117] Данный пример демонстрирует стабилизирующие и фильтрующие свойства фильтрующих и стабилизирующих веществ, регенерированных из отработанного пивного осадка, который содержит ксерогель диоксида кремния и вспученный и измельченный перлит. 4 л сваренного в лаборатории пива верхнего брожения разделили на два равных образца, и один образец использовали в контрольной пробе. Его стабилизировали и отфильтровали с помощью лабораторного фильтра, работающего под давлением, с производительностью 30 мл/мин, используя 0,60 г Celatom CP-600P, вспученного и измельченного перлита в качестве фильтрующего материала и Britesorb D300 и Celatom CP-600P в качестве намываемого слоя в соотношении 1:1 по массе. После сушки и измельчения отработанный фильтровальный осадок регенерировали нагреванием при температуре 1300°F (704°C) в течение 30 мин в муфельной печи. Регенерированное вещество имело отношение ксерогеля диоксида кремния к перлиту 1:1,4, содержало 0,44 г/г или 44 мас.% Britesorb D300 эквивалента ксерогеля диоксида кремния и имело 0,6% LOI. Второе образец пива обрабатывали регенерированными веществами в качестве намываемого слоя, которые дополняли с помощью 0,22 г/л Britesorb D300 (новые регулирующие вещества), чтобы, как предписано, увеличить отношение ксерогеля оксида кремния к перлиту до значения 1:1, и использовали 0,60 г Celatom CP-600P в качестве фильтрующего материала, а остальные условия испытаний совпадали с контрольной пробой. Условия эксперимента и результаты испытаний приведены в таблице IX. Комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ давала фильтрат с несколько меньшей прозрачности (более высокой мутностью) при 41% степени роста давления, по сравнению с контрольным образцом. Ожидается, что несколько большее измельчение во время регенерации, с целью получения продукта с несколько меньшей проницаемостью, увеличит прозрачность фильтрата без необходимости повышать давление, по сравнению с контрольной пробой. Холодное помутнение EBC фильтрата из пробы с регенерированным продуктом аналогично значению для контрольной пробы. Оба продукта давали приблизительно 91% снижение холодного помутнения алкогольного напитка EBC, при этом регенерированная проба показала эффективность регенерации 99%.
[00118] Таблица IX. Стабилизация и фильтрация с использованием регенерированного ксерогеля диоксида кремния и вспученного перлита
Испытание
Намываемый слой, г/л
Фильтрация
Стабилизация
CP-600P
D300
Регенерированный
Общее количество ксерогеля
мбар/мин
ntu@ 0<sup>o</sup>C
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостая проба
н/о
н/о
н/о
н/о
N/A
120
200
н/о
н/о
Эталон сравнения
0,75
0,75
0
0,75
44
7,5
17,4
91
н/о
Восстановленное вещество*
0
0,22
1,22
0,76
18
11,5
18,9
91
99
[00119] *Комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ
[00120] Пример 12

[00121] Данный пример демонстрирует стабилизирующие и фильтрующие свойства веществ, регенерированных из отработанного пивного осадка, содержащего Celite Cynergy. Celite Cynergy представляет собой стабилизирующую фильтрующую среду на основе модифицированной диатомовой земли. Модифицированная стабилизирующая фильтрующая среда на основе диатомовой земли является композитом, содержащим фильтрующие вещества на основе диатомовой земли и стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния. 4 л сваренного в лаборатории пива верхнего брожения разделили на два равных образца и один стабилизировали и отфильтровали с помощью работающего под давлением лабораторного фильтра, использующего Celite Cynergy, с производительностью 30 мл/мин. После сушки и измельчения отработанный осадок эталонного образца регенерировали путем нагревания при температуре 1300°F (704°C) в муфельной печи в течение 30 мин. Регенерированные вещества имели 0,54% LOI по сравнению с 1,3% LOI для нового Celite Cynergy. Их использовали для обработки второго образца пива в тех же условиях. Условия эксперимента и результаты испытаний приведены в таблице X. В обоих тестах в качестве фильтрующего материала использовали 1,00 г нового Celite Cynergy. Регенерированные вещества давали фильтрат с той же прозрачностью и лучшим значением EBC холодного помутнение при той же самой скорости повышения давления. Продемонстрирована эффективность регенерации 101%.

[00122] Таблица X. Стабилизация и фильтрация с помощью регенерированного Celite Cynergy
Испытание
Намываемый слой, г/л
Фильтрация
Стабилизация
Cynergy<sup></sup>
Регенерированный
мбар/мин
ntu@ 0<sup>o</sup>C
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостая проба
н/о
н/о
н/о
79
140
н/о
н/о
Эталон сравнения
4,0
0
21
2,1
8,3
94
н/о
Восстановленное вещество
0
4,0
20
2,0
6,4
96
101
[00123] Пример 13

[00124] Данный пример является примером регенерации коммерческого отработанного пивного осадка, содержащего стабилизирующее вещество и фильтрующую среду. Образец отработанного осадка получен при обработке индийского эля из светлого солода и включал ксерогель диоксида кремния Britesorb XLC (стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния) и Celatom FW-12 на основе диатомовой земли (фильтрующая среда) в соотношении от 4 до 25 по массе. Вещества, используемые в данном способе, Britesorb XLC и Celatom FW-12, имели значения 7,8% и 0,4% LOI, соответственно. Всю партию отработанного осадка собирали, обезвоживали фильтрацией под давлением, высушивали и затем измельчали в молотковой мельнице с открытой разгрузкой. Измельченный отработанный осадок просеивали через сито 100 меш для удаления небольшого количества крупных частиц. После его обработки отработанный осадок имел 11,2% LOI.
