本发明涉及一种制造改性的纤维素纤维的方法，该改性的纤维素纤维的方法使用在从液体中人工滤清混浊活性的物质的方法中。此外，本发明还涉及将改性的纤维素纤维用作从液体中人工滤清混浊活性的物质的助滤剂的用途。
背景技术：
澄清的饮料，例如啤酒、葡萄酒、果汁和其他液体的最重要的品质特征除了包括气味、口味和颜色之外，还包括化学物理耐久性以及有光泽。为了获得澄清且鲜艳的啤酒或葡萄酒或果汁，必须对其进行过滤。
特别是在啤酒生产时，在熟化结束之后仍然有很多量的混浊物处于悬浮中，像例如酵母细胞、啤酒花树脂或蛋白质-鞣质化合物，它们使啤酒看起来呈乳质且混浊。此外，啤酒的口味和气味可能受到这种混浊活性的物质的负面影响。
过滤，也称为人工滤清，因此是熟化之后和灌装之前对啤酒必须执行的最后的步骤。熟化(天然滤清)已经通过沉淀混浊活性的物质改进了啤酒的胶体稳定性。此外，啤酒的稳定性也可以借助稳定剂和附加的过滤(人工滤清)来改进。需要过滤的最重要的原因是：
·去除混浊物质，如酵母细胞，啤酒花树脂或蛋白质-鞣质化合物；
·附加地减少可能在经过滤的啤酒中重新形成混浊物的物质，如蛋白质或鞣质；
·去除微生物，如酵母菌或细菌等；
·有光泽的外观；
·感官上的改进；
为了获得有光泽且无菌的啤酒，已知不同的过滤方法。广泛使用的是利用硅藻土或其他助滤剂，如珍珠岩、纤维素和进行预涂式过滤(Anschwemmfiltration；死端过滤)。同样普遍的是借助制造的过滤层(板)或/和在使用所列出的助滤剂的情况下来使用层式过滤器。在啤酒厂中也越来越多地使用膜式过滤(Membranfiltration；错流过滤)，例如是与通过分离器进行的预滤清相结合地。
利用所有系统都可以生产高品质的啤酒。然而，这些在现有技术中已知的预涂式过滤、层式过滤和膜式过滤(错流过滤)有不同的缺点。
在预涂式过滤中，被认为与膜式过滤相比的显著的缺点在于，有时会有害健康地使用助滤剂如硅藻土和助滤剂的必要的清除，以及促氧化作用的金属离子例如铁进入到饮料基质中。此外，在品种的多样性和随之引起的滤液的品质差异方面，膜式过滤是非常不灵活的。在预涂式过滤时通过调整硅藻土混合物的颗粒大小对未滤液的变化着的品质做出反应，然而，膜的过滤性能则在难于过滤的液体的情况下自动地减小。由于这个原因，在膜式过滤器设备中总是多个模块并行运行，由此虽然可以实现连续的过程，但是这也与明显更高的投资总和相关。在膜式过滤中，与预涂式过滤相比，运行和安装成本因此要高得多，同样地电和水的消耗也要高得多。
由于使用硅藻土导致的另一个重要缺点是，不期望的重金属离子的引入，特别是起促氧化作用的铁或铜的引入是不利的。在啤酒中引入铁除了通过原料(麦芽、啤酒花、酿造用水、酵母)引入之外，一方面来自从硅藻土提前预涂释放的铁并且另一方面来自从连续的硅藻土配量释放的铁。大部分的铁在过滤开始时的提前预涂时的前15分钟内被给出，并且随后持续减少。然而，硅藻土的连续配量继续导致引入啤酒中的铁保持很高。可溶于啤酒的铁的总量以及还有较小量的铜依赖于硅藻土品种。推荐的边界值是0.20mg/l。然而，最近的研究结果表明，由于金属离子对啤酒胶体稳定性和啤酒氧化稳定性的强烈影响，在啤酒中低得多的<0.05mg/l的值是令人期望的并且是理想的。
同时，硅藻土还通过“用于检测有损健康的工作物质的德国科学基金会(DFG)”列入其MAK和BAC值列表中并且被归入分类1“使人类致癌物”。用过的硅藻土的清除也被评估为是“需要监控的废物”，并且因此导致耗费且成本高昂的清除。
对用过的且不能用作助滤剂的硅藻土进行再生的尝试也被认为在实践中仅能有条件地执行。由于在硅藻土的清除方面进一步的法律缩紧引起的情况不明朗以及近年来在膜式过滤的领域中的技术进展，一些啤酒厂已开始使用膜式过滤。
在上述方面的情况下，理想的啤酒过滤将是不使用硅藻土的预涂式过滤，在其中啤酒厂中的现有的预涂式过滤设备或层式过滤设备可以继续使用。
由于这些原因，迫切地需要不含硅藻土的助滤剂。
为此，EP 1 333 906 B1描述了一种替选的可再生的助滤剂这种助滤剂由70％的聚苯乙烯组成，其已经被允许用于食品生产并且现今被广泛使用。其他成分是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)。使用这种助滤剂，可以通过物理方法去除颗粒状的混浊物，并且溶解的混浊活性的多酚可以附加地与这种助滤剂结合。
