DE102013216134A1

DE102013216134A1 - Anschwemmkerzenfilter und Filterkerze mit Innenkörper

Info

Publication number: DE102013216134A1
Application number: DE102013216134.4A
Authority: DE
Inventors: Knut Stelle; Tobias Thiel
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-19
Also published as: CN105579109B; CN105579109A; WO2015022346A1; EP3033161A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterkerze für einen Anschwemmkerzenfilter, mit einem Endstück und einem Kopfstück, die die Filterkerze verschließen, und wobei das Kopfstück einen Filtratauslass aufweist; einem Filterkörper; und einem Innenkörper im Inneren des Filterkörpers, wobei das Endstück einen unteren Bereich des Innenkörpers abschließt und das Kopfstück einen oberen Bereich des Innenkörpers abschließt; wobei der Innenkörper lediglich in dem unteren Bereich eine oder mehrere Aussparungen in einem ansonsten geschlossenen Außenmantel aufweist, durch die das Filtrat in das Innere des Innenkörpers gelangen kann. Die Erfindung betrifft zudem einen Anschwemmkerzenfilter mit einer solchen Filterkerze.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filterkerze für einen Anschwemmkerzenfilter zur Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, und insbesondere eine Filterkerze mit Innenkörper. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Anschwemmkerzenfilter mit einer solchen Filterkerze.
Hintergrund der Erfindung
Am Ende des Reifungsprozesses weist Bier eine Vielzahl an Hefe- und Trübungspartikeln auf, die insbesondere zum Zwecke der Verbrauchererwartungen (z. B. Glanzfeinheit) und der Haltbarmachung durch eine Filtration zu entfernen sind. Hierzu wird das trübe Bier, d.h. das Unfiltrat, mittels einer Filtervorrichtung in ein blankes Filtrat und einen zurückbleibenden Filterrückstand (Filterkuchen) getrennt.
Es ist bekannt, Anschwemmkerzenfilter für die Filtration oder Stabilisierung von Bier zu verwenden. In dem Filterkessel des Anschwemmkerzenfilters befinden sich Filterkerzen, die beispielsweise hängend an einer Kopfplatte oder an einem Register befestigt sind. Die Filterkerzen besitzen im Allgemeinen einen Filterkörper, der zum Beispiel einen gewundenen Draht aufweist, wobei Spalte zwischen den Drahtwindungen als Durchlässe für das zu filtrierende Medium dienen. Zur Filtration werden dem zu filtrierenden Bier Filterhilfsmittel wie beispielsweise Kieselgur, Cellulose, Perlite, Aktivkohle, Kunststofffasern, Glasfasern, Zellstofffaser zugesetzt. Zur Stabilisierung werden dem zu stabilisierenden Bier Stabilisierungsmittel wie beispielsweise PVPP oder Crosspure zugesetzt. Die Filterhilfsmittel werden bei Beginn des Filtervorganges an der Außenfläche des Filterkörpers angeschwemmt, so dass eine Filterschicht ausgebildet wird, dies wird als die sogenannte Grundanschwemmung bezeichnet. Während des Filtrationsvorganges wird dem zu filtrierenden Bier regelmäßig Filterhilfsmittel zudosiert, dies wird als laufende Dosage bezeichnet. Analog zu den Filterhilfsmitteln kann das auch für die Anwendung von Stabilisierungsmittel gelten.
Am Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs und vor einem Trubaustrag und Reinigungsvorgang wird der Kerzenfilter im Allgemeinen mit entgastem Wasser von der Unfiltratseite zur Filtratseite ausgeschoben. Hierbei besteht die Gefahr, dass durch nicht vollständig entgastes Wasser unerwünschter Weise Sauerstoff in das Filtrat eingetragen wird. Zudem treten erhebliche Verschnittmengen von filtriertem Bier und Ausschubwasser auf, die entweder in einem separaten Tank aufgefangen und dem Prozess wieder zugeführt oder gar verworfen werden müssen. Ein Leerdrücken herkömmlicher Filterkerzen mithilfe eines Gases kann daran scheitern, dass die Strömungsverhältnisse durch die Filterschicht und innerhalb der Filterkerze durch Eindiffundieren des Gases durch die Filterschicht in das Filtrat gestört werden, sobald die Gas-Flüssigkeits-Grenze den oberen Rand der Filterfläche der Filterkerze erreicht.