[00125] Небольшие образцы отработанного осадка испытывали на способность к регенерации путем нагревания в муфельной печи при температуре 1300°F (704°C) в холодной или в предварительно нагретой керамической кювете при различных загрузках и с различной продолжительностью обработки. Свойства регенерированных веществ приведены в таблице XI, где представлены значения для проницаемости, объемной массы во влажном состоянии и LOI. Регенерированные вещества испытывали на эффективность стабилизации в коммерческом темном эле из светлого солода в сравнении с новыми веществами (эталонными образцами) при одинаковых дозировках, а результаты перечислены в таблице XII. Все регенерированные вещества снижали холодное помутнение алкогольного напитка в пределах ± 20% от значения новых веществ (эталонных образцов). Следует отметить, что с учетом низких LOI в регенерированном веществе эквивалентные дозировки ксерогеля диоксида кремния в испытаниях с использованием регенерированных веществ были приблизительно на 20% выше, чем для эталонных образцов. После факторизации различий в эквивалентной дозировке используемого ксерогеля диоксида кремния расчетная эффективность регенерации составила 70-102%. При температуре 1300°F (704°C) нагревание в течение 10 мин в горячей кювете обеспечивало наилучшую эффективность регенерации (образец 22-6) для данного отработанного осадка.
[00126] Таблица XI. Регенерация отработанного осадка индийского эля из светлого солода при температуре 704°C
Испытание на регенерацию
22-5
22-8
22-4
22-6
22-7
22-9
22-10
Кювета
Холодная
Холодная
Горячая
Горячая
Горячая
Горячая
Горячая
г/загрузка
97
50
200
99
50
50
30
мин
15
5
30
10
5
2
1,5
Регенерированные вещества
Проницаемость, дарси
0,91
0,69
1,56
1,26
1,17
1,12
1,06
Объемная масса во влажном состоянии
фунт/фут<sup>3</sup>
21,1
21,1
18,1
19,3
19,8
19,9
20,4
г/см<sup>3</sup>
0,34
0,34
0,29
0,31
0,32
0,32
0,33
LOI, %
0,57
1,00
0,22
0,51
0,36
0,48
0,69
[00127] Таблица XII. Стабилизация темного эля из светлого солода регенерированными веществами
Стабилизация
Test 1: Пиво - 110 ntu@5°C
Test-2: Beer - 88 ntu@5°C
Среда
Холостая проба
Эталонный образец
22-4
22-5
22-6
Холостая проба
Эталонный образец
22-7
22-8
22-9
22-10
FW-12, г/л
0
3,00
0
0
0
0
3,00
0
0
0
0
XLC, г/л
0
0,50
0
0
0
0
0,50
0
0
0
0
Регенерированная, г/л
0
0
3,50
3,50
3,50
0
0
3,50
3,50
3,50
3,50
Эквивалент ксерогеля, г/л
0
0,50
0,61
0,60
0,60
0
0,50
0,61
0,60
0,60
0,60
ACH, ntu
210
110
120
101
87
205
83
92
74
95
102
ACHR, %
0
48
43
52
59
0
60
55
64
54
50
ARE, %
н/о
н/о
74
90
102
н/о
н/о
77
89
75
70
[00128] Пример 14

3
3

[00129] Несколько регенерированных веществ из примера 13 испытывали на эффективность стабилизации и фильтрующую способность для темного эля из светлого солода, который не был стабилизирован или не был отфильтрован, в сравнении со смесью новых веществ (эталонных образцов), например, ксерогеля диоксида кремния Britesorb XLC (стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния) и диатомовой земли CelatomFW-12 (фильтрующая среда). Диатомовая земля Celatom FW-12, которую использовали в данном испытании, имела проницаемость 0,73 дарси и объемную массу во влажном состоянии 20,9 фунт/фут (0,33 г/см). Тот же CelatomFW-12 использован в качестве фильтрующего материала с нормой расхода 1,00 г на порцию. Неочищенное пиво имело мутность 32-40 ntu при 5°C и 240-250 ntu EBC холодного помутнения. В каждом тест проводили обработку 2 л пива при постоянной скорости потока 40 мл/мин. Условия испытаний и результаты приведены в таблице XIII. Пиво, подвергнутое обработке регенерированными веществами, после стабилизации и фильтрации имело мутность (при 0°C), которая была на 20-45% меньше, чем у эталонного фильтрата. Значение EBC холодного помутнения образцов пива, обработанных регенерированными веществами, находилось в пределах ± 6% от значения для эталонного фильтрата. Наклон повышения давления в испытаниях с использованием регенерированных веществ составил лишь приблизительно 20-55% от значения для эталонного теста. Следует отметить, что сравнительные испытания проводились на основе равной массы веществ намываемого слоя. Изменения в LOI веществ привели к разнице в фактическом использовании каждого компонента. С учетом указанных коррекций в пробах с регенерированными веществами использовали на 5% больше эквивалента Celatom FW-12 и на 20% меньше эквивалента ксерогеля оксида кремния, по сравнению с эталоном. В пересчете на эквивалентную дозу силикагеля регенерированные вещества имели эффективность регенерации 103-138%, как подтверждает результат стабилизации указанного пива.