然而已经表明的是，可再生的助滤剂具有重要的缺点，因为它由粗粒和细粒的助滤剂组成的混合物所组成。在使用和随后的再生以后，同样存在由粗粒和细粒的助滤剂颗粒组成的非限定的混合物。该混合物根据现有技术仍是不实用的，或者不能充分经济地分离。相应地，分别所需的助滤剂对不同的未滤液或过滤处理步骤的适应性不够准确，例如给出了更多提前预涂。再次实现足够准确度的附加耗费会导致比同类方法更高的过滤成本。
此外，还有例如由F.Braun,H.Evers等的初始尝试，(Frank Braun等人，“Large-Scale Study on Beer Filtration with Combined Filter Aid Additions to Cellulose Fibres”，Journal of the Institute of Brewing，公开号G-2011-0921-1107，2011年)，使用未处理的纤维素纤维和硅溶胶用于过滤啤酒。在该方法中，附加地执行借助捕集过滤器的第二过滤步骤。然而利用这种方法，没有实现硅藻土过滤的浊度值(0.8/0.2EBC(90°/25°))，而其被考虑用作高品质啤酒过滤的比较值。
单位EBC(下文仍将使用)在这里的意思是欧洲酿造协会(European Brewing Convention)，其在欧洲推广酿造科学活动。在EBC单位中，还给出啤酒浊度、啤酒颜色和啤酒的苦涩值。
在此，在该方法中获知的以单位EBC表示的浊度值根据中欧酿造技术分析委员会(MEBAK)的MEBAK-Brautechnische Analysenmethoden Würze BierMethodensammlung来获知，由MEBAK(地址为D-85358，弗赖辛-唯森)自行出版，2012年，ISBN 978-3-9805814-6-2，第193-194页，第2.14.1.2条。
在由Braun描述的方法中，使用先导水平过滤器(Pilothorizontalefilter)用于水平层的预涂，并且在第二过滤步骤中使用具有10μm间隙的捕集过滤器作为后过滤器。由于这两个过滤步骤，根据Braun的方法因此同样是非常耗费且因此成本高昂。
根据Braun的方法的另一个缺点是当与PVPP或硅溶胶或硅酸凝胶混合使用时纤维素纤维的清除。因此，存在与使用硅藻土时相同的问题。
技术实现要素：
因此，本发明的任务是，提供用于从液体中人工滤清混浊活性的物质的替选的助滤剂。此外，本发明的任务是，提供克服了现有技术的缺点的用于助滤剂的材料。
为此，本发明提供了替代硅藻土的替选的助滤剂，其相应于酿造行业的质量和经济要求，并且在应用中仍可以实现附加的利用。
替选的助滤剂通过根据本发明的制造改性的纤维素纤维的方法来实现，其中，改性的纤维在作为在用于从液体中人工滤清混浊活性的物质的方法中的助滤剂使用时消除了现有技术的缺点。制造改性的纤维的方法以及改性的纤维本身在此是独立权利要求的主题。优选的实施方式是从属权利要求的主题。
因此，本发明的主题是制造改性的纤维素纤维的方法，其包括以下其中一个或多个步骤：
I.准备步骤
a)称量由下列成分组成的纤维混合物：
80-99.9重量％的纤维素纤维，
0.1-10重量％的交联羧甲基纤维素钠和
0-10重量％的一种或多种添加剂；
II.在中性至碱性范围中的溶胀和调理步骤
b)以极性溶剂填充样品；
c)设定pH值；
III.加热步骤
d)在搅拌时将样品加热至沸腾温度；
e)在搅拌下煮沸样品；
f)在搅拌下冷却样品；
IV.清洗步骤
g)分离极性溶剂；
h)清洗纤维；
V.均匀化步骤
i)通过搅动潮湿物使其松散和/或粉碎；
VI.完成步骤(可选)
j)干燥潮湿物；
k)离析且必要时加工改性的纤维素纤维。
本发明的主题还有通过根据本发明的方法获得的改性的纤维素纤维，其可以被用作用于从液体中人工滤清混浊活性的物质的助滤剂，该改性的纤维素纤维由以下成分组成：
a)80-99.9重量％的基于纤维素纤维的主要功能物；
b)0.1-10重量％的基于羧甲基纤维素的辅助功能物和
c)0-10重量％的一种或多种添加剂。
此外，本发明的主题是含有一种或多种根据本发明的改性的纤维素纤维的助滤剂。
针对根据本发明的方法，在第一方法步骤(a)中，称量由80-99.9重量％的纤维素纤维、0.1-10重量％的交联羧甲基纤维素钠和0-10重量％的一种或多种添加剂组成的纤维混合物。
尤其地，针对根据本发明的方法，使用或提供如下的纤维混合物，其一方面具有80-85重量％、82-90重量％；85-92重量％、87-95重量％、90-99重量％、92-99.0重量％、90-99.9重量％的纤维素纤维份额，并且另一方面以相补偿的重量比含有交联羧甲基纤维素钠和其他添加剂。