Der Begriff „Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs“ kann auch einen Sortenwechsel beinhalten (z. B. wenn zuerst helles Bier und dann dunkles Bier filtriert und/oder stabilisiert wird); bei einem Sortenwechsel findet jedoch nicht zwangsläufig ein Trubaustrag und ein Reinigungsvorgang statt.
Es liegt somit der vorliegenden Erfindung eine Aufgabe dahingehend zugrunde, eine Filterkerze für einen Anschwemmkerzenfilter bereitzustellen, die einen effektiven Ausschub eines Restvolumens eines Bieres (zum Beispiel eines trüben Bieres oder allgemein eines Unfiltrats) mittels eines Gases am Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs ermöglicht. Zudem liegt eine Aufgabe dahingehend zugrunde, einen Anschwemmkerzenfilter bereitzustellen, der einen effektiven Ausschub eines Restvolumens eines Bieres (zum Beispiel eines trüben Bieres oder allgemein eines Unfiltrats) mittels eines Gases am Ende eines Filtrations- und oder Stabilisierungsvorgangs ermöglicht. Hierbei ist jedoch bei beiden Aufgaben zu beachten, dass das komplexe Anschwemmverhalten nicht negativ beeinflusst wird und dass insbesondere die Reinigung der Filterkerze nach Beendigung des Filtrations- und oder Stabilisierungsvorgangs und dem Trubaustrag nicht signifikant gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen verkompliziert und verschlechtert wird.
Beschreibung der Erfindung
Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Filterkerze für einen Anschwemmkerzenfilter gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Filterkerze dient der Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier. Diese Filterkerze weist ein Endstück und ein Kopfstück mit einem Filtratauslass auf, wobei das Endstück und das Kopfstück die Filterkerze unten bzw. oben verschließen. Die Begriffe „unten“ und „oben“ werden hier im gebräuchlichen Sinn verwendet, gemäß dem ein unterer Bereich einen geringeren Abstand zum Gravitationszentrum eines äußeren Gravitationsfelds aufweist als ein oberer Bereich. Die Filterkerze weist weiterhin einen Filterkörper und einen Innenkörper im Inneren des Filterkörpers auf, wobei das Endstück einen unteren Bereich des Innenkörpers abschließt bzw. mit einem unteren Ende des Innenkörpers verbunden ist, und das Kopfstück einen oberen Bereich des Innenkörpers abschließt bzw. mit einem oberen Ende des Innenkörpers verbunden ist.
Durch das Kopfstück wird das Filtrat aus dem Inneren des Innnenkörpers zum Filtratauslass geleitet. Der Innenkörper weist lediglich in dem unteren Bereich eine oder mehrere Aussparungen in einem ansonsten geschlossenen Außenmantel auf, durch die das Filtrat (beim Filtrationsvorgang meint man damit das filtrierte Bier, beim Stabilisierungsvorgang handelt es sich um das stabilisierte Bier) in das Innere des Innenkörpers gelangen kann, so dass es im Inneren des Innenkörpers nach oben zu dem Filtratauslass steigen kann. Die eine oder die mehreren Aussparungen können im unteren Viertel, insbesondere im unteren Fünftel oder unteren Sechstel des Innenkörpers vorgesehen sein.
Der Innenkörper kann im Wesentlichen hohlzylinderförmig sein und sich entlang der Längsachse des Filterkörpers erstrecken. Mit „im Wesentlichen hohlzylinderförmig“ werden vieleckige Geometrien umfasst, die eine Achsensymmetrie bezüglich der Längsachse des Innenkörpers aufweisen. Auch kann der Innenkörper als Stützkörper für den Filterkörper dienen. Das Volumen des Innenkörpers kann zwischen 10% und 90%, insbesondere zwischen 30 % und 70 %, des Innenvolumens des Filterkörpers ausfüllen. Der Filterkörper kann als ein gewickelter Draht um Längsstreben oder Abstandshalterelemente, die an dem Innenkörper angebracht sind, ausgebildet sein. Zwischen dem Draht und den Mantel des Innenkörpers wird ein Ringkanal definiert, durch den das Filtrat zu den Aussparungen im unteren Bereich des Mantels des Innenkörpers gelangen kann. Der Ringkanal ist oben durch das Kopfstück und unten durch das Endstück verschlossen, sodass das Fitrat aus dem Ringkanal nur durch die Aussparungen im unteren Bereich des Innenkörpers geleitet werden kann. Der Filterkörper kann in einer Weiterbildung im Wesentlichen hohlzylindrisch aus einem spiralförmig gewickelten Draht gebildet sein, wobei die Spalte zwischen den Drahtwindungen als Durchlässe für ein zu filterndes Medium (Unfiltrat) dienen. Mit im „Wesentlichen hohlzylindrisch“ werden vieleckige Geometrien umfasst, die eine Achsensymmetrie bezüglich der Längsachse des Filterkörpers aufweisen.
