CN109663505A - 一种带有脉冲装置的过滤系统和一种过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有脉冲装置的过滤系统，包括过滤组件和脉冲装置，过滤组件包括过滤腔和过滤膜，过滤腔连接有脉冲装置，脉冲装置可以改变过滤膜内浊液的流动速度，极大地减少浊液中的固形物在过滤膜内壁的沉积。本发明的过滤系统解决了浊液过滤时过滤膜微孔容易堵塞的问题，延长了过滤膜的使用寿命，提高了生产效率。本发明还涉及一种过滤方法，该方法是通过对过滤膜内的浊液施加脉冲，使其流速瞬间发生变化，使得浊液中的固形物很难在过滤膜的内壁沉积，从而提高过滤装置的效率。

Description

一种带有脉冲装置的过滤系统和一种过滤方法

技术领域

本发明涉及液体过滤领域，尤其是一种带有脉冲装置的过滤系统。

背景技术

过滤操作在工业生产中处于非常重要的地位，它能直接影响甚至决定产品的质量，因此过滤设备的更新和发展，在诸多领域的工业生产中都具有重要意义。例如，对于啤酒生产来说，过滤通常是包装前的最后步骤，因此该步骤也许是啤酒制造商直接控制啤酒质量的最后机会，通常也是决定啤酒保质期的最后机会。

在啤酒生产过程中，发酵结束的啤酒发酵液经过一段时间的低温贮存，其中大部分冷浑浊物和酵母细胞已经沉淀而被分离，但仍有少量物质悬浮于酒中，处于该种状态的酒通常称为“浊酒”。若要啤酒在最低保存期限内不会出现酵母细胞和其他浑浊物析出的现象，必须将浊酒进行进一步过滤，得到“清酒”，才能进行最终的包装。

针对上述浊酒到清酒的过滤步骤，目前啤酒厂使用最为广泛的技术手段是硅藻土过滤。但是，硅藻土过滤存在以下几方面的问题：1)硅藻土过滤机的操作劳动强度大，硅藻土粉尘对操作人员健康不利；2)硅藻土作为一种矿产资源，长期使用会造成资源短缺，生产成本增加；3)硅藻土不能回收利用，废弃的硅藻土会造成严重的环境污染；4)在过滤过程中，由于滤液中的固形物不断沉积，滤层厚度增加，过滤压差越来越大，以致最后压差增大至无法过滤。

为解决上述问题，错流过滤作为一种新型过滤技术，逐渐进入啤酒厂商的视野。错流过滤是指在泵的推动下使料液平行于膜面流动，料液流经膜面时产生的剪切力把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平，使过滤膜孔不容易堵塞。该种过滤系统的工作原理是：液料在循环泵的作用下，形成高压高流量的工况，并经过过滤膜，在循环过程中，液料会在高压的作用下从过滤膜内部渗透至外部，液料中的杂质被过滤膜细小的膜孔截留，从而达到过滤的效果；剩余的液料会继续保持循环，直至过滤结束，被截留在过滤膜内表面的杂质在高流量循环的状态下被带走，避免过滤膜的微孔过早地被堵塞，以达到增加过滤面积和延长使用寿命的作用。错流过滤的优点在于，无论清洗或过滤都处于密闭状态，可实现自动进行、连续生产，极大提高生产效率；对环境污染小、无肥料排放，啤酒损失小，可实现“清洁化”生产；自动化程度高，维修方便；无须使用助滤剂。目前，已经有一些专利公开了将该项过滤技术应用于酒类酿造，例如，中国专利文献CN106350338A公开了一种低醇葡萄酒及其制作方法，以及中国专利文献CN106047548A公开了一种罐式起泡葡萄酒及其酿造方法，其中，从“浊酒”到“清酒”的过滤阶段均采用错流过滤。

但是，错流过滤在实际应用中也存在一些问题。例如，长时间过滤后，由于过滤膜棒内的浊酒始终处于稳定流动的状态，浊酒中的固形物还是会慢慢沉积在过滤膜棒的内表面而逐渐堵塞膜孔，会使过滤变得越来越困难，当过滤膜微孔被堵塞到一定程度时则无法再继续工作，影响生产效率。因此，本领域技术人员意在寻求解决上述问题的方法，以完善错流过滤技术在啤酒制造领域中的应用。