典型地，使用在0.1-3重量％、0.1-0.5重量％、0.2-1重量％、0.5-1.5重量％、1-3重量％、0.8-2.5重量％、1.2-3.5重量％、1.5-3.8重量％、1.8-4重量％、2-4.5重量％、2.2-4.8重量％、2.5-6重量％、2.5-8重量％、3.0-8重量％、3.0-6重量％、3.2-7重量％、3.5-9重量％、2.5-9重量％、4.0-10重量％、4.5-10重量％之间的交联羧甲基纤维素钠份额。为了填充100重量％，如下文所述那样，通常提供一种或多种添加剂。
包含在纤维混合物中的组分之和为100重量％并且由纤维素纤维、交联羧甲基纤维素钠和/或一种或多种添加剂组成。
纤维混合物是不同长度和质地的不同纤维素纤维。纤维素纤维应理解为如下纤维组，其包括纤维素、基于纸浆的纤维、来自谷物、木材、竹材、木片、废木屑的纤维或它们的混合物的纤维。通过根据本发明且有针对性地以羧甲基纤维素或尤其是以交联羧甲基纤维素钠来整理纤维素纤维实现了各个纤维之间的更强的交联，或者通过嵌入其他化合物组成更精细的枝化。这一方面通过纤维彼此的机械连接来实现，以及通过改性的纤维素纤维的改进的化学连接特性来实现。
通过根据本发明的整理纤维素纤维，该纤维素纤维得到了额外的功能性，其能在特定的蛋白质的改进的结合能力上表现得明显，由此也可以去除混浊活性的蛋白质或蛋白质多酚化合物。其结果是，需要较少甚至不需要例如硅酸凝胶或硅藻土那样的稳定剂，并且根据本发明使用改性的纤维作为助滤剂成本更低廉。
羧甲基纤维素(CMC)是纤维素醚，即纤维素的衍生物，其中，一部分羟基与羧甲基(-CH2-COOH)结合成醚。为了制造，纸浆或从针叶木材和落叶木材中获得的纤维素被研磨并且利用氢氧化钠溶液转化成反应性的碱纤维素。在氯乙酸中实现了将碱纤维素烷基化为羧甲基纤维素。纤维素结构保持不变并且在酸形态下不溶于水。但是，羧甲基纤维素易溶于碱性溶液。
羧甲基纤维素在欧盟被许可为编号E 466的食品添加剂。在这方面，对根据本发明的由包含改性的纤维素纤维的CMC组成的助滤剂进行清除成本不太高，更确切地说，该助滤剂可以以最简单的方式堆肥。此外，可以实现被许可为动物饲料或饲料替代品。羧甲基纤维素的通过横向交联产生的不溶于水的变体是交联羧甲基纤维素钠。
通常的常识是，交联羧甲基纤维素钠是不溶于水的、可溶胀的多糖，其作为辅料使用在药物生产和食品技术中。羧甲基纤维素聚合物链的交联通过乙醇酸实现，乙醇酸由在羧甲基纤维素中来自之前的过程步骤的过量的氯乙酸形成。通过形成的酸使羧基去质子化，于是可以形成与其他聚合物链的键。交联度在此可以通过pH值和温度来控制。在此不使用交联剂。由于聚合物链的横向交联，交联羧甲基纤维素钠实际上不溶于水，但是具有很高的与水结合能力并且在容纳水的情况下溶胀至其初始体积的4至8倍。由于纤维的溶胀和因此扩大的体积有利地实现了对混浊物的改进的容纳状况(过滤行为)。交联羧甲基纤维素钠也几乎不溶于丙酮、乙醇、甲苯和乙醚中。此外令人感兴趣的是，交联羧甲基纤维素钠不会被人体吸收。
在根据本发明的方法中使用的添加剂应理解为如下的辅料和/或添加物，其可以被添加到纤维混合物中，以便实现在过滤期间或过滤之后作用到改性的纤维素纤维的制造和/或存储和/或加工上的有利效应并且/或者作用到改性的纤维素纤维的特性上的有利效应。使用的添加剂符合对良好的环境相容性、低健康危害、高经济性和高稳定性的要求。优选的用于根据本发明的方法的添加剂例如是从由如下成分组成的添加剂组中选出的其中一种或多种添加剂：果胶、卡拉胶、鱼胶、水胶体、淀粉、没食子单宁、硅溶胶、硅酸凝胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)，它们可以单独地或以混合物来添加。通过这些添加剂改进了技术上的可应用性并且进一步提高了改性的纤维素纤维的过滤性能。
根据本发明的方法，在方法步骤(b)中，以极性溶剂填充来自方法步骤(a)的样品。作为极性溶剂考虑选自含水溶剂、醇、具有羧酸的水溶液、胺或它们的混合物的组中的溶剂。
在方法步骤(c)中，设定pH值用于整理纤维素纤维。在整理纤维时，设定pH值是改变反应过程的步骤。根据本发明的方法优选在碱性或弱碱性直至中性的pH，甚至弱酸性的范围内来执行，并且这能明确地表明根据本发明的方法可以在pH6至pH13的pH值范围内良好执行。
依赖于所使用的初始材料地，调整pH值并且检查在哪个pH下不期望的组分(例如金属离子)被洗去是有意义的。由于对于不同的初始材料预期有不同的成分，因此根据本发明可以以一种或多种酸或碱来设定pH值。为此，本领域技术人员通常使用HCL或NaOH。