Die Filterkerze gemäß einem der oben beschriebenen Beispiele kann zum Filtrieren und/oder Stabilisieren von Fluiden, insbesondere zum Filtrieren und/oder Stabilisieren von Bier, dienen. Ein besonderes Merkmal der Filterkerze liegt darin, dass sie einen innen hohlen Innenkörper aufweist, durch den ein Filtrat nach oben in Richtung eines Filtratauslasses steigen kann. Hierzu weist der Innenkörper im unteren Bereich (und nur dort) eine oder mehrere Aussparungen auf. Hierdurch wird es ermöglicht, ein am Ende eines Filtrationsvorgangs verbleibendes Restvolumen eines Unfiltrats im wesentlichen mithilfe eines dem Filterkessel des Anschwemmkerzenfilters zugeleiteten Gases auszuschieben (bei dem Stabilisierungsvorgangs hat man anstelle von Unfiltrat nicht stabilisiertes Bier), wobei in dem Filterkessel Filterkerzen gemäß der obigen Beschreibung angeordnet sind. Die Gas-Unfiltrat-Grenzfläche wird mittels Gas nach unten gedrückt, und es wird das Unfiltrat mittels Gas durch den Filterkörper gedrückt und so gefiltert bzw. stabilisiert. Das so gewonnene Filtrat kann über die eine oder die mehreren Aussparungen in den Hohlraum des Innenkörpers und schließlich zu dem Filtratauslass gelangen, ohne dass unerwünschter Weise Gas in den Innenkörper und somit zu dem Filtratauslass gelangen könnte. Letzteres wird dadurch verhindert, dass Filtrat oberhalb der Aussparungen in Form eines Siphons Gas vom Inneren des Innenkörpers aussperrt.
Ein herkömmlicher Anschwemmkerzenfilter kann durch eine Filterkerze gemäß den oben beschriebenen Beispielen auf einfache Weise nachgerüstet werden. Die Nachrüstung kann hierbei das Montieren einer Gaszuleitung zu dem Filterkessel der Anschwemmkerzenfilters zum Einleiten von Gas in den Filterkessel umfassen.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch das Bereitstellen eines Anschwemmkerzenfilters gelöst, der einen Filterkessel mit einem Unfiltratraum umfasst, wobei im Unfiltratraum eine Mehrzahl an Filterkerzen gemäß einem der oben beschriebenen Beispiele für eine Filterkerze angeordnet sind. Bei einem Filtrationsvorgang ist der Unfiltratraum mit Unfiltrat gefüllt, bei einem Stabilisierungsvorgang ist dieser beispielsweise mit nicht stabilisiertem Bier gefüllt. Der Anschwemmkerzenfilter kann einen von dem Unfiltratraum durch eine Kopfplatte, in der die Filterkerzen münden, getrennten Filtratraum umfassen. Der Anschwemmkerzenfilter kann einen Registerablauf umfassen. Das heißt, dass der Anschwemmkerzenfilter eine Mehrzahl an Rohrleitungen und ein zusätzliches Rohrsystem umfassen kann, wobei jede der Filterkerzen an ihrem Kopfstück an der Mehrzahl an Rohrleitungen angeschlossen ist, so dass ein Filtrat aus der Filterkerze über einen Filtratauslass in dem Kopfstück in die ihr zugeordnete Rohrleitung geliefert werden kann. Hierbei sind die Rohrleitungen mit dem zusätzlichen Rohrsystem verbunden, so dass sie in einer oder mehreren Gruppen (Registersammelrohren) zusammengefasst werden, so dass ein Filtrat jeder Gruppe von Rohrleitungen in einen nur dieser Gruppe zugeordneten Filtratablauf geliefert werden kann. Das Filtrat einer Gruppe von Rohrleitungen wird also zusammengeführt und über einen Filtratablauf bereitgestellt.
