CN101340963B - 启动过滤装置的方法及设计为能够相应地启动的过滤装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于过滤工艺液体的过滤装置的启动方法、过滤装置的后清洁以及设置为能够根据该方法启动的过滤装置。在装置启动期间，连接到后处理设备的二次液体供应单元为后处理设备提供例如消毒水流，以使后处理设备处于准备操作的状态。之后，将工艺液体引入过滤设备，并且当得到滤过的工艺液体流时，切断从二次液体供应单元到后处理设备的液体流，然后所述滤过的工艺液体替代来自二次液体供应单元的液体。

Description

启动过滤装置的方法及设计为能够相应地启动的过滤装置

技术领域

本发明涉及在清洁用于处理食品工业、制药工业、化学工业及其它相关领域中的工艺液体的过滤装置后启动该过滤装置的方法，以及设置为能根据该方法启动的过滤装置。

背景技术

通过过滤处理工艺液体以便利用通过过滤器的液体部分(即渗透液)，或利用由过滤器保留的液体部分(即渗余物)的方法在众多工业领域所熟知。在食品工业中，如奶制品和啤酒的生产中使用这样的处理和过滤装置。

具体已知的是用于处理奶的过滤装置，在该过滤装置中从工艺液体(奶)中除去细菌和孢子，目的是延长成品的保存性。

但是，滤膜不可避免发生结垢，有必要对过滤装置进行定期清洁，结果是停止操作。在清洁完过滤装置后启动中，除过滤器自身外，所述过滤装置通常还包括用于工艺液体前处理和/或后处理的其它设备，对于许多装置(如巴氏消毒装置和其它流通式装置)来说，必须存在通过该装置的恒定液体流，以便处于正确的操作状态。因此，在工艺液体通入过滤装置前，用中性液体如消毒水冲洗该装置，并且过一段时间后，从装置流出的液体才不再是处理过的工艺液体和中性液体的混合物，结果是既浪费工艺液体，又浪费操作装置的时间，两种浪费都相当可观。

因此，本发明的一个目的是提供一种启动过滤装置的方法，由此缓解这些缺点，并提供一种设置为能根据所述方法启动的过滤装置。

过滤过程中，常使用所谓的错流过滤，其中过滤器渗余物侧的工艺液体以高流速再循环通过平行于膜表面的通道，由此流量和湍流抵消工艺液体中较大颗粒对膜表面的堵塞，这些较大颗粒悬浮在工艺液体的保留部分(即渗余物)中。

对于奶的微滤，使用孔径为0.1～10μm(或0.05～10μm)的膜，故此称为微滤。由于膜只允许特定物理尺寸的颗粒通过，所以其作用是使某些悬浮颗粒与工艺液体的其余部分分离。

由于在渗余物侧进行再循环，所以会出现渗余物和新引入的工艺液体的多余混合，在具有错流过滤设备的过滤装置启动中存在的上述缺点相当明显，因此本发明的另一个目的是提供一种用于具有错流过滤设备的过滤装置的方法。

发明内容

通过提供具有二次液体供应单元如液体容器的过滤装置，根据本发明的方法减轻上述缺点，所述二次液体供应单元连接到设置在所述过滤装置下游的后处理设备，并且在过滤装置启动期间，从二次液体供应单元向后处理设备供应中性液体流(优选消毒水流)，从而可以使装置处于操作状态。之后，将工艺液体通入过滤设备，当得到滤过的工艺液体流时，切断从二次液体供应单元到后处理设备的液体流，随后滤过的工艺液体替代来自二次液体供应单元的液体。

以此实现，不再需要在填充所述设备过程中连续液体流通过过滤设备，以便能够保持后处理设备的操作条件，并且中性液体和工艺液体的混合可以减少到几分之一，结果是装置停机的时间更短，工艺液体的损耗量更少。

因此，本发明提供一种用于过滤工艺液体的过滤装置的启动方法，特别是食品生产用液体如奶，其中所述装置包括工艺液体供应设备、过滤设备和后处理设备(特别是流通式设备如巴氏消毒设备)，以及连接到后处理设备的二次液体供应单元，其中所述过滤设备设置为用于处理来自供应设备的工艺液体流并将滤过的工艺液体流输送至后处理设备，其中所述方法包括以下步骤：

从二次液体供应单元供应液体(优选消毒水)流到后处理设备，

供应工艺液体流到过滤装置，以及

当滤过的工艺液体流符合预定标准时，切断从二次液体供应单元到后处理设备的液体流，而将滤过的工艺液体流通入后处理设备。后处理设备的液体流，而将滤过的工艺液体流通入后处理设备。

当过滤装置包括错流过滤用设备、特别是微滤用设备时，根据本发明的方法尤其有利，因为由此避免了渗余物侧液体的再循环，不采用本发明方法则该再循环过程会导致中性液体和工艺液体的过分混合。