在不同pH值下的实验中示出的是，通过设定pH值于pH值>/＝9的碱性范围内和在使用一些初始材料的情况下，在极性的溶剂中可以测量到铁值的显著增加。该铁份额在整理纤维时就已经部分地作为形成的氢氧化铁被洗走并且因此随后在过滤过程期间不再能够达到啤酒中(表1)。
表1：在经吸滤的整理溶液中的铁测量
因此，特别值得注意的是，在碱性范围内执行方法对于根据本发明的改性的纤维的应用来说在过滤时随之带来进一步的优点。
在方法步骤(d)至(f)中，在搅拌下实现整理。搅拌可以例如通过磁搅拌器来实现，但不排除其他的用于搅拌样品的方法并且不限于此。
在方法步骤(d)和(e)中，在搅拌下实现样品的煮沸。煮沸过程可能持续直至360分钟。依赖于所使用的纤维和/或之前和/或之后的过程，煮沸过程也可以持续超过360分钟。
在60分钟的煮沸过程之后，得到改性的纤维素纤维，其在过滤方法中已经导致浊度的降低和浊度值从45EBC降低至19EBC。因此纤维素纤维的整理已经导致在后续过滤中的浊度值的显著改进。
煮沸优选保持于在60℃至105℃，替选地60℃至80℃、70℃至90℃、80℃至105℃的范围内的煮沸温度下。煮沸也可以在压力下实现，由此可以实现高于相应的极性溶剂的沸点的煮沸温度。在工业生产中设置有在稍稍的超压下的煮沸。
在方法步骤(f)中，在搅拌下冷却纤维混合物。
在方法步骤(g)中，通过借助真空泵的经由滤纸的吸滤实现将极性溶剂与样品的分离。在此，分离极性溶剂并不限于真空泵。也可以使用本领域已知的用于吸滤或分离的其他方法。
在方法步骤(h)中，通过利用真空泵的吸滤或分离，例如以双蒸水、自来水、微碱性或微酸性的溶液、盐溶液(例如盐水)来清洗样品。
在方法步骤(i)中，例如通过搅动使潮湿物松散、粉碎和/或均匀化。也可以使用本领域技术人员已知的其他的松散、粉碎或均匀化的方法。
在可选的方法步骤(j)中，将潮湿物干燥至约2％至10％的残余水含量。通过干燥使得改性的纤维素纤维更耐用、能运输并且在该加工步骤之后，可以在用于过滤的自动的应用中使用。然而，即使没有方法步骤(j)，改性的纤维素纤维也可以以现有的潮湿物被直接用于过滤方法中，例如用于预涂式过滤。当例如改性的纤维素纤维紧接着被压成板，例如用于层式过滤器的用途中时，干燥例如是有利的。
在方法步骤(k)中，改性的纤维被离析。离析在此也可以理解为改性的纤维素纤维仅从改性过程转移到过滤过程中。
显然地，方法步骤(b)和(d)-(k)可以在已知的现有技术的范围内自由组合、交换、替换和修改。
改性的纤维素纤维应理解为通过热作用和/或机械作用和/或化学作用和/或通过添加剂有针对性地改变的纤维素纤维，其中其改进了过滤性能。
例如，通过根据本发明的整理纤维素纤维，与使用硅藻土作为助滤剂相比，显著降低了纤维中的铁含量，并且由此减少了过滤引起的促氧化作用的铁进入。其结果是，可以实现更高的啤酒氧化稳定性。此外，根据本发明整理的纤维素纤维允许了混浊活性的蛋白质或蛋白质多酚的附加键合，并且通过此附加效应与利用硅藻土或纤维素纤维的过滤相比可以实现啤酒中的更高的胶体稳定性。
由此，在相同的胶体稳定性的情况下可以减少通常使用的稳定剂，例如PVPP或硅溶胶或硅酸凝胶的添加，由此可以成本更低廉地执行过滤。
纤维素纤维从如下纤维组中选出，其包括纤维素、基于纸浆的纤维、来自谷物、木材、竹材、木片、废木屑的纤维或它们的混合物。纤维的平均纤维长度在不足1μm至500μm的范围内。在此，具有平均纤维长度的纤维应理解为生产引起的分散，并且在组合使用具有不同长度的纤维的情况下应理解为1-500μm的平均范围。由于预涂行为强烈地受到平均纤维长度和纤维素纤维的比重量或细度的影响，所以纤维可以具有不同的纤维长度(长纤维、短纤维)。从使用纤维素纤维来制造改性的纤维素纤维，针对将其应用于助滤剂得到附加的优点：
-与硅藻土过滤相比，尽管纤维素纤维的采购成本较高，但是经济性得到改进。
-在相同的过滤容量下，通过较低的质量需求可以实现较低的运行成本。
作为制造过滤纤维的初始材料的纤维素是可再生原料。如今在露天矿中开采的硅藻土矿藏是在约1500万年前由破碎的外壳而形成化石的硅藻(矽藻)形成并且在数量上是有限的。在这方面，由于这种资源稀缺造成的价格上涨在未来很可能发生，因此对可再生资源的追索应被视为相当有利的。
如上所述，硅藻土由于高的粉尘形成性而被列入MAK和BAK值名单并且被归入分类1“使人类致癌物”。
在这方面，针对过滤啤酒正在越来越多地寻找合适的针对硅藻土过滤的替选方案。利用基于纤维素纤维的助滤剂的过滤旨在防止过量的粉尘形成。