发明内容

为了解决上述问题，发明人经过研究发现，在过滤系统中待过滤的液体通常以一稳定的流速流动，这种稳定的流动容易使浊液中的固形物沉积在过滤膜表面，当该流速大小被间断性地改变时，则能减少固形物的沉积。基于上述发现，本发明的目的在于提供一种带有脉冲装置的过滤系统，通过间断性地改变过滤腔内浊液的流速大小，使待过滤的浊液中的固形物不易沉积在膜面上堵塞膜孔，从而达到优化过滤系统、延长使用寿命，提高工作效率的目的。

该过滤系统包括过滤组件和脉冲装置，过滤组件包括过滤腔和过滤膜，过滤膜将过滤腔分隔为浊液腔和清液腔，待过滤的浊液在浊液腔内一部分沿过滤膜的轴向流动，另一部分穿过过滤膜到达清液腔；脉冲装置与浊液腔相连，能向浊液腔内的浊液施加改变浊液腔内浊液流速大小的脉冲。

利用上述构造，浊液进入过滤装置中的浊液腔，一部分浊液穿过过滤膜得到清液，进入清液腔，另一部分浊液沿过滤膜的轴向流动，并在过滤系统中不断循环或排出；过滤过程中，在不中断正常过滤的情况下，脉冲装置间断性地启动，向浊液腔内的浊液施加能改变浊液流速大小的脉冲，由于浊液流速间断性地改变，因而使浊液中的固形物不易沉积在膜面上，从而达到优化过滤系统、延长使用寿命，提高工作效率的目的。

进一步地，脉冲装置包括推动机构、缸体和活塞，活塞设置于缸体内，以推动流入缸体内的浊液向浊液腔流动；推动机构位于缸体的外部，用于反复推动活塞向浊液腔内的浊液施加改变浊液流速的脉冲。

利用上述构造，在不中断正常过滤的情况下间断地启动推动机构，瞬间推动活塞向浊液腔的方向运动，将缸体内的浊液快速推入浊液腔内，使两股浊液流合并，以改变浊液的流速。

进一步地，浊液腔设有浊液进口和浊液出口，在浊液腔的浊液进口和浊液出口处分别设有脉冲装置，以推动缸体内的浊液向与浊液腔内的浊液相同和/或相反的方向流动。

利用上述构造，当启动浊液进口处的脉冲装置的推动机构时，能瞬间推动活塞向浊液腔的方向运动，将缸体中的浊液快速推出，进入浊液腔内，该被推出的浊液流与浊液腔内的浊液流动方向相同，浊液腔内的浊液流速瞬间增大，即产生正脉冲流动；紧接着，启动位于浊液出口处的脉冲装置的推动机构，瞬间推动活塞向浊液腔运动，将缸体中的液体快速推入浊液腔内，此时被推出的浊液流与浊液腔内的浊液流动方向相反，浊液的流速瞬间减小，即产生反脉冲流动。该种设置能使正脉冲流动与反脉冲流动交替进行，比在一侧使用该脉冲装置的效果更好，能更有效地避免浊液中固形物在过滤膜面的沉积。

优选地，缸体内具有分隔部件，分隔部件将缸体分隔为第一缸体和第二缸体，第一缸体位于靠近浊液腔一侧，第二缸体相对于第一缸体位于分隔部件的另一侧；活塞包括第一活塞和第二活塞，第一活塞位于第一缸体内，第二活塞位于第二缸体内，第一活塞与第二活塞通过连杆相连，连杆穿过分隔部件，使活塞可以相对于分隔部件运动。

利用上述构造，使推动机构可以推动活塞在缸体内运动。

进一步地，脉冲装置还包括清洗液进口和清洗液出口，清洗液从清洗液进口进入分隔部件和第一活塞之间进行清洗，再从清洗液出口处排出。

利用上述构造，清洗缸体内壁，保证过滤时的卫生要求。在使用过程中，由于脉冲装置的活塞运动，外界空气会进入分隔部件和第一活塞之间的空间，空气中的粉尘微粒会附着于缸体内壁，由于活塞相对位置的变化，待过滤的浊酒流经缸体，仍会接触到附着在缸体内壁的粉尘微粒，对浊酒造成污染。清洗液从清洗液进口进入第一缸体进行清洗，再从清洗液出口处排出。