在一个特定实施方案中，过滤装置适用于微滤，并且所述过滤装置的孔径为0.05微米到10微米，优选为0.1微米到5微米，最优选为1微米到2微米。

在一个优选实施方案中，将错流过滤用设备设置为具有基本经过整个膜的均匀的跨膜通量。

膜结垢是降低微滤实用性的主要因素。结垢程度决定膜的清洁频率、寿命和有效膜面积，这些对成本、设计和过滤过程的操作有重大的影响。控制结垢发生速度的一个重要因素是通道纵向的均匀度，通道纵向即跨膜通量渗余物的流动方向，跨膜通量即每单位面积膜的渗透液流量。由于通道中工艺液体的压力在从渗余物的入口到出口方向上降低，结果是跨膜压力也相应降低。利用膜的渗透液侧的均匀膜渗透和均匀压力，靠近过滤器内通道入口端的膜会快速地堵塞，因为此处的渗余物压力大并且跨膜通量由此也大，压力将迫使渗余物中的颗粒进入并堵塞膜，结果是使必要的过滤装置清洁时间间隔变短，这就是优选使用例如在US 6,375,014中所描述的膜的原因，在该专利中膜组件的外侧设置有大孔层，大孔层的厚度在从渗余物的入口到出口方向上递减，其中调整所述厚度，使得总体渗透产生均匀的通过膜的通量并抵消通道中流动导致的压力降的影响。

US 5,679,780描述了另一种通过使渗透液以一定速度沿膜方向再循环来抵消跨膜通量差异的方法，在该速度下，沿膜外侧获得与沿通道内膜内侧一样的相应的压力降，从而跨膜压差在过滤通道纵向(即渗余物的主流动方向)上更均匀。

由于膜具有基本上均匀的跨膜通量，所以在启动期间不必使渗透液再循环，因此可以限制进一步混合。而且，在过滤装置启动期间，在为过滤装装置提供工艺液体流之前，可以基本排空过滤装装置渗透液侧的液体，因为不需要渗透液侧的液体再循环，以便获得均匀的跨膜通量来限制膜结垢。

另一优点是，在启动期间，在为过滤装置提供工艺液体流之前，基本上排空过滤装置渗余物侧的液体，和/或在启动期间，在为过滤装置提供工艺液体流之前，基本上排空过滤装置渗透液侧的液体。还有利的是，将从过滤装置排出的液体引入容器，该容器构成二次液体供应单元的一部分，由此该液体可以在过滤装置启动期间再使用。

最后，一个有利实施方案是：在过滤装置启动前，用液体流(优选消毒水流)连续冲洗过滤装置，所述液体流从过滤设备流入后处理设备，所述方法包括使所述液体流流过在过滤设备周围的旁路连接的步骤，以便在排空过滤装置的同时，通过后处理设备保存该液体流。

最后，本发明涉及一种用于过滤工艺液体的过滤装置，其中所述装置包括工艺液体供应设备、过滤设备和后处理设备，以及连接到后处理设备的二次液体供应单元，其中过滤设备设置为用于处理来自供应设备的工艺液体流并将滤过的工艺液体输送至后处理设备，其中所述过滤装置还包括设置为根据上述方法来控制过滤装置的启动的控制配置。

附图说明

下面，参照附图描述本发明，其中：

图1显示用于处理工艺液体的装置的示意图。

具体实施方式

图1显示根据本发明一个优选实施方案的装置，所述装置包括用于过滤工艺液体的过滤设备，并具有用于清洁装置和随后启动所述装置的特定配置。所述装置包括工艺液体入口管1和消毒水入口管9，其中入口管1、9通过阀8引入预处理单元2，预处理单元2通过阀12和管件3连接到过滤单元4的入口侧，过滤单元4的出口侧通过管件5和阀17连接到后处理单元6的入口侧。后处理单元6的出口侧通过阀10连接到出口管7和第二出口管11，出口管7用于处理后的工艺液体，第二出口管11用于排放来自装置的其它液体。所述装置还包括连接阀12和17的旁路13，以及消毒水容器15形式的二次液体供应单元，二次液体供应单元的入口侧连接到过滤单元4的液体排放管14，出口侧连接到阀17。

在正常操作过程中，将工艺液体供应给装置，工艺液体优选为液体形式的食品，例如可以是奶或啤酒，工艺液体通过管件1送入装置。通过阀8，将工艺液体送入预处理设备2(例如，其可以是使工艺液体均质化的设备)，并通过阀12和管件3送入过滤单元4，过滤单元4可以优选为用于错流过滤(如去除诸如细菌和孢子的微滤)的设备。通过管5和阀17将滤过的工艺液体的一部分，优选来自过滤过程的渗透液，或也可为渗余物，从过滤单元4送入至后处理设备6，后处理设备6例如可以为巴式消毒设备，最后后处理过的工艺液体通过阀10流出然后通过管7流出装置，例如进行随后的包装或处理。

预处理设备2、过滤单元4和后处理设备6优选为流通型，即与间歇处理相比，连续处理流过设备2、4、6的工艺液体，从而可以获得流过装置的连续工艺液体流。

对于日常操作，装置必须定期清洁，通常在操作工艺液体6到14小时后，特别是因为过滤装置4中的沉积物。清洁可以以几种不同的方式来实现，通常通过消毒水冲洗装置来结束清洁，其中消毒水通过入口管9送入，并遵循工艺液体的工艺路径，即通过预处理设备2穿过过滤单元4到达后处理设备6。