与利用硅藻土的过滤相比，利用根据本发明的助滤剂没有或至少明显更少的铁离子被引入啤酒中。因此出现更少的自由基，这弱化了啤酒的内源性抗氧化性潜力降低并且因此改善了氧化稳定性。其结果是，更好的口味稳定性和胶体稳定性得以延长。
在现有技术中，利用稳定剂，例如PVPP、硅酸凝胶或硅凝胶来处理啤酒，以便改进啤酒的物理稳定性。由此，在酿造过程中去除混浊活性的多酚(PVPP)或蛋白质(硅酸凝胶)或多酚蛋白质化合物，以便在准备销售的啤酒中获得更高的浊度稳定性。该步骤通常不仅在预涂式过滤中进行而且也在膜式过滤中进行。
通过根据本发明的纤维素纤维的改性，纤维得到附加的功能性，由此可以在过滤期间去除混浊活性的蛋白质或蛋白质鞣质化合物。因此以这种方式提供了增值，这通过减少或避免附加的稳定剂明显改进了啤酒厂的投资成本和运营成本。
在本发明的一个实施方式中，根据方法步骤(a)的纤维混合物具有92-99重量％的纤维素纤维、1-8重量％的交联羧甲基纤维素钠和0-4％的一种或多种添加剂。
在本发明的另一个实施方式中，根据方法步骤(a)的纤维混合物从由90-99.9重量％的纤维素纤维、0.1-5重量％的交联羧甲基纤维素钠和0-5重量％的一种或多种添加剂组成的组合物或者或从由90-99重量％的纤维素纤维和1-5重量％的交联羧甲基纤维素钠和0-5重量％的一种或多种添加剂组成的组合物中选出。特别优选的是具有96重量％的纤维素纤维、3重量％的交联羧甲基纤维素钠和1重量％的添加剂的组合物。
根据另外的实施方式，添加剂从果胶、卡拉胶、鱼胶、水胶体、淀粉、没食子单宁、硅溶胶、硅酸凝胶、聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)。通过使用添加剂，特别是果胶、卡拉胶、鱼胶、水胶体、淀粉可以改进技术上的可应用性并附加地增加过滤性能。因此，通过使用稳定和滤清剂可以实现进一步改进改性的纤维素和尤其是改进地滤除例如蛋白质组分或金属离子。
利用至少一种酸，优选盐酸(HCl)和/或至少一种碱，优选氢氧化纳(NaOH)将根据方法步骤(d)的pH值设定到pH6-pH13的pH值，替选地设定到pH7-pH12、pH8-pH11、pH8-pH12、pH9-pH11、pH7-pH10、pH11-pH12的pH值，另外替选地利用氢氧化钠将其设定到高于pH9的pH值，或利用氢氧化钠将其设定到pH11-pH13之间的pH值。
为了降低pH值，也可以使用如下的酸，其从包括盐酸或磷酸或矿物酸，例如硫酸和硝酸或亚硫酸的酸组中选出。为了提高pH值，选自包括氢氧化钾、氨水、石灰水、胺的碱组的碱也是合适的。
作为主要功能物的纤维素纤维从如下纤维组中选出，其包括纤维素、基于纸浆的纤维、来自谷物、木材、竹材、木片、废木屑的纤维或它们的混合物，并且其中，纤维具有在不足1μm至500μm的范围内的平均纤维长度。
作为辅助功能物，包括0.1-10重量％的交联羧甲基纤维素钠作为羧甲基纤维素的不溶于水的变体。
作为添加剂，使用来自如下组的添加剂：果胶、卡拉胶、鱼胶、水胶体、淀粉、没食子单宁、硅溶胶、硅酸凝胶、聚乙烯吡咯烷酮和/或聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)。
在使用改性的且可选经干燥或离析的纤维素纤维用于人工滤清时，改性的纤维素纤维在根据本发明的改性的纤维素纤维再次溶解或溶胀于水中时处于pH5-pH8的pH值范围内。
此外，本发明提供了一种含有一种或多种根据本发明改性的纤维素纤维的助滤剂。该助滤剂可以例如装备成预涂式烛式过滤器或预涂式层状过滤器。为此，根据本发明改性且可选地经干燥的纤维相应地根据技术要求来分层、填塞、卷绕、压制或填充。
助滤剂优选使用在用于从液体中人工滤清混浊活性的物质的方法中，其中，在第一步骤中提前预涂助滤剂，在第二步骤中通过助滤剂过滤要滤清的液体，并且在第三方法步骤中在过滤期间使用助滤剂作为持续的配量。
在此，该方法不限于所列出的步骤，而是仍可以执行另外的步骤和/或中间步骤。助滤剂的使用也不限于单一的助滤剂和/或列出的步骤。相反地，可以使用主功能物和/或辅助功能物和/或一种或多种添加剂的不同的混合物和重量百分比的各种助滤剂。
预涂式过滤在这里被描述为示例性的用于人工滤清的方法。在预涂式过滤中，例如使用预涂式烛形过滤器。此外，可以使用预涂式层状过滤器或板层式过滤器。
下面，阐述了用于建立根据本发明的方法和用于制造改性的纤维素纤维的各种尝试以及所获得的结果，其中，这些结果根据柏林工业大学的研究酿酒厂中的实验室实验和测试仅仅示例性地阐述本发明并且并不在修改方案方面限制本发明的总体构思。