Der Anschwemmkerzenfilter der obigen Beispiele kann eine Bypass-Leitung zum Ausleiten eines Unfiltrats aus dem Unfiltratraum umfassen (bei dem Filtrationsvorgang handelt es sich um Unfiltrat, beim Stabilisierungsvorgang um nicht stabilisiertes Bier). Diese Bypass-Leitung kann an einer Gaszuführung angeschlossen sein, so dass am Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs Gas über die Bypass-Leitung in den Filterkessel des Anschwemmkerzenfilters zum Austreiben eines Restvolumens eines Unfiltrats, beispielsweise von trübem Bier (oder bei der Stabilisierung um nicht stabilisiertes Bier), zugeleitet werden kann. Gas, beispielsweise CO₂, kann alternativ über eine zusätzliche Leitung in den Filterkessel des Anschwemmkerzenfilters geleitet werden. Sowohl die Bypass-Leitung als auch die alternative zusätzliche Gasleitung können im oberen Bereich des Filterkessels, insbesondere oberhalb eines Filtratablaufs bzw. der genannten Rohrleitungen zum Fördern des Filtrats aus dem Filterkessel heraus, angeschlossen sein.
Ein herkömmlicher Anschwemmkerzenfilter kann auf einfache Weise mit einem der oben beschriebenen Beispiele für eine erfindungsgemäße Filterkerze nachgerüstet werden. Hierfür ist eine bekannte Filterkerze, beispielsweise aus einem Registerablauf, zu entfernen und eine erfindungsgemäße Filterkerze an ihrer Stelle zu montieren. Nach dem Montieren einer in den Filterkessel oder in eine bestehende Bypass-Leitung mündenden Gaszuleitung kann ein Restvolumen eines Unfiltrats mithilfe eines über die Gaszuleitung in den Filterkessel eingeleiteten Gases über die Filterkerzen ausgeschoben werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Ausschieben eines Unfiltrats (dieser Begriff umfasst hier auch ein nicht stabilisiertes Bier) mit einem Restvolumen am Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs mithilfe eines Anschwemmkerzenfilters gemäß obiger Beispiele bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Einleiten eines Gases, insbesondere von CO₂, in den Unfiltratraum;
Drücken des Unfiltrats durch die Filterkerzen mittels des Gases;
Beenden des Einleitens des Gases und Drückens des Unfiltrats durch die Filterkerzen, wenn die Gas-Unfiltrat-Grenze einen vorbestimmten Abstand von der Höhe der Aussparungen der Innenkörper der Filterkerzen erreicht. Der vorbestimmte Abstand garantiert, dass kein Gas in die Aussparungen und somit in den Innenraum des Innenkörpers gelangen kann.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Reinigen eines Anschwemmkerzenfilters insbesondere mit Registerablauf oder Kopfplatte gemäß einem der obigen Beispiele mit den oben genannten Schritten des Verfahrens zum Ausschieben eines Unfiltrats und dem nachfolgenden Schritt des Einleitens eines Reinigungsmittels in die Filterkerzen über das Rohrsystem und die Rohrleitungen bereitgestellt. Zur Reinigung kann hierbei das Zuführen des Reinigungsmittels registerweise, d.h. für jede der oben genannten Gruppen von Rohrleitungen separat gesteuert, erfolgen, wodurch eine effiziente Reinigung ermöglicht werden kann.
Im Folgenden werden Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht als einschränkend anzusehen und verschiedene Kombinationen der angeführten Merkmale sind in der Erfindung eingeschlossen.
1a zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Filterkerze;
1b zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A der 1a;
2a bis 2d veranschaulichen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Anschwemmkerzenfilters in verschieden Stadien des Betriebs.
In den 1a und 1b wird eine Filterkerze 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein spiralförmig gewundener Draht dient als Filterkörper 2. Der Draht 2 kann z.B. im Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet sein, wobei die Grundlinie des Dreiecks auf der Außenseite der Kerzenfilterwand liegt und in Kerzenlängsrichtung verläuft, so dass sich zwischen jeweils zwei benachbarten Windungen des Drahtes ein sich nach dem Kerzeninneren hin erweiternder Spalt mit einer Spaltbreite von beispielsweise 30–100 Mikrometer an der Außenseite der Kerzenfilterwand bildet. Der Spalt zwischen den Drahtwindungen dient als Fluiddurchlass (Unfiltratdurchlass) für das Unfiltrat. Der Begriff Unfiltrat umfasst hier sowohl zu filterndes trübes Bier, das beispielsweise nach einem Gärprozess in einem Gärkeller oder nach einem Reifungs- und/oder Lagerungsprozess in einem Lagerkeller vorliegt, als auch zu stabilisierendes Bier.