[00130] Таблица XIII. Стабилизация и фильтрация темного эля из светлого солода регенерированными веществами
Тест
Намываемый слой, г/л
Фильтрация
Стабилизация
FW-12
BS XLC
Регенерированный
FW-12 эквив.*
BS XLC эквив.*
мбар/мин
ntu@ 0<sup>o</sup>C
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостая проба
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
н/о
87-102
240-250
н/о
н/о
Эталон
1,20
0,25
0
1,20
0,25
9,5
19,2
150
40
н/о
22-5
0
0
1,45
1,26
0,20
3,1
10,5
140
44
138
22-6
0
0
1,45
1,26
0,20
1,9
15,5
160
33
103
22-8
0
0
1,45
1,26
0,20
5,2
11,4
158
34
106
[00131] *Скорректировано для LOI новых и регенерированных веществ.
[00132] Пример 15.

[00133] Отработанный пивной осадок получали из немецкого пивоваренного завода. При проведении цикла стабилизации и фильтрации образовался отработанный осадок, и в общей сложности 37 кг подвергнутого термощелочной обработке диатомовой земли CelatomFW-14, 150 кг диатомовой земли, подвергнутой прямому прокаливанию Celatom FP-3, 43 кг ксерогеля диоксида кремния Becosorb 1000 и 3 кг PVPP использовали для обработки 971 гл пива. Таким образом, отработанный осадок содержал ксерогель диоксида кремния и диатомовую землю в соотношении приблизительно 1:4 по массе. Отработанный осадок обезводили, высушили и измельчали в молотковой мельнице. Полученный порошок имел приблизительно 14% LOI.

[00134] Высушенный и измельченный отработанный осадок подвергали регенерации, в соответствии с данным описанием, в лабораторной вращающейся трубчатой электропечи, изготовленной компанией Sentro Tech Corp., модель STTR-1500C-3-024, которая оснащена трубой из высокотемпературной легированной стали с внутренним диаметром 3" (76 мм) и длиной горячей зоны 24" (610 мм). Труба имела угол наклона 11% и вращалась со скоростью 4,5 об/мин. Было добавлено ударное устройство для облегчения удаления веществ со стенки нагретой трубы. Высушенный и измельченный отработанный осадок непрерывно подавали в трубу с помощью объемного дозатора со скоростью 9,5 г/мин, а регенерированный продукт собирали на выпускном конце трубы. Процесс регенерации исследовали при температурах 1300 и 1350°F (704 и 732°C). Регенерированные продукты охарактеризовали по проницаемости, объемной массе во влажном состоянии, LOI и удельной площади поверхности (таблица XIV) и сравнивали со смесью Becosorb 1000 и Celatom FP-3. Их также протестировали на предмет стабилизации коммерческого бельгийского трипеля в сравнении смесью Becosorb 1000 и Celatom FP-3 в соотношении 1:4 по массе. Регенерированные вещества работали так же хорошо или несколько лучше чем эталон при стабилизации нестабилизированного 120 ntu бельгийского трипеля (при 5°C) с дозой 2,5 г/л, не скорректированной для LOI, и показали эффективность регенерации 99-106%.
[00135] Таблица XIV. Вращающаяся трубчатая печь для регенерации отработанного осадка немецкого пива
Испытание
Регенерация
Новые или регенерированные вещества
°F
°C
Проницаемость,мдарси
WBD,фунт/фут<sup>3</sup>
WBD,г/см<sup>3</sup>
LOI,%
Площадь поверхности, м<sup>2</sup>/г
Becosorb<sup></sup> 1000
н/о
н/о
51
24,7
0,40
11,8
288
Celatom<sup></sup> FP-3
н/о
н/о
227
22,8
0,37
0,5
2,2
Эталон*
н/о
н/о
141
24,0
0,38
3,3
59
Регенерированный-1
1300
704
188
22,9
0,37
1,9
61
Регенерированный-2
1350
732
208
22,5
0,36
0,5
50

[00136] *Смесь Becosorb 1000 и Celatom FP-3 при 1:4 по массе, значения LOI и удельная площадь поверхности рассчитаны из значений для компонентов.
[00137] Таблица XV. Стабилизация бельгийского трипеля веществами, регенерированными во вращающейся печи
Испытание
Вещество, г/л
Стабилизация
Becosorb<sup></sup> 1000
Celatom<sup></sup> FP-3
Регенерированный
Эквивалент ксерогеля
ACHntu
ACHR%
ARE%
Холостая проба
0
0
0
0
146
0
N/A
Эталон
0,50
2,00
0
0,50
66
55
N/A
Регенерированный-1
0
0
2,50
0,56
58
61
99
Регенерированный-2
0
0
2,50
0,56
51
65
106
[00138] Данные по эффективности регенерации отработанных веществ, которые использовали для стабилизации образцов пива, перечисленных в приведенных выше примерах, суммированы в таблице XVI. Стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния включают ксерогель диоксида кремния, гидратированный гель или водный гель и гидрогель. В результаты также включены модифицированные стабилизирующие фильтрующие среды на основе диатомовой земли. Регенерированные вещества либо представляют собой силикагель, либо содержат силикагель и фильтрующие среды (диатомовую землю или вспученный перлит). Исследованные разновидности пива включали пиво верхнего брожения и лагерное пиво. Эффективность регенерации в приведенных примерах менялась от 55 до 140%.