附图说明
在此在附图中：
图1示出利用硅藻土的Filtrox(菲托)过滤实验的过滤进程；
图2示出利用原纤维/改性的纤维素纤维A的Filtrox过滤实验的过滤进程；
图3示出在利用原纤维/改性的纤维素纤维A的整个过滤测试期间的浊度分布；
图4示出具有不同份额的交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维素纤维的特性；
图5示出在整理具有2重量％的交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维中具有不同pH值的实验；
图6示出利用交联羧甲基纤维素钠改性的纤维素纤维A的实验的过滤进程；
图7示出在利用改性的纤维素纤维A的情况下的整个过滤时间期间的浊度曲线；
图8示出利用硅藻土的过滤进程；
图9示出利用硅藻土的浊度曲线；
图10示出利用原纤维/改性的纤维素纤维A的过滤进程；
图11示出利用原纤维/改性的纤维素纤维A的浊度曲线；
图12示出在pH 11下利用具有3重量％的交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维素纤维A进行的过滤进程；
图13示出在pH 11下利用具有3重量％的交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维素纤维A的浊度曲线；
图14示出利用具有3重量％的交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维素纤维A和B的过滤进程；
图15示出利用具有3重量％的交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维素纤维A和B的浊度曲线；和
图16示出来自进一步实验的啤酒的ESR测量。
具体实施方式
示例
为了更好地评价改性的纤维素纤维的适用性，利用纤维素纤维(纤维A和纤维B)执行啤酒过滤实验。
在此之前，在Filtrox设备上执行在使用助滤剂硅藻土的情况下的对比过滤或参考过滤。进行2次提前预涂(VA)和过滤(表2)。
在过滤开始之后立即要识别显著的压差增加(图1)。然而，过滤不是以恒定流量来执行，而是以视阻力而定地自行设定的流量来执行。烛形件在第一次预涂之后完全关闭，并且浊度值以0.9/0.3EBC90℃/25℃处在针对先导过滤器设备来说非常好的范围内。
表2
与硅藻土参考过滤相比，纤维素纤维过滤在始终相同的Filtrox设备上以匹配于改性的纤维素或基于纤维素的纤维的配量来执行。
对于纤维素纤维过滤执行了一次提前预涂和过滤(表3)。图2中呈现出利用原纤维过滤的非典型的过滤进程。一旦过滤器装填有啤酒，25℃的值就在浊度测量范围之外(>2.1EBC)(图3)。基于纤维素的纤维(原纤维)A的过滤性能由于在20℃时为1.4/1.8EBC 90℃/25℃的浊度值而不足以用于啤酒过滤。在0℃时，具有3.5/2.5EBC 90℃/25℃的值位于可见的浊度范围内(>2EBC)。
表3
被确定为结果的是：
·基于未改变的纤维素的助滤剂或原纤维原则上能使用在用于过滤的传统的设备技术上；
·基于纤维素的助滤剂可被视为可持续的助滤剂，因为它们由可再生原料制成；
·对过滤之后的基于纤维素的纤维/助滤剂的清除被认为毫无问题的。
尽管所使用的基于纤维素的原纤维或相应的助滤剂通常在预涂时(快速周转并且进而是快速的流通时间，均匀分布并且进而是低过滤阻力)表现出助滤剂的良好的性能，但是具有不充分的过滤性能，即尽管层高度比较高，但是啤酒以迄今为止使用的形式、切割尺寸没有过滤成有光泽的或者没有满足要求地过滤成有光泽的。由于高的浊度值，基于未处理的纤维素的原纤维以浊度>40EBC(90℃)和>15EBC(25℃)而被归为不适于啤酒过滤。
为了根据本发明整理基于纤维素的原纤维，使用不同份额(0％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％、5％)的交联羧甲基纤维素钠，并且借助Stabifix过滤器检验器件来检查改变的过滤器特性。为此，根据本发明的方法利用交联羧甲基纤维素钠对纤维素纤维A进行改性。图4中示出了在实验室过滤器测试中以Stabifix获知的数据。
测量方法Stabifix过滤器检验器件是基于中欧酿造技术分析委员会(MEBAK)的MEBAK-Brautechnische Analysenmethoden Würze BierMethodensammlung，由MEBAK(地址为D-85358弗赖辛-唯森)自行出版，2012年，ISBN 978-3-9805814-6-2，第271-273页，第2.20.2条并且根据相应的另外的要求在该方法中进行了修改。