优选地，过滤组件为错流过滤机。

优选地，过滤膜为陶瓷膜。

利用上述构造，能使过滤组件具备的过滤效率高、机械强度高、使用寿命长、抗污染、能耗低等优势。

优选地，过滤系统为立式，浊液进口位于过滤组件的底部，浊液出口位于过滤组件的顶部，浊液从该浊液进口流入过滤组件，并从该浊液出口流出过滤组件。

进一步地，还包括设置于过滤组件外部的循环系统，循环系统驱动浊液在过滤系统中循环地过滤。

利用上述构造，浊液可以在过滤系统中不断循环，得到更充分地过滤

本发明还保护一种过滤方法：

使待过滤的浊液通过过滤组件进行过滤，过滤组件包括过滤腔和过滤膜，过滤膜将过滤腔分隔为浊液腔和清液腔，待过滤的浊液在浊液腔中一部分沿过滤膜的轴向流动，另一部分穿过过滤膜到达清液腔；脉冲装置与浊液腔相连，并施加改变浊液腔内浊液流速大小的脉冲。

进一步地，脉冲装置包括推动机构、缸体和活塞，活塞设置于缸体内，在过滤过程中，反复启动推动装置推动活塞，向浊液腔内的浊液施加脉冲。

进一步地，浊液腔具有浊液进口和浊液出口，脉冲装置分别设置在浊液进口和浊液出口处，脉冲装置交替向浊液腔内的浊液施加脉冲，推动浊液向与浊液腔内的浊液相同和/或相反的方向流动。

优选地，分隔部件将缸体分隔为第一缸体和第二缸体，第一缸体位于靠近浊液腔一侧，第二缸体相对于第一缸体位于分隔部件的另一侧；活塞包括第一活塞和第二活塞，第一活塞位于第一缸体内，第二活塞位于第二缸体内，第一活塞与第二活塞通过连杆相连，连杆穿过分隔部件；启动推动机构，使第二活塞带动所述第一活塞相对于分隔部件运动，以向浊液腔内的浊液施加脉冲。

进一步地，脉冲装置包括清洗液进口和清洗液出口，清洗液从清洗液进口进入缸体进行清洗，再从清洗液出口处排出。

优选地，过滤组件为错流过滤机，对待过滤的浊液进行错流过滤。

优选地，过滤膜为陶瓷膜，浊液腔中的部分浊液穿过陶瓷膜到达清液腔。

优选地，过滤系统为立式，浊液进口位于过滤组件的底部，浊液出口位于过滤组件的顶部，浊液从该浊液进口流入过滤组件，并从该浊液出口流出过滤组件。

进一步地，还包括设置于过滤组件外部的循环系统，循环系统驱动浊液在过滤系统中循环地过滤。

如上，本发明所提供的带有脉冲装置的过滤系统和过滤方法，有益效果在于：

能使待过滤的浊液中的固形物难以沉积在膜孔上，使用寿命长，工作效率高；对过滤膜的破坏小；生产线干净卫生，可清洁。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的带有脉冲装置的过滤系统的优选实施方式的示意图。

元件标号说明

10.脉冲装置

111.第一缸体

112.第二缸体

121.第一活塞

122.第二活塞

13.推动机构

14.分隔部件

20.过滤组件

21.过滤膜

211.浊液腔

212.清液腔

22.壳体

231.浊液进口

232.浊液出口

31.清洗液进口

32.清洗液出口

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”“立式”、不应理解为对本发明的限制。

本实施例为本发明的优选实施方式，公开了一种带有脉冲装置的过滤系统，如图1所示，包括至少一个脉冲装置10和过滤组件20。其中，本实施例的过滤系统具有两个脉冲装置10，分别设置在过滤组件的底部和顶部，并与浊液腔相连通。该脉冲装置包括缸体、活塞、推动机构13和分隔部件14，分隔部件14将缸体分隔为第一缸体111和第二缸体112，第一活塞121位于第一缸体111中，第二活塞122位于第二缸体112中，通过推动流经缸体内的浊液，使其瞬间进入浊液腔211，与浊液腔211中的浊液流合并，以瞬间改变浊液腔211内浊液的流速。该脉冲装置还包括清洗液进口31和清洗液出口32，用于使清洗液进入缸体进行清洗，并能从缸体中排出。在本实施例中，过滤系统为立式，过滤组件20包括过滤膜21(本实施例为陶瓷过滤膜棒，也可使用任何其他形式的过滤膜代替)，浊液腔211和清液腔212，待过滤的浊液从过滤组件20的底部流入过滤组件，流经第一缸体111和浊液腔211，浊液腔211中的浊液一部分沿着过滤膜轴向方向向上流动，并从浊液腔顶部流出浊液腔211，进入循环系统进行反复过滤，另一部分穿过过滤膜21进入清液腔212。