Der Draht 2 ist, wie aus den 1a und 1b hervorgeht, über Abstandshalter 4 um einen hohlzylindrischen Innenkörper 3 gewunden, wobei der Innenkörper 3 und der Draht 2 über die Abstandshalter 4 miteinander verbunden sind, beispielsweise an mehreren Stellen miteinander verschweißt sind. Der Innenkörper 3 dient hier somit als Stützkörper für den Filterkörper 2 der in Form des gewundenen Drahts 2 vorliegt. Somit dient der Innenkörper 3 gleichzeitig als Träger für den gewundenen Draht 2 und verleiht diesem somit eine hohe Stabilität. Alternativ kann der Draht um Längsstreben gewickelt sein, die nicht mit dem Innenkörper 3 in Kontakt stehen. Es versteht sich, dass der Innenkörper 3 nicht hohlzylindrisch ausgebildet sein muss, sondern einen beliebigen Hohlkörper, beispielsweise mit sternförmigem Querschnitt, darstellen kann.
Die Abstandshalter 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Stäbe ausgebildet, die sich entlang der Längsachse der Filterkerze 1 erstrecken. Sowohl die Abstandshalter 4 als auch der Innenkörper 3 erstrecken sich über die gesamte Länge entlang der Längsachse des Filterkörpers 2, d. h. hier des gewundenen Drahtes 2. Durch den Innenkörper 3 und die Abstandshalter 4 ergeben sich im Filterkörper mehrere Filtratkanäle 5. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden sechs Abstandshalter 4 verwendet, so dass sich insgesamt auch sechs Filtratkanäle 5 ergeben. Wird der Draht um Längsstreben gewickelt, die nicht mit dem Innenkörper 3 in Kontakt stehen, bildet sich entsprechend ein Ringkanal aus. Durch den Innenkörper 3 kann das Innenvolumen im Filterkörper 2 erheblich reduziert werden. Der Innenkörper 3 kann je nach Radius zwischen 10 bis 90%, insbesondere 30 bis 70 %, des Innenvolumens im Filterkörper 2 einnehmen. Das Endstück 6 und das Kopfstück 7 stehen mit Enden des Innenkörpers 3 in Verbindung. Durch das Endstück 6 und das Kopfstück 7 werden die Filtratkanäle 5 noch unten bzw. oben verschlossen.
Das Vorsehen eines Innenkörpers in einer Filterkerze ist bereits aus der EP 1 243 303 B1 bekannt. Der Innenkörper gemäß der Lehre der EP 1 243 303 B1 weist jedoch einen geschlossenen Außenmantel auf, sodass kein Filtrat in das Innere des Innenkörpers eindringen kann. In der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform weist der Innenkörper hingegen im unteren Bereich, und nur dort, Aussparungen (Bohrungen) 9 auf. Zudem sind im Gegensatz zur Lehre der EP 1 243 303 B1 die Filtratkanäle 5 nach oben hin im Kopfstück 7 geschlossen. Somit ist die Funktionsweise der hier bereit gestellten Filterkerze 1 von derjenigen, die in der EP 1 243 303 B1 beschrieben wird, grundsätzlich verschieden. In der hier bereitgestellten Filterkerze 1 kann im Filtrationsbetrieb Unfiltrat (trübes Bier) oder bei der Stabilisierung nicht stabilisiertes Bier durch die Spalte zwischen den Drahtwicklungen 2 des Filterkörpers 2 in die Filtratkanäle 5 der Filterkerze 1 laufen, nach unten geführt werden, da die Filtratkanäle 5 ja nach oben geschlossen sind, und durch Aussparungen 9, die im unteren Bereich des Innenkörpers 3 ausgebildet sind, in das Innere des hohlen Innenkörpers 3 gelangen. In dem Innenkörper 3 steigt das Filtrat auf, wie es durch einen Pfeil angezeigt ist, und verlässt schließlich die Filterkerze 1 durch den Filtratauslass 8, der im Kopfstück 7 vorgesehen ist.