[00139] Таблица XVI. Эффективность регенерации при стабилизации пива - Итоговая сводка
Пример
Силикагель
Фильтрующая среда
Отношение веществСтабилизация: фильтрация
Стабилизация
Тип
Марка*
Пиво
RE илиARE %
2, 3
ксерогель
BS D300
эль
76-107
4
ксерогель
BS D300
лагер
101
5
ксерогель
DRC 1015
трипель
104-114
6
гидратированный
BCS 2500
эль из светлого солода
97
7
гидрогель
DRC 920
эль из светлого солода
55
8
ксерогель
BS D300
кальцинированная диатомовая земля
1:1
эль
103
9
ксерогель
BS D300
кальцинированная диатомовая земля
4:5
эль
102
10
ксерогель
BS D300
подвергнутая термощелочной обработке диатомовая земля
1:1
эль
102
11
ксерогель
BS D300
вспученный перлит
1:1
эль
99
12
модифицированная диатомовая земля
Cynergy
модифицированная диатомовая земля
н/о
эль
101
13, 14
ксерогель
BS XLC
подвергнутая термощелочной обработке диатомовая земля
4:25
ИПС
70-138
15
ксерогель
BCS 1000
кальцинированная диатомовая земля
1:4
трипель
99-106

[00140] * BS - Britesorb; DRC - Daraclar; BCS - Becosorb.
[00141] Пример 17
[00142] Отработанные осадки, которые были подвергнуты регенерации и оценка которых была проведена ранее (в примерах 9, 10 и 11), вновь регенерировали тем же способом. В таблице XVII перечислены некоторые свойства этих дважды регенерированных веществ в сравнении с новыми веществами и их смесями при тех же соотношениях. Как видно, полученная в итоге комбинация регенерированных веществ и новых регулирующих веществ (в соответствии со способом из примеров 9, 10 и 11) имела более высокую проницаемость и сходную объемную массу во влажном состоянии, что и соответствующие смеси новых веществ. Более высокая проницаемость объясняет более низкое повышение давления во время фильтрации, а сходная объемная масса во влажном состоянии указывает на хорошую целостность частиц, выдерживающих процесс регенерации. Удельная площадь поверхности итоговой комбинации (регенерированных веществ и новых регулирующих веществ, в соответствии со способом из примеров 9, 10 и 11), сходная с новыми веществами, указывает на сохраненную структуру пор стабилизирующих веществ на основе ксерогеля диоксида кремния и неорганических фильтрующих сред. Также установлена значительно меньшая растворимость мышьяка, алюминия и железа в указанной комбинации (регенерированных веществ и новых веществ), по сравнению с соответствующими смесями тех же композиций. Это указывает на то, что указанные растворимые элементы в основном растворяются во время первого использования указанных веществ, а последующие циклы фильтрации с использованием в основном регенерированных веществ приводят к гораздо меньшему растворению металлов и мышьяка в пиве, что иногда полезно для стабильности и вкусовых качеств пива.
[00143] Таблица XVII. Свойства дважды регенерированных веществ в сравнении с новыми веществами
Образец и композиция
Пример №
Проницаемостьмдарси
WBDг/см<sup>3</sup>
Площадь поверхностим<sup>2</sup>/г
EBC растворимость, ч/млн*
As
Al
Fe
Britesorb<sup></sup> D300
н/о
28
0,33
298
<0,1
1,5
0,5
Celatom<sup></sup> FP-3
н/о
227
0,37
2,2
3
43
69
Celatom<sup></sup> FW-14
н/о
1240
0,34
0,68
1
23
78
Celatom<sup></sup> CP-600P
н/о
613
0,20
1,3
0,5
133
37
Смесь: FP-3/D300 (65/35)
н/о
116
0,36
106
2
28
45
Регенерированный: FP-3/D300 (65/35)
9
142
0,36
94
0,1
8
19
Смесь: FP-3/D300 (63/37)
н/о
243
0,38
111
0,7
15
49
Регенерированный: FW-14/D300 (63/37)
10
409
0,38
111
0,2
5
15
Смесь: CP-600P/D300 (58/42)
н/о
295
0,27
126
0,3
78
22
Регенерированный: CP-600P/D300 (58/42)
11
н/о
н/о
н/о
0,1
26
16
[00144] *Расчетные значения для смесей новых веществ, определенные с использованием метода экстракции EBC.
[00145] Пример 18

3
3
[00146] Данный пример показывает, как можно регулировать проницаемость регенерированных веществ путем смешивания с новыми веществами с тем, чтобы удовлетворить требованиям, касающимся фильтрующей способности. Регенерированный продукт, содержащий диатомовую землю Celatom FP-3 (фильтрующая среда) и ксерогель диоксида кремния Becosorb 1000 (стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния) в соотношении 4:25 (пример 13, образец 22-4 в таблице XI) имел гораздо более высокую проницаемость, по сравнению со смесью тех же новых веществ в том же соотношении. Тонко измельченную природную диатомовую землю с проницаемостью 0,8 мдарси и объемной массой во влажном состоянии, равной 32,9 фунт/фут (0,53 г/см) смешивали с регенерированным продуктом. Благодаря этому проницаемость смесей, содержащих регенерированные вещества, снизилась и практически совпала со значениями для смеси новых веществ (таблица XVIII), когда добавка природной диатомовой земли содержала 10% регенерированных веществ.
[00147] Таблица XVIII. Регулирование проницаемости регенерированных веществ
Образец
Добавка тонко измельченной диатомовой земли, %
Проницаемость,дарси
Объемная масса во влажном состоянии,г/см<sup>3</sup>
Регенерированные вещества
0
1,56
0,29
Регенерированные вещества
5
1,04
0,31
Регенерированные вещества
10
0,48
0,33
Смесь: BCS1000/FP-3=4/25
0
0,51
0,33
[00148] Пример 19.

[00149] Было установлено, что подвергнутая термощелочной обработке диатомовая земля, Celatom FW-12, лот 2D12F6, изготовленная из отдельных минералов с использованием специальных составов, содержит приблизительно 4% опала-C, отличного от кристобалита, и <0,1% кварца или общего содержания кристаллического диоксида кремния <1%, в соответствии со способом по PCT/US16/37830, PCT/US16/37816 и PCT/US16/37826, каждый из которых выдан на имя Lenz et al., который описан ниже.