优选地，脉冲装置还包括清洗液进口31和清洗液出口32，清洗液从清洗液进口31进入第一缸体，对第一缸体进行清洗，并从清洗液出口32排出。

优选地，本实施例的过滤系统还包括设置于过滤组件20外部的循环系统，循环系统用于驱动浊液持续不断地流经浊液腔211，以使浊酒不断地循环过滤。

以下，结合附图1详细说明本发明的优选实施方式的过滤系统的工作过程：

如图1所示，在该优选实施方式中，待过滤的浊酒由位于过滤组件20底部的浊液进口231进入过滤系统，流经第一缸体111并流入浊液腔211，浊酒在浊液腔211中一部分沿过滤膜21的轴向方向上向位于过滤组件20顶部的浊液出口232运动，另一部分浊液穿过过滤膜21到达清液腔212，剩余液体继续沿浊液腔211向上流动，从位于过滤组件20顶端的浊液出口232流出。待过滤浊液经过浊液腔211与外部循环系统中的浊液混合后循环地流入过滤系统中进行过滤，前述过程重复进行，使得浊液得到充分过滤。

在不中断过滤的情况下，启动位于过滤组件底部的脉冲装置10的推动机构13，推动机构13推动第二活塞122到达该脉冲装置的最底部，而后推动第二活塞122带动第一活塞121瞬间向上运动，将流经第一缸体111的浊液迅速地推入浊液腔211，使之与浊液腔211中的浊液流合并，两股浊液流合并，并且流动方向相同，瞬间增大浊液腔211内浊液的流速，即产生正脉冲流动。接着，启动位于过滤组件20顶部的脉冲装置10的推动机构13，使第二活塞122到达该脉冲装置的最顶部，再推动其瞬间向下运动，使流经过滤组件20顶部的第一缸体111内的浊液向浊液腔211内运动，该推动方向与浊液腔211内的浊酒流动方向相反，使浊液腔内部的浊酒流速瞬间减小，即产生反脉冲流动。在过滤过程中，间断性地、交替启动位于过滤组件底部和顶部的脉冲装置，可以使浊液中的固形物不易沉积在过滤膜21上，延长过滤膜的使用寿命。

进一步地，在本实施例中，在脉冲装置中还设有清洗液进口31和清洗液出口32，在任意一次过滤结束后，过滤系统处于清洗状态，此时可以从清洗液进口31注入清洗液至缸体中，以清洗缸体壁上沉积的微尘等污染物。在本实施例中，是将清洗液注入到分隔部件14和第一活塞121之间，使清洗液充分接触刚体内壁，实现清洗目的，污物可随清洗液从清洗液出口32排出。

本发明也不限制使用脉冲装置的放置位置，可以放置在能够达到本发明目的的任意位置。

综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种带有脉冲装置的过滤系统，其特征在于，包括过滤组件和至少一个脉冲装置，所述过滤组件包括过滤腔和过滤膜，所述过滤膜将所述过滤腔分隔为浊液腔和清液腔，待过滤的浊液在浊液腔中一部分沿所述过滤膜的轴向流动，另一部份穿过所述过滤膜到达清液腔；所述脉冲装置与所述浊液腔相连，施加改变所述浊液腔内浊液流速大小的脉冲。

2.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述脉冲装置包括推动机构、缸体和活塞，所述活塞设置于所述缸体内，以推动流入缸体内的浊液向所述浊液腔流动；所述推动机构位于所述缸体的外部，用于反复推动所述活塞向所述浊液腔内的浊液施加所述脉冲。

3.根据权利要求2所述的过滤系统，其特征在于，所述浊液腔设有浊液进口和浊液出口，在所述浊液腔的浊液进口和浊液出口处分别设有所述脉冲装置，以推动缸体内的浊液向与所述浊液腔内的浊液相同和/或相反的方向流动。

