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Verfahren zum Betrieb eines Vakuumdrehfilters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Vakuumdrehfilters, zur Entwässerung von He- fe, bei welchem eine mit einem Filtertuch bespannte und mit einem festen Filtrierhilfsmittel ange- schwemmte Trommel in einen Trog für den zu entwässernden Heferahm eintaucht, die abgeschiedene
Hefeschicht möglichst extrazellularwasserfrei gesaugt und mit einem Messer abgenommen wird.
Es ist bekannt, Filtertücher von Vakuumdrehfiltern mit geringen Mengen Kieselgur vorzubehandeln, um einen Durchbruch von feinteiligem Niederschlag durch das Filtertuch, besonders zu Beginn des Filtrationsprozesses, zu vermeiden. Beim Betrieb solcher Vakuumdrehfilter hat es sich nun besonders bei der Abscheidung von aus sehr kleinen Partikeln bestehenden oder solche enthaltenden Niederschlägen herausgestellt, dass die Filterleistung 1111 Laute des Betriebes allmählich abnimmt. Dies ist darauf zurück- zuführen, dass die sehr kleinen Partikeln in das Filtertuch eindringen, sich dort festsetzen und so die
Durchlässigkeit der Filteroberfläche verringern. Durch die Verstopfung der Poren des Filtertuches sinkt nach verhältnismässig kurzer Betriebsdauer die Leistung des Filters auf untragbar niedrige Werte ab.
Es muss dann der Betrieb des Filters unterbrochen und ein neues Filtertuch aufgespannt werden, worauf der Betrieb für begrenzte Zeit, d. h. bis zur neuerlichen Verstopfung des Filters, weitergeführt werden kann.-
Um diese Nachteile des diskontinuierlichen Betriebes eines Vakuumdrehfilters bei der Abscheidung von Niederschlägen mit sehr kleiner Teilchengrösse zu vermeiden oder zumindest die Perioden kontinuierlichen Betriebes eines solchen Filters nach Tunlichkeit zu verlängern, sind sogenannte Schälfilter entwickelt worden, bei welchen das Filtertuch eines Vakuumdrehfilters vor Inbetriebnahme durch Anschwemmen mit einer verhältnismässig dicken Schicht eines Filtrierhilfsmittels bedeckt wird.
DiesesFiltrierhilfs- mittel wird dann in Abhängigkeit von der Verstopfung der oberen Bereiche der Filtrierhilfsmittelschicht durch ein sich kontinuierlich gegen das Filtertuch vorschiebendes Abnahmemesser mit dem abfiltrierten Niederschlag entfernt. Sobald die Schicht des Filtrierhilfsmittels eine gewisse Mindestdicke unterscheidet, muss auch bei diesem Verfahren der Betrieb unterbrochen und eine neue Schicht des Filtrierhilfsmittels auf das Filtertuch angeschwemmt werden.
Wenngleich die Zahl der Betriebsunterbrechungen je Arbeitsabschnitt bei Anwendung eines Schälfilters gegenüber den älteren Verfahren, bei welchen ohne Abschälen der Schicht des Filtrierhilfsmittels gearbeitet wird, wesentlich herabgesetzt werden konnte, zeigten sich auch bei diesem Verfahren schwerwiegende Nachteile. So ist es auf Grund des den Verfahren zugrundeliegenden Prinzips nicht zu vermeiden, dass der abgeschiedene Niederschlag durch das Filtrierhilfsmittel verunreinigt ist, wodurch in jenen Fällen, in welchen auf einen nicht durchFiltrierhilfsmittel verunreinigten Niederschlag Wert gelegt wird, besonders weitere Trennoperationen zur Reinigung des Niederschlages notwendig werden. Falls solche Trennoperationen wirtschaftlich nicht tragbar sind, scheidet die Anwendung von Schälfiltern in diesen Fällen von vornherein aus.