在装置切换到日常操作处理工艺液体之前，持续用消毒水冲洗装置，使得流通式设备，例如后处理设备6中的巴式消毒配置，相对于液体流、压力、温度等是可操作的，并可以接收待处理的工艺液体。对于这些流通式设备来说，重要的是有连续液体流通过它们，因为流体中断会导致它们不仅不能立即准备好操作，而且需要或短或长时间的启动程序。

通过如下步骤开始切换到处理工艺液体：通过控制配置(未示出)切换阀12和17使在过滤单元4周围的消毒水通过旁路13，所述控制配置控制装置的操作，使得液体通过旁路13从预处理设备2引入到后处理设备6。此后，将消毒水从过滤单元排放至容器15，至少从过滤器的渗余物侧排出消毒水。根据过滤单元4的类型，也可以从渗透液侧排出水，特别是如果使用优选类型的错流过滤器，其中跨膜压力在过滤器纵向从渗透液的入口到出口基本上是恒定的，则不需要过滤器渗透液侧的液体流。通过使消毒水流持续通过旁路13，使通过后处理设备6的流量保持不变，因此后处理设备6保持在可操作状态下，并准备接收并处理滤过的工艺液体，只要过滤单元4处于操作状态即可。

通过切换入口处的阀8，此后可以将工艺液体从入口管1引入到装置，而不是从入口管9引入消毒水。由于预处理设备2为流通式，所以工艺液体迫使消毒水不进入预处理设备2，而不会发生两种液体的明显混合。随着工艺液体到达预处理设备2并前进到阀12，阀12由装置中的与装置的控制配置连接的一系列传感器监控，切换阀12，使得来自预处理设备2的液体流流入过滤单元4而不通过旁路13。为了保持后处理设备6处于可操作状态，切换阀17，使得来自容器15的消毒水通过管件16流向后处理设备6，并且经由阀10消毒水最终通过出口管11排出装置，例如用于返回并重复使用所述水。

当过滤单元4为操作做好准备且可将合适的滤过工艺液体流输送到后处理设备6时，切换阀17，以便滤过的工艺液体通过管5从过滤单元4引入后处理设备6，然后经由阀10通过出口件11排出装置。该消毒水和工艺液体的混合物引入到废水处理装置或再处理装置，以便回收利用至少部分工艺液体。直到连接到控制配置的装置传感器指示完全处理的工艺液体具有合适的质量时，才切换阀10，以便完全处理的工艺液体流入出口管7，例如用于随后的包装或处理。

Claims (14)

1.一种启动用于过滤工艺液体的过滤装置的方法，其中所述装置包括工艺液体供应设备、过滤设备和后处理设备，以及连接到所述后处理设备的二次液体供应单元，其中所述过滤设备设置为用于处理来自所述供应设备的工艺液体流并将滤过的工艺液体流输送至所述后处理设备，其中所述方法包括以下步骤：

将来自所述二次液体供应单元的液体流供应到所述过滤设备，

将工艺液体流供应到所述过滤设备，以及

当得到了符合预定标准的滤过的工艺液体流时，切断从所述二次液体供应单元到所述后处理设备的液体流，而将所述滤过的工艺液体流引入所述后处理设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述来自所述二次液体供应单元的液体流是消毒水流。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述过滤设备包括错流过滤用设备。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述过滤设备包括微滤用设备。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述微滤用设备具有0.05微米到10微米的孔径。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述微滤用设备具有0.1微米到5微米的孔径。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述微滤用设备具有1微米到2微米的孔径。

8.根据权利要求3所述的方法，其中错流过滤经膜发生，所述工艺液体在渗余物侧沿所述膜流动，其中基本上整个膜的跨膜通量基本上是均匀的。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述装置启动期间，在为所述过滤设备提供工艺液体流之前，基本上排空所述过滤设备渗余物侧的液体。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述装置启动期间，在为所述过滤设备提供工艺液体流之前，基本上排空所述过滤设备渗透液侧的液体。

11.根据权利要求9所述的方法，其中使从所述过滤设备中排出的液体通入容器，所述容器构成所述二次液体供应单元的一部分。

12.根据权利要求9所述的方法，其中在所述过滤装置启动前，用液体流连续冲洗所述过滤设备，所述液体流从所述过滤设备流入所述后处理设备，所述方法包括使所述液体流流过在所述过滤设备周围的旁路连接的步骤，使得在排放所述过滤设备时，保持流过所述后处理设备的该液体流。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述液体流是消毒水流。

14.一种用于过滤工艺液体的过滤装置，其中所述装置包括工艺液体供应设备、过滤设备和后处理设备，以及连接到所述后处理设备的二次液体供应单元，其中所述过滤设备设置为用于处理来自所述供应设备的工艺液体流，并将滤过的工艺液体输送至所述后处理设备，所述过滤装置还包括控制配置，其被设置为根据权利要求1～13中任一项的方法来控制所述过滤装置的启动。

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