[00150] Согласно Lenz et al. (PCT/US16/37830, PCT/US16/37816 и PCT/US16/37826), одним из относительно простых способов подтвердить отсутствие кристобалита в образце является введение в образец (добавление известного количества) стандартного эталона кристобалита (например, стандартного эталонного материала 1879A. Национального института стандартов и технологи (NIST)), проведение рентгенодифракционного анализа образца с введенной добавкой стандартного материала и последующее сравнение дифракционной картины исходного, не содержащего добавку, вещества с дифракционной картиной образца с добавкой. Если дифракционная картина образца с добавкой просто увеличивает интенсивность первичного и вторичного пиков, но не показывает сдвиг их положения или не выявляет наличие дополнительных пиков, то исходный образец, скорее всего, содержит кристобалит. Если первичный пик сдвигается и становится острее (или расщепляется на два отдельных пика), а вторичные пики возникают или лучше определяются, то в исходном образце присутствует опал-С (и/или опал-CТ), а не кристобалит.
[00151] Определение того, содержит ли образец продукта, который включает диатомовую землю, кристобалит или опал-С (и/или опал-СТ), а затем количественное определение содержания опала С (и/или опала-СТ) и/или кристаллического диоксида кремния включает в себя несколько стадий, в соответствии с усовершенствованным способом, раскрытым Lenz et al. (PCT/US16/37830, PCT/US16/37816 и PCT/US16/37826), и Lenz et al. назвали его «методом LH».
[00152] Во-первых, определяют, содержит ли образец гидратную воду, наблюдая потерю веса при высоких температурах в процессе отжига. Например, получают (представительную) первую пробу образца, и для данной первой порции проводят исследования при отжиге.
[00153] Во-вторых, проводят исследование рентгеновской дифракции (XRD) порошкообразного образца и исследуют полученную (первую) дифракционную картину. Например, предпочтительно, получают (представительную) вторую пробу образца, и изучают рентгеновскую дифракцию второго порошкообразного образца. Предпочтительно, вторую пробу измельчают до проведения XRD. Полученную (первую) дифракционную картину анализируют на наличие или отсутствие опала-С (и/или опала-СТ) и кристобалита. Полученную (первую) дифракционную картину можно также анализировать на наличие или отсутствие других кристаллических фаз оксида кремния (например, кварца и тридимита) в (представительной) второй пробе образца. Если (первая) дифракционная картина, очевидно, указывает на опал-С (или опал-СТ), то дальнейший анализ для определения того, содержит ли образец кристобалит или опал-С (и/опал-СТ), не требуется. Дифракционная картина опала-C (и/или опала-CT) отличается от дифракции картины α-кристобалита по следующим признакам: первичный пик (22°) и вторичный пик (36°) находятся на большем межплоскостном расстоянии d (меньший 2θ угол), имеется более широкий первичный пик для опала-C (и/или опала-CT), который измеряют с использованием статистики «Ширина линии на уровне половины максимума» (FWHM), пики опала-C (и/или опала-CT) не достаточно определены при 31,50° и 28,49° 2θ, и гораздо более выражена интенсивность аморфных фаз.
[00154] Если (первая) дифракционная картина является спорной в отношении того, присутствует ли опал-С (и/или опал-СТ) и/или кристобалит, то согласно методу LH проводится второй рентгенографический анализ для определения того, присутствует ли опал-C (и/или опал-CT) и/или кристобалит. На этот раз анализ проводят, предпочтительно, с другой представительной пробой образца с введенным стандартным эталонным материалом кристобалита (NIST 1879a). Например, получают (представительную) третью пробу образца, а затем вводят в нее стандартный эталон кристобалита (NIST 1879a) и осуществляют XRD третьей пробы. Проводят анализ полученной (второй) дифракционной картины из XRD третьей пробы. Перед осуществлением XRD третью пробу, предпочтительно, измельчают. Если исходный образец (например, представительная вторая проба) содержит опал-С (и/или опал-СТ), то добавка кристобалита значительно изменяет дифракционную картину (полученную для второй пробы), при этом дополнительные пики идентифицируют при 22,02° и 36,17° 2θ вместе с более выраженными пиками при 31,50° и 28,49° 2θ, наблюдаемыми на (второй) дифракционной картине третьей пробы. Если исходный образец (более конкретно, вторая проба) содержит кристобалит, то добавка кристобалита (к третьей пробе) приводит лишь к увеличению интенсивности пика и не вызывает никакого другого существенного различия от (первой) дифракционной картины второй пробы (как видно на (второй) дифракционной картине третьей пробы).