Ferner sind die mit Schälfiltern erzielbaren Druckdifferenzen zwischen Trommelinnerem und Trommeloberflächen ohne Anwendung besonderer komplizierter Einrichtungen niedriger als bei den üblichen Vakuumfiltern. In der Zone der Filtertrommel, die sich zwischen Abnahmemesser und Flüssigkeitsniveau im Trog des Filters erstreckt, befindet sich nämlich eine sehr durchlässige Schicht aus Filtrierhilfsmittel, durch welche die Luft fast ungehindert in das Innere der Trommel strömen kann. Soll dabei das im Trommelinneren herrschende Vakuum nicht untunlich vermindert werden, so ist es notwendig, besondere Abdeckeinrichtungen in der Zone nach dem Abnahmemesser vorzusehen, wodurch die Konstruktion der Fil-
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ter verteuert und deren Betrieb kompliziert wird.
Es wurde nun gefunden, dass man dieNachteile der sogenannten Schäl-Vakuumfilter dadurch vermei- den kann, dass man ein Filtrierhilfsmittel anschwemmt, welches für Hefezellen hinreichend unpassierbar ist, bei laufender Filtertrommel mit Hilfe des Abnahmemessers die äusseren Schichten des angeschwemmten Filtrierhilfsmittels so lange abhebt, bis sich eine messerformbedingte Drehkörperfläche gebildet hat, worauf man das Messer in dieser Lage fixiert und den zu filtrierenden Heferahm auf das Filter bringt, wo- bei sich am Filter eine gleichmässige, dünne, rasch zu entwässernde Hefezellenschicht bildet, von der nach dem Abheben durch das fixierte Messer noch gerade so viel zurückbleibt, dass ein wirksamer Un- terdruck aufrechterhalten wird.
Vorzugsweise wird dabei das Filterhilfsmittel in einer solchen Menge angeschwemmt, dass die am
Filtertuch abgeschiedene Schicht des Filterhilfsmittels stärker ist als die Dicke des Filtertuches und be- sonders die 2-bis 5-fache Dicke des Filtertuches aufweist. Durch die Anwendung einer Schicht von Fil- trierhilfsmittel auf dem Filtertuch, die stärker ist als die Dicke des Filtertuches, wird gegenüber der be- kannten Behandlung von Filtertüchern mit nur geringen Mengen Kieselgur erreicht, dass z. B. bei der Fil- tration von Hefe eine Durchlässigkeit für das Filtrat erreicht wird, die um eine Zehnerpotenz höher liegt als bei Verwendung eines mit nur geringen Mengen von Kieselgur vorbehandelten Filtertuches.
Nachdem die obersten Bereiche des Filtrierhilfsmittels mit dem Abnahmemesser abgehoben worden sind, liegt eine praktisch ideale Zylinderoberfläche vor und nunmehr kann mit fixiertem Abnahmemesser kontinuierlich gearbeitet werden, wobei, wie gefunden wurde, im Bereich zwischen Abnahmemesser und
Trog des Filters eine ausserordentlich dünne Schicht aus vom Messer nicht abgenommenen, feinen Nie- derschlagteilchen verbleibt, welche eine zur Erzielung von Druckdifferenzen von mehr als 600 mm Hg ausreichende Abdichtung des Filters bewirkt. Trotzdem ist dabei die bei gleichbleibender Stellung des
Abnahmemessers verbleibende dünne zusammenhängende Schicht des auf dem Filtrierhilfsmittel zurück- bleibenden Niederschlages während ausreichend langer Arbeitsperioden, z.
B. in der Grössenordnung von
Tagen, genügend durchlässig, um hohe Filtrierungsgeschwindigkeiten zu ermöglichen.