将0.5重量％的交联羧甲基纤维素钠的用于整理仅有限地导致浊度值的改进，但是在使用2重量％的羟甲纤维素钠时表现出显著改进的浊度值，该浊度值处在Stabifix(实验室尺度)硅藻土过滤的范围内，其具有3.4EBC(90℃)和0.8EBC(25℃)的值。
直至约2.5％的用于整理的交联羧甲基纤维素钠的份额得到过滤特性的更显著的改进。随着更高的交联羧甲基纤维素钠份额，浊度似乎处于线性范围内。
在另外的初步实验中，获知pH值对整理的影响(表4)。纤维素纤维A连同交联羧甲基纤维素钠在pH值设定在pH3至pH5的范围内时、不改变pH值时以及在从pH9至pH11的pH值范围内根据本发明的方法进行改性和使用。过滤性能的显著改进自中性至碱性的范围内的pH值起才能实现。图5中示出了在pH3至pH11.5的pH范围内具有2重量％交联羧甲基纤维素钠的结果。pH范围>9时，能识别出过滤特性的进一步的显著改进。
表4：在以交联羧甲基纤维素钠处理的纤维素A进行的过滤之后的浊度值
在下列的利用Filtrox设备进行的实验中，按照根据本发明的方法改性的纤维素纤维基于纤维A以2重量％份额的交联羧甲基纤维素钠进行整理。与硅藻土参考过滤相比，具有改性的纤维素纤维的过滤在相同的Filtrox设备上以匹配于基于纤维素的原纤维的配量来执行。针对具有改性的纤维素纤维的纤维过滤执行一次提前预涂和过滤(表5)。
表5
与硅藻土过滤(图1)不同，基于纤维A的以交联羧甲基纤维素钠改性的纤维素纤维的过滤实验示出非典型的过滤过程(图6)，但是其与原纤维A过滤(图2)相似。在此示出的非典型的过滤过程表现出在过滤期间非常小甚至直至无法测量的压力差。由此可以得出结论：部分过滤效果基于吸收。在硅藻土过滤中，差压是最重要的影响因素，其中当然也存在很小量的吸收。
在使用交联羧甲基纤维素钠改性的纤维素纤维时的低压差是非常有利的，因为由此可以更长时间且因此更多地进行过滤。在硅藻土过滤中，由于在过滤期间压力差不断增加，过滤必须在允许的最高压力5-6巴时中断。其原因在于由于持续的硅藻土配量而不断增加的过滤层，持续的硅藻土配量确保了在输入压力增加时保持不变的过滤性能。在以交联羧甲基纤维素钠改性的纤维素纤维进行过滤的情况下，由于很小或几乎不能测量到的压差增加，可以实现明显更长且因此更经济的过滤。与纤维素原纤维的过滤(图3)相比，浊度值(图7)明显更低并且连贯地处于测量范围内(<2.1EBC)。在20℃下实验室中的浊度测量值以0.9/0.4EBC(90°/25°)明显处于有光泽的啤酒的范围内。此外，这些值与在相同的Filtrox先导设备上的硅藻土过滤的值在同一范围内(0.9/0.4EBC 90°/25°)。即使在0℃时，通过使用基于改性的纤维素纤维的纤维也可以测量到1.1/0.5EBC(90°/25°)的良好的浊度值，其位于不可见的区域中。因此，与基于未整理的纤维素的纤维相比，可以实现浊度值显著降低至1/3。
特别值得注意的是，基于交联羧甲基纤维素钠或改性的纤维素基的纤维可以结合蛋白质。在持续的配量与到达滤饼之间容易在啤酒中产生沉降或絮凝。这些沉降或絮凝由于以交联羧甲基纤维素钠改性的纤维素纤维而被结合。因此，通过按照根据本发明的方法改性的纤维素纤维进行的过滤，在啤酒中实现了蛋白质反面的浑浊稳定化。表6中将来自未滤液的啤酒分析的结果以及来自以2重量％的交联羧甲基纤维素钠和纤维素纤维A进行实验的经过滤的啤酒的结果进行对比。
表6：标准啤酒分析的结果
在利用Filtrox设备的进一步实验中，根据本发明的方法改性的纤维素纤维纤维A以3重量％份额的交联羧甲基纤维素钠来整理，而改性的纤维素纤维纤维B以3重量％份额的交联羧甲基纤维素纳来整理。与硅藻土参考过滤(表7)相比，利用改性的纤维素纤维进行的过滤在相同的Filtrox先导设备上以匹配于改性的纤维素纤维的配量(表8)来执行。对于纤维素纤维过滤(纤维A)执行一次提前预涂和过滤，对于组合A+B(改性的纤维素纤维A和B，各具有3重量％的交联羧甲基纤维素钠，pH11)，在持续配量时执行第一和第二提前预涂以及过滤(表9)。
表7
表8
表9
利用改性的纤维素纤维的过滤的显著优点能从附图的关键数据中识别。因此，在图8中示出普通的硅藻土过滤的过滤进程。如在使用硅藻土过滤时常见地那样，压差几乎线性增加。从在线测量(图9)的浊度值不是直接位于工业上常见的硅藻土过滤的范围内，其中，在先导设备中的所测量的值总是略高。