[00155] Количественное определение содержания опала-C (и/или опала-CT) в образце диатомовой земли может быть затруднено, так как ее дифракционная картина представляет собой комбинацию широких пиков и аморфного фона, а продукты диатомовой земли часто содержат другие рентгеноаморфные фазы в дополнение к опалу. Согласно методу LH, оценка количества проводится путем обработки пиков опала-С (и/или опала-СТ) (в совокупности, если присутствуют обе фазы) первой дифракционной картины, как если бы они принадлежали кристобалиту, и путем количественной оценки по отношению к эталонам кристобалита, таким как NIST 1879a. Данный метод количественного определения опала-С (и/или опала-СТ), который Lenz et al. (PCT/US16/37830, PCT/US16/37816 и PCT/US16/37826) называют методом XRD, обычно занижает содержание опала-C (и/или опала-CT), но эффективен для ряда других целей, таких как контроль качества производства. По определению, указанный метод XRD является частью комплексного метода LH. В качестве альтернативы (в соответствии с методом LH) измерение может быть проведено путем нагревания представительной пробы образца (например, четвертой пробы) при очень высокой температуре (например, 1050°C) в течение длительного периода времени (например, от 24 до 48 час) до тех пор, пока нагретая часть полностью не обезводится. Указанное приводит к полному обезвоживанию фазы опала и к образованию кристобалита (компоненты аморфного фона уменьшаются). Затем проводят анализ XRD четвертой пробы, и содержание кристобалита в полученной (третьей) дифракционной картине четвертой пробы можно количественно оценить по отношению к стандартам кристобалита с тем, чтобы провести оценку исходного содержания опала-C (и/или опала-CT). До проведения XRD четвертую пробу, предпочтительно, измельчают. Поскольку дополнительные вещества шихты до нагрева четвертой пробы не добавляются, а температуру поддерживают ниже 1400°C, то любой кварц, присутствующий в четвертой пробе, не будет превращаться в кристобалит.
[00156] Чтобы получить выраженное в % масс. общее содержание кристаллического диоксида кремния в образце в соответствии с методом LH, массовый процент идентифицированного кристобалита (если таковой имеется), массовый процент кварца (если таковой имеется) и массовый процент тридимита (если таковой имеется) объединяют для расчета общего массового процента кристаллического диоксида кремния, содержащегося в образце. Для получения массового процента содержащегося кварца или тридимита, наличие которых обнаружено при анализе (первой) дифракционной картины второй пробы образца, каждый из кварца или тридимита можно сравнить с его соответствующим стандартом (например, NIST SRM 1878b для кварца), с целью количественного определения содержания, или количественно определить с использованием внутреннего стандарта (такого как корунд) и соответствующих относительных коэффициентов интенсивности. Если методом LH установлено присутствие кристобалита, то кристобалит который наблюдают в (первой) дифракционной картине второй пробы образца, можно сравнить с его соответствующим стандартом (например, NIST 1879a), с целью количественного определения содержания, или количественно определить с использованием внутреннего стандарта (такого как корунд) и соответствующих относительных коэффициентов интенсивности. В исключительном случае, когда присутствуют как опал-С (или опал-СТ), так и кристобалит, а первичный пик опала-С (или опала-СТ) не может быть дифференцирован или восстановлен из сигнала методом обращения свертки сигнала кристобалита, то опал-C (или опал-CT) и кристобалит количественно оценивают как одну фазу и представляют как кристобалит. Количество представленного подобным образом кристобалита будет больше, чем фактическое количество кристобалита в образце. Поскольку образец является представительной пробой продукта, то считают, что общий массовый процент содержания кристаллического диоксида кремния в образце точно соответствует общему массовому процентному содержанию кристаллического диоксида кремния в продукте, из которого был взят образец.

[00157] Lenz et al. (PCT/US16/37830, PCT/US16/37816 и PCT/US16/37826) осуществили подробно описанный метод XRD для объемного порошка с помощью дифрактометра Siemens D5000, использующего программное обеспечение MDI™ Datascan5, излучение CuKα, быстрое вращение образца, графитовый монохроматор и сцинтилляционный детектор. Настройки мощности составляли 50 кВА и 36 мА, размер шага 0,04° и 4 сек на шаг. Программное обеспечение JADE™ (2010) использовалось для анализа сканов XRD. Подготовка образца включала измельчение на установке SPEX в ампулах из диоксида циркония с мелющими телами из диоксида циркония.

[00158] Продолжая обсуждение примера 19, указанную фильтрующую среду на основе диатомовой земли, Celatom FW-12, лот 2D12F6, использовали вместе с ксерогелем диоксида кремния, Britesorb XLC (стабилизирующее вещество на основе диоксида кремния) для обработки 2 л коммерческого темного эля из светлого солода с мутностью 91 ntu при 5°С с дозировками 1,00 и 0,25 г/л, соответственно, путем смешивания в шейкере на бане со льдом в течение 30 мин. После проведения обработки отработанные вещества концентрировали центрифугированием и затем извлекали из пива путем вакуумной фильтрации через мембрану 0,45 мкм. Осадок на фильтре сушили при 120°С в течение ночи и определили, что высушенное отработанное вещество имело LOI 14%. Его регенерировали нагреванием при температуре 1300°F (704°C) в муфельной печи в течение 30 мин. Регенерированное вещество проверяли на эффективность стабилизации для коммерческого темного эля из светлого солода, который не стабилизировался или не фильтровался и который имел мутность 78 ntu (при 5°С), в сравнении с эталонным образцом, имеющим такое же соотношение стабилизирующих и фильтрующих сред, который использовали для получения отработанных веществ. При использовании дозы 1,25 г/л регенерированное вещество уменьшало холодное помутнение EBC пива от величины 230 ntu (холостая проба) до величины 140 ntu, по сравнению с 138 ntu для эталона. Таким образом, стабилизирующая способность отработанных веществ была полностью восстановлена, а регенерированные вещества не содержали кристобалит и <0,1% кварца, как показал анализ, проведенный тем же способом. Данный пример показывает, что процесс термической регенерации по настоящему изобретению не увеличивает содержание кристаллического диоксида кремния в отработанной стабилизирующей и/или фильтрующей среде.
[00159] Пример 20
[00160] Загрязнение продуктов питания или напитков микроорганизмами может представлять значительный риск для здоровья. В итоге важно, чтобы стабилизирующие и обрабатывающие вещества, используемые при обработке пищевых продуктов и напитков, были свободны от загрязнений. Это важный фактор, который необходимо учитывать для регенерированных веществ, которые ранее подвергались воздействию продуктов питания и напитков.