Das neue Verfahren hat sich vor allem in der Hefeindustrie, besonders bei der Abtrennung von cytor- rhysierter Hefe nach dem Verfahren gemäss der österr. Patentschrift Nr. 186216 als besonders vorteilhaft erwiesen. Schälfilter, wie z. B. aus Unit Operations, George Granger Brown et al., John Wiley & Sons,
Inc., New York, Chapman & Hall, Lts., London, 6. Ausgabe, Mai 1956, S. 240-241, bekannt, sind bis- her in der Hefeindustrie nicht angewendet worden, weil durch den allmählichen Vorschub des Messers gleichzeitig mit der Hefe auchStoffteilchen des Anschwemmaterials abgehoben werden. Ferner ist man an der Brillanz des Filtrates, das verworfen wird, in der Hefeindustrie nicht besonders interessiert.
In der Hefeindustrie, z. B. der skandinavischen Länder, ist es üblich, Heferahm vom Trog aus ohne vorherige Anschwemmung von Filterhilfsmitteln (Kieselgur, Zellulosefasern, Stärke usw.) direkt auf das
Filtertuch zu bringen, der Druckdifferenz am Saugfilter (600-730 mm Hg) zu unterwerfen und auf diese
Weise so weit wie möglich zu entwässern. Mit diesem Verfahren kann der Gehalt der Hefe an Trocken- substanz von etwa 18 auf 25 bis 27 lo gesteigert werden, wobei ein feuchter, aber formbarer Hefeku- chen gebildet wird.
In den andern Ländern Europas, vor allem aber in aussereuropäischen Gebieten mit wärmerem Kli- ma (Nord-und Südamerika, Mittelmeergebiet, Australien, Indien, Japan) ist es für einen zufriedenstel- lenden Transport der Verkaufshefe notwendig, diese auf einen Trockensubstanzgehalt von 29 bis 31 % zu bringen. Ein so hoher Trockensubstanzgehalt kann auf Saugfiltern unter Anwendung des Verfahrens gemäss der österr. Patentschrift Nr. 186216 erzielt werden.
Zur Erreichung einer Stundenleistung von 1000 bis 500 kg Hefe muss bei Anwendung von Saugfiltern eine mindestens 2 - 3 mm dicke Hefeschicht auf der Filtertrommel gebildet werden, wenn bei 2 m Trommeldurchmesser und etwas mehr als 1 m Messerbreite mit einer Drehzahl von 3 Umdr/min gearbeitet wird ; dabei wird in der Praxis eine etwa 0,75 mm dicke Hefeschicht vom Messer laufend abgehoben, während eine Resthefeschicht von 1, 25 bis 2,25 mm auf dem Filtertuch verbleibt. Bei einer Steigerung der Drehzahl des Filters auf 6 Umdr/min verringert sich infolge der verringerten Tauchzeit jedes Filtertrommelabschnittes im Trog die Dicke der abgehobenen Schicht auf die Hälfte.
Es ergibt sich dabei, dass die Leistung der bisherigen Vakuumfilter zur direkten Entwässerung von Hefe nicht beliebig erhöht werden kann, da das aus der Hefe zu entfernende Wasser für den Durchtritt durch die stationär verbleibende Hefeschicht ins Trommelinnere eine verhältnismässig lange Zeit benötigt.
Bei der Anwendung des Verfahrens gemäss der Erfindung auf die Entwässerung von Heferahm wird nun gegenüber den bisherigen Verfahren die am Filtertuch verbleibende Hefeschicht zum überwiegenden Teildurch ein inertes und wasserunlösliches Material ersetzt, welches bei gleicher Schichtdicke vorzugsweise
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etwa 10- bis 40-mal rascher vom Wasser durchdrungen wird als die Hefe.
Als Filtrierhilfsmittel kann man, wie bei einem Anschwemmfilter an sich bekannt, Kieselgur, Stär- ke, Zellulosefasern oder andere Filterhilfsmittel bzw. ein geeignetes Gemisch zweier oder mehrerer die- ser Komponenten verwenden und auf dem über die Trommeloberfläche gespannten Filtertuch anschwem- imen. Beginnt man anschliessend mit der Entwässerung von Heferahm zu formbaren Hefekuchen, so wird durch diese Trägerschicht aus im Vergleich zu Hefe wasserdurchlässigerem Filtrierhilfsmittel die Leistung der Filtriereinheit auf das ungefähr vierfache gesteigert.