4.根据权利要求2所述的过滤系统，其特征在于，所述缸体内具有分隔部件，所述分隔部件将所述缸体分隔为第一缸体和第二缸体，所述第一缸体位于靠近浊液腔一侧，所述第二缸体相对于第一缸体位于所述分隔部件的另一侧；所述活塞包括第一活塞和第二活塞，所述第一活塞位于第一缸体内，所述第二活塞位于第二缸体内，所述第一活塞与所述第二活塞通过连杆相连，所述连杆穿过所述分隔部件，使所述活塞可以相对于所述分隔部件运动。

5.根据权利要求2所述的过滤系统，其特征在于，所述脉冲装置包括清洗液进口和清洗液出口，清洗液从所述清洗液进口进入所述缸体进行清洗，再从所述清洗液出口处排出。

6.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述过滤组件为错流过滤机。

7.根据权利要求1所述的过滤系统，其特征在于，所述过滤膜为陶瓷膜。

8.根据权利要求3所述的过滤系统，其特征在于，所述过滤系统为立式，所述浊液进口位于所述过滤组件的底部，所述浊液出口位于所述过滤组件的顶部。

9.根据权利要求1-8任一项所述的过滤系统，其特征在于，还包括设置于所述过滤组件外部的循环系统，所述循环系统驱动浊液在所述过滤系统中循环地过滤。

10.一种过滤的方法，其特征在于，使待过滤的浊液通过过滤组件进行过滤，所述过滤组件包括过滤腔和过滤膜，所述过滤膜将所述过滤腔分隔为浊液腔和清液腔，待过滤的浊液在所述浊液腔中一部分沿所述过滤膜的轴向流动，另一部分穿过所述过滤膜到达清液腔；脉冲装置与所述浊液腔相连，并施加改变所述浊液腔内浊液流速大小的脉冲。

11.根据权利要求10所述的过滤方法，其特征在于，所述脉冲装置包括推动机构、缸体和活塞，所述活塞设置于所述缸体内，在过滤过程中，反复启动推动装置推动所述活塞，向所述浊液腔内的浊液施加所述脉冲。

12.根据权利要求11所述的过滤方法，其特征在于，所述浊液腔具有浊液进口和浊液出口，所述脉冲装置分别设置在所述浊液进口和所述浊液出口处，位于浊液进口处的脉冲装置与位于浊液出口处的脉冲装置交替向所述浊液腔内的浊液施加所述脉冲，推动浊液向与所述浊液腔内的浊液相同和/或相反的方向流动。

13.根据权利要求12所述的过滤方法，其特征在于，所述缸体内具有分隔部件，所述分隔部件将所述缸体分隔为第一缸体和第二缸体，所述第一缸体位于靠近浊液腔一侧，所述第二缸体相对于第一缸体位于所述分隔部件的另一侧；所述活塞包括第一活塞和第二活塞，所述第一活塞位于第一缸体内，所述第二活塞位于第二缸体内，所述第一活塞与所述第二活塞通过连杆相连，所述连杆穿过分隔部件；启动推动机构，使所述第二活塞带动所述第一活塞相对于所述分隔部件运动，以向浊液腔内的浊液施加所述脉冲。

14.根据权利要求11所述的过滤方法，其特征在于，所述脉冲装置包括清洗液进口和清洗液出口，清洗液从所述清洗液进口进入所述缸体进行清洗，再从所述清洗液出口处排出。

15.根据权利要求10所述的过滤方法，其特征在于，所述过滤组件为错流过滤机，对待过滤的浊液进行错流过滤。

16.根据权利要求10所述的过滤方法，其特征在于，所述过滤膜为陶瓷膜，所述浊液腔中的部分浊液穿过所述陶瓷膜到达所述清液腔。

17.根据权利要求12所述的过滤方法，其特征在于，所述过滤系统为立式，所述浊液进口位于所述过滤组件的底部，所述浊液出口位于所述过滤组件的顶部，浊液从所述浊液进口流入所述过滤组件，并从所述浊液出口流出所述过滤组件。

18.根据权利要求10-17任一项所述的过滤方法，其特征在于，还包括设置于所述过滤组件外部的循环系统，所述循环系统驱动浊液在所述过滤系统中循环地过滤。