[00161] Два образца регенерированных веществ были отправлены в аналитические лаборатории в Бойсе, Айдахо, США, с целью исследовать содержание в них микробиологических веществ. Для проведения микробиологических анализов 225 мл стерильного фосфатного буфера Butterfield добавляли к 25 г каждого образца (разведение 1:10) и оба компонента перемешивали в течение 30 сек. Для каждого теста аликвоту 1 мл суспензии наносили с помощью пипетки на стандартную агаровую пластину для проведения инкубации в требуемых условиях в течение заданного периода времени. По окончании инкубации подсчитывали общее количество образовавшихся колоний. Предел обнаружения для всех методов составлял 10 колониеобразующих единиц на грамм твердого образца (КОЕ/г) или 1 КОЕ на 1 мл разведения 1:10 (анализировали 0,1 г образца).
th
[00162] Методы, которые использовали для анализа плесеней и дрожжей, осуществляли в соответствии с методикой American Public Health Association Method for the Microbiological Examination of Foods (4 Edition). Метод, описанный ниже для анализа плесеней и дрожжей, обозначен как метод Ассоциации здравоохранения США для Микробиологического обследования пищевых продуктов, или «метод APHA MEF». В соответствии с методом APHA MEF, используемым для анализа плесеней и анализа дрожжей, к стандартному агару добавляли антибиотик хлорамфеникол, и агару дали затвердеть на пластине прежде чем с помощью пипетки добавляли и распределяли разведения образца; инкубацию проводили в темноте при комнатной температуре (25°С +/- 0,5°С) в течение пяти дней. По окончании инкубирования подсчитывали колонии плесеней и дрожжей.
th
[00163] Метод «Общего количества бактерий» в соответствии с U.S. Food and Drug Administration Bacteriological Analytical Manual, 8 Edition, был использован для анализа как аэробных, так и анаэробных пластин. Способ, описанный ниже для анализа аэробных и анаэробных бактерий, упоминается в данном описании как способ в соответствии с U.S. Food and Drug Administration Bacteriological Analytical Manual или «метод USFDA». Если его осуществляют для анализа аэробных бактерий, то в данном описании его обозначают как метод USFDA для аэробных пластин. Если его осуществляют для анализа анаэробных бактерий, то его обозначают как метод USFDA для анаэробных пластин. В соответствии с методом USFDA для аэробных пластин, разбавления образца наносили с помощью пипетки и смешивали со стандартным агаром (без хлорамфеникола) прежде чем он затвердеет, и установочные пластины инкубировали при 35°C (+/- 1°C) в течение 48 час (+/- 2 час) (в специальной атмосфере). По окончании инкубирования подсчитывали количество колоний аэробных бактерий.
[00164] Тот же метод USFDA был использован для анализа пластин в анаэробных условиях, за исключением того, что установочную пластину помещали в анаэробную камеру, заполненную диоксидом углерода. Более конкретно, разбавление образца с помощью пипетки наносили и смешивали со стандартным агаром (без хлорамфеникола) до того, как он затвердеет, и установочные пластины инкубировали в анаэробной камере (заполненной диоксидом углерода) при температуре 35°С (+/- 1°С) в течение 48 час (+/- 2 час). По окончании инкубирования подсчитывали колонии анаэробных бактерий.[00165] Результаты анализа приведены в таблице XIX. Для указанных двух образцов регенерированных веществ, по мнению аналитика, ни в одном из случаев не наблюдалась ни одна колония в среде для роста агара, которая включала суспензию, содержащую 0,1 г анализируемого порошкообразного образца. Результаты были представлены как <10 КОЕ/г, что ниже предела обнаружения методов испытаний. Другими словами, ни одно из регенерированных веществ не содержало обнаруживаемое количество аэробных или анаэробных бактерий, или плесеней, или живых дрожжей.
[00166] Таблица XIX. Обнаруженные микробиологические вещества в регенерированных веществах
Образец
Подсчет для аэробной пластины, КОЕ/г
Подсчет для анаэробной пластины, КОЕ/г
Плесени,КОЕ/г
Живые дрожжевые клетки,КОЕ/г
Регенерированный во вращающейся печи отработанный осадок немецкого пива верхнего брожения
<10
<10
<10
<10
Регенерированный в муфельной печи отработанный осадок американского лагерного пива
<10
<10
<10
<10
Применимость в промышленности
[00167] Способ по настоящему изобретению может быть осуществлен в промышленном масштабе для регенерации отработанных веществ, полученных при стабилизации и осветлении жидкостей. В частности, способ по настоящему изобретению может быть осуществлен на пивоваренных заводах или установках, производящих другие типы полученных при брожении напитков, в которых стабилизирующие вещества на основе диоксида кремния используются для стабилизации вызванного белками холодного помутнения напитка. В соответствии со способом, приведенным в данном описании, отработанные вещества из процессов стабилизации или из процессов стабилизации и фильтрования полученных при брожении напитков нагревают в окислительной среде с получением регенерированных отработанных веществ (использованных для производства полученных при брожении напитков). Термическая обработка удаляет белки и другие органические вещества. Перед термической обработкой отработанные вещества можно собрать/накопить, обезводить фильтрованием или центрифугированием, высушить и измельчить.