在原纤维过滤(纤维素纤维A)的情况下，可以再次识别极其非典型的过滤进程(图10)，测量不到压差。浊度值非常高并且持续在测量范围之外(图11)。
类似于原纤维A地，可以看到在利用改性的纤维素纤维A(以3％交联羧甲基纤维素钠改性，pH11)的过滤时的类似非典型的过滤进程(图12)。浊度值(图13)可以在整个过滤持续时间内在线测量，并且在过滤期间仅稍稍增加。具有2次预涂的实验(具有3％的交联羧甲基纤维素钠的纤维素纤维A，pH 11；具有3％联交联羧甲基纤维素钠的纤维素纤维B，pH 11)在过滤进程期间几乎没有压差(最大0.2巴)(图14)。在这种情况下，在过滤期间发生较强的、线性的浊度增加(图15)。
表10中示出了从未滤液的啤酒分析获得的以及从利用硅藻土、纤维素原纤维A、具有3重量％的交联羧甲基纤维素钠且pH值pH11的纤维素纤维A和具有各3重量％的交联羧甲基纤维素钠且pH值pH11的纤维素纤维A/纤维纤维素B的实验获得的结果。原麦汁含量与未滤液相比稍稍稀释，这是由于工艺技术造成的。然而，这种稀释在所有执行的实验中是相似的，这也反映在提取物值和各个酒精含量中。颜色值示出在硅藻土情况下以及在改性的纤维素纤维过滤的情况下由于过滤进程的自然降低。在所有啤酒中pH值是相似的，稍稍的SO2减少的原因在于稍稍稀释以及在过滤期间很低的氧进入。与硅藻土相比，在使用改性的纤维素纤维A时，多酚含量显著更低。这对啤酒的胶体稳定性产生有利的影响，即在存储/老化期间的混浊倾向降低。而对于自由的氨基氮，与硅藻土相比，可以观测到由于改性的纤维素纤维而导致的更强的排出。浊度值整体上仍未相应于用于有光泽的啤酒的标准值，但同样是在使用改性的纤维素纤维(硅藻土2.2/2.5EBC(90°/25°)，纤维素纤维3.1/3.9EBC(90°/25°)，改性的纤维素纤维A 1.5/1.3EBC(90°/25°)时显著的改进。然而，利用改性的纤维素纤维的过滤的浊度值低于在相同的先导设备时的参考硅藻土过滤。即，通过使用改性的纤维素纤维与硅藻土相比可以获得至少相似的更有光亮的啤酒。通过对过程的进一步调整，这里仍可以期待改进。在改性的纤维素纤维A和改性的纤维素纤维B的组合使用中，在过滤开始时可以识别出过滤性能的进一步的显著的增加(较低的浊度值，1.0/0.8EBC(90°/25°))。即使在冷(0℃)的情况下，改性的纤维素纤维的使用也达到了如在硅藻土过滤情况下至少相同的值。过滤参数(预涂量、持续的配量、交联羧甲基份额、纤维几何特征)的调整可以在使用改性的纤维素纤维的情况下视未滤液的品质而定地来实现，从而即使难于过滤的啤酒也可以在压差不增加的情况下过滤成有光泽的。
图16示出了用于研究过滤对啤酒的氧化稳定性的影响的对啤酒的ESR测量(电子自旋共振测量)。EAP确定(内源性抗氧化潜力)的结果阐述了纤维素纤维过滤相对于硅藻土过滤的基本的优点，这是因为与硅藻土相比显著更少的铁被添加到啤酒中。由此减少了由于铁离子造成的氧活化，并且经由芬顿反应系统出现的自由基更少。其结果是，啤酒的内源性抗氧化潜力方面的过滤引起的损失得以减少并且在储存期间气味稳定性得以延长。以交联羧甲基纤维素钠改性的纤维素纤维尤其如此。利用纤维素纤维达到了具有硅藻土的一半ESR信号强度的T600值，自由基的生成相应地大大减少。此外，可以识别出在原纤维过滤的起始与结束之间的差别，这是因为在过滤过程期间，铁被从滤饼中洗出(表10)。在使用具有交联羧甲基纤维素钠的改性的纤维素纤维时，ESR信号强度几乎理想地在未滤液的水平上，由此几乎可以完全绕开硅藻土过滤的不利效应。其原因在于，通过根据本发明的对纤维素纤维A的整理已经从纤维素纤维中去除了大部分的铁并且因此它们不再能进入啤酒中。稍稍提高的ESR值的原因在于在过滤期间很少的氧气进入。
与使用整理的纤维素纤维B时，由于在纤维整理时很小的铁排出由技术引起地也有较高的铁进入啤酒中。一旦由改性的纤维素纤维A组成的靠下放置的滤饼的容量用尽，这一点就变得很显著。于是在这里浊度也上升。与之无关地，在改性的纤维素纤维B中通过调整根据本发明的整理可以使铁进入进一步最小化。
借助电子自旋共振光谱学的EAP确定根据中欧酿造技术分析委员会(MEBAK)的MEBAK-Brautechnische Analysenmethoden Würze BierMethodensammlung来执行，由MEBAK(地址为D-85358，弗赖辛-唯森)自行出版，2012年，ISBN 978-3-9805814-6-2，第207-218页，第2.15.3条。
表10：标准啤酒分析的结果。