Durch das Verfahren gemäss der Erfindung kann ohne Schwierigkeit eine Drehzahlsteigerung bis zu etwa 20 Umdr/min erreicht werden. Die Anwendung einer Drehzahl von 20 Umdr/min ist vor allem auf solchen Filterkonstruktionen möglich, bei denen das Vakuum weder durch die Schwerkraft noch durch die
Zentrifugalkraft beeinträchtigt wird und ein maximaler und ungehinderter Durchtritt von Wasser durch den Oberflächenbereich des Vakuumdrehfilters an allen Stellen der Trommeloberfläche gewährleistet ist.
Ein Beispiel eines solchen Vakuumdrehfilters weist eine in einen Trog für das zu filtrierende Gut eintau- chende Filtertrommel und eine Ableitvorrichtung für das Filtrat auf, die durch wenigstens eine der Sei- tenwände der Trommel führt und mit einer Saugeinrichtung in Verbindung steht. Im Innern der Filter- trommel ist dabei eine nach oben offene Ableitvorrichtung sowie in bezug auf die Trommelachse rotier- bare Schöpfschaufeln mit einem Ausguss für die Entleerung des Filtrates in die Ableitvorrichtung ange- ordnet.
Die Erfindung ermöglicht somit in der Hefeindustrie eine erhöhte Produktion bei gleichbleibender
Dimensionierung der Filter.
Besondere Vorteile ergeben sich durch das neue Verfahren bei der Entwässerung von Hefe nach dem
Verfahren der österr. Patentschrift Nr. 186216. Während man bei diesem Verfahren bisher auf dem Filter eine etwa 2 mm starke Trägerschicht aus Hefe verwendete, die bei jeder einzelnen Umdrehung der Trom- mel einem Cytorrhyse- und Rückcytorrhysevorgang unterworfen war und unter dem Einfluss der herrschen- den Druckdifferenz (Atmosphäre-Vakuum) zu einer immer weniger durchlässigen Schicht zuwuchs, bil- det man nunmehr gemäss der Erfindung die Trägerschicht z.
B. aus Stärke aus, welche keiner osmotischen
Beeinflussung durch Kochsalz unterworfen ist ; deren Durchlässigkeit bleibt somit unverändert erhalten.
Allerdings kann die Stärkeschicht allein kein Vakuum sichern ; die beim erfindungsgemässen Verfahren nach dem Abstreifmesser auf der Trommel verbleibende sehr dünne Hefeschicht gewährleistet aber eine ausgezeichnete Abdichtung der Filtertrommel in dem kritischen Bereich zwischen Abnahmemesser und
Flüssigkeitsspiegel im Trog.
Wird die Trommel jetzt mit wesentlich erhöhter Drehzahl durch die Tauchzone frischen Heferahmes bewegt, so kann das überschüssige Extrazellularwasser leicht durch die verbliebene dünne Hefeschicht und durch die sehr durchlässige Stärkeschicht hindurch ins Trommelinnere gelangen. In kürzerer Zeit als bisher wird der grösste Teil des salzhaltigen Extrazellularwassers abgesaugt.
In rascher Folge wird dann das zur Verdrängung der osmotisch wirksamen Extrazellularflüssigkeit angewendete überschüssige Frischwasser bis auf den stets in den Kapillarräumen verbleibenden Rest verdrängt.
Ehe aber die Hefeschicht in grösserem Ausmasse rückcytorrhysieren kann, wird bereits die Schicht durch das Abnahmemesser von ihrer Unterlage abgehoben. Der weitaus grössere Teil der Rückcytorrhyse erfolgt abseits vom Filter und jede Hefezelle deckt ihren Wasserbedarf zur Ergänzung des Intrazellularwassers aus ihrer unmittelbaren Umgebung.
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