[00168] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отработанные вещества могут храниться до проведения термической обработки (нагревания с целью регенерации). Кроме того, перед термической обработкой отработанные вещества для напитков, полученных при брожении, можно разделить, чтобы получить отработанные вещества для термической обработки, которые имеют практически однородную (плюс или минус 10%) проницаемость. В других вариантах осуществления настоящего изобретения отработанные вещества для напитков, полученных при брожении, можно разделить в соответствии с более широким или более узким диапазоном проницаемости. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения перед термической обработкой отработанные вещества для напитков, полученных при брожении, могут быть разделены по содержанию стабилизирующих веществ или способных экстрагироваться химических веществ.
[00169] Процесс сушки можно осуществить в промышленной печи, лотковой сушилке, роторной сушилке или кольцевой сушилке. Высушенное вещество можно измельчить в устройстве, позволяющем провести контролируемое щадящее измельчение, таком как вентиляторная мельница, молотковая мельница или штифтовая мельница, чтобы избежать чрезмерного измельчения, или оно может быть измельчено с помощью просеивающего устройства, такого как центробежное сито или комбинация мельницы и грохота.

[00170] Термическую обработку измельченного вещества можно осуществить в печи для обработки в кипящем слое, или во вращающейся обжиговой печи, или на движущейся колосниковой решетке, или в многоподовой печи. Источниками энергии для печей и печей для обжига могут быть электричество, природный газ, нефть или уголь. Можно использовать обычные электрические печи или печи с диэлектрическим нагревом. Во время термообработки могут быть добавлены окислители, отличные от кислорода. Печь для обработки в кипящем слое может обеспечить требуемую окислительную среду, температуру и время пребывания, необходимые для достижения полного сгорания и удаления органических веществ, таких как остатки дрожжевых клеток и адсорбированные белки, без ухудшения структуры пор и активности силикагеля. Печи с кипящим слоем, которые могут быть использованы для этой цели, включают вихревые декарбонизаторы с беспламенным горением топлива и печи для получения вспученного перлита. Примеры декарбонизаторов с беспламенным горением топлива включают реакторы с псевдоожиженным слоем, или печи кальцинации в кипящем слое, или обжарочные печи, поставляемые на рынок компанией FL Smidth, реакторы Torbed фирмы Torftech или каталитические вихревые декарбонизаторы с беспламенным горением топлива от компании Calix. Примеры печей для получения вспученного перлита, которые могут быть использованы для регенерации отработанных стабилизирующих и фильтрующих сред, включают обычные печи для вспучивания перлита от компаний Silbrico, Incon и других, а также недавно разработанные печи для вспучивания перлита, такие как печи Bublon от компании Bublon GmbH и печи для вспучивания перлита FLLOX от компании Effective Energy Associates, LLC (сейчас Reaction Jets, LLC). После термической обработки вещество охлаждают, собирают и измельчают, если необходимо, для повторного использования.
[00171] В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения термическая обработка отработанных сред может осуществляться на той же производственной площадке, что и процесс фильтрации, в результате которого образуются отработанные вещества для напитков, полученных при брожении. В других вариантах осуществления настоящего изобретения термическая обработка с образованием регенерированных веществ может осуществляться в радиусе 100 миль от места процесса фильтрации, в результате которого образуются отработанные вещества для напитков, полученных при брожении.
[00172] Для дальнейшего снижения растворимости нежелательных веществ процесс кислотной обработки или промывки может быть добавлен до или после проведения термической регенерации. Для повторного использования регенерированных стабилизирующих веществ и фильтрующих сред любые потери во время регенерации и дисбалансы в соотношении между фильтрующей средой и стабилизирующими веществами могут быть восполнены и сбалансированы путем добавления соответствующего количества новых веществ, которые также могут быть использованы для повышения эффективности регенерированных веществ. Фильтрующую способность можно изменить путем добавления новой фильтрующей среды с другой проницаемостью, с целью регулирования проницаемости объединенных веществ. При использовании для фильтрации жидкостей регенерированные стабилизирующие вещества и фильтрующие среды могут применяться в качестве намываемого слоя или в качестве как верхнего фильтрующего слоя на подкладке фильтра, так и намываемого слоя.
[00173] Помимо обеспечения сходной, по сравнению с новыми веществами, стабилизирующей и фильтрующей способности для пива, регенерированные вещества по настоящему изобретению обеспечивают существенное снижение транспортных расходов, заметно снижают или устраняют затраты на приобретение и обеспечивают более высокую степень чистоты (с точки зрения снижения содержания растворимых примесей), по сравнению с новыми веществами, сохраняя при этом надежную универсальность применения для стабилизации частиц и фильтрующих сред. Подобные свойства позволяют производителям и пивоварам добиться потенциально значительной экономии, а также преимуществ с экологической точки зрения за счет значительного сокращения как выбросов пивоваренными заводами парниковых газов в атмосферу, так и потребности в площадях на полигонах для утилизации веществ, предназначенных для однократного использования. В дополнение к этим преимуществам указанный способ может быть осуществлен и описанные продукты могут быть получены как в новой, так и в регенерированной форме, не содержащей кристаллический диоксид кремния, что является важным преимуществом для безопасности работников при разработке месторождений полезных ископаемых, при переработке, транспортировке, стабилизации и осветлении пива, при регенерации и, в конечном счете (после нескольких использований), удалении или альтернативном использовании указанных веществ. Улучшенная ситуация со способными экстрагироваться химическими веществами в регенерированных продуктах обеспечивает значительное уменьшение примесей, которые попадают в жидкости из порошкообразных стабилизирующих (или стабилизирующих и фильтрующих) веществ. Хотя в данном описании изложены лишь некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения и различные его модификации станут очевидны специалистам в данной области техники из вышеприведенного описания. Указанные и другие альтернативные варианты считаются эквивалентными без отступления от существа и объема настоящего изобретения.