Eine derartige Ausbildung der Filterkerze 1 mit dem hohlen, mit Aussparungen 9 im unteren Bereich ausgestatteten Innenkörper 3 ermöglicht das verlässliche Ausschieben eines Restvolumens von Unfiltrat am Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs mithilfe eines Gases, wie es im folgenden mit Bezug auf die 2a bis 2d beschrieben wird. Diese Figuren zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschwemmkerzenfilters 100, der einen durch einen Filterkessel ausgebildeten Unfiltratraum 110 aufweist. Ein Unfiltrat (beispielweise trübes Bier) wird über einen Unfiltrateinlass 120 zum Filtrieren oder Stabilisieren in den Unfiltratraum 110 eingeleitet. Der Unfiltrateinlass 120 befindet sich unten am Boden des den Unfiltratraum 110 bildenden Filterkessels. Der Unfiltrateinlass 120 kann alternativ im unteren Bereich des Unfiltratraums 110 erfolgen. Auch wenn nicht gezeigt, sind auch andere Positionen für den Unfiltrateinlass, wie z. B. im oberen Filterkesselbereich, denkbar. Der Einlass des Unfiltrats kann beispielsweise über ein Stellventil und/oder eine Pumpe regulierbar sein. Es sind dem Unfiltrat Filterhilfsmittel und/oder Stabilisierungsmittel wie beispielsweise Kieselgur, Cellulose, Perlite, PVPP, Crosspure, Aktivkohle, Kunststofffasern, Glasfasern, Zellstofffaser zum Anschwemmen an die Filterkerzen 130 zugesetzt. Unfiltrat, das nicht durch die Filterkerze 130 gefiltert wird, sondern an den Filterkerzen lediglich vorbeiströmt, verlässt den Unfiltratraum 110 über den Ablauf 140 und kann über eine Bypass-Leitung 150 dem Unfiltrateinlass 120 wieder zugeführt werden. Durch den Unfiltrat-Ablauf über die Bypass-Leitung kann eine Überströmung der gesamten Kerzenoberfläche gewährleistet und damit eine optimale Anschwemmschicht erzeugt werden, sodass die Anschwemmschicht von unten nach oben an der Kerze homogen ausgebildet wird. Somit kann bei minimalem Filterhilfsmitteleinsatz Filtrat gleicher Qualität über die gesamte Filterfläche erzeugt werden. Die Pfeile veranschaulichen das Strömungsprofil des Unfiltrats im Unfiltratraum 110.
Zumindest einige der Filterkerzen 130 können wie die mit Bezug auf die 1a und 1b beschriebene Filterkerze 1 ausgebildet sein. Das durch die Filterkerzen 130 gewonnene Filtrat steigt in den jeweiligen Innenkörpern der Filterkerzen 130 auf. Der Anschwemmkerzenfilter 100 weist eine Registerverrohrung 160 auf, wie sie prinzipiell aus der EP 1 243 300 B1 und EP 1 427 504 B1 bekannt ist. Die Filterkerzen 130 münden mit ihren Kopfstücken in Rohrleitungen, von denen sie getragen werden. Das Filtrat gelang durch die Filtratauslässe der Filterkerzen 130 in die Rohrleitungen, die über Träger an dem Filterkessel des Anschwemmkerzenfilters 100 befestigt sind. Jeweils eine Anzahl der Rohrleitungen wird durch ein weiteres Rohrsystem (in Registersammelrohre) zusammengefasst. Am Ende des Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs wird der Unfiltrateinlass 120 geschlossen und es verbleibt ein Restvolumen des Unfiltrats, das es auszuschieben gilt, im Unfiltratraum 110 (2b). Zum Ausschieben wird ein Gas, beispielsweise CO₂, verwendet, das über die Bypass-Leitung 150 oder eine zusätzliche Leitung (nicht gezeigt) in den Unfiltratraum 110 eingeleitet wird. Das eingeleitete Gas drückt auf das restliche Unfiltrat und drückt es durch die ausgebildeten Filterschichten der Filterkerzen 130. Dadurch sinkt die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche (Gas-Unfiltrat-Grenzfläche) zunächst, wie in 2b gezeigt, auf die Füllhöhe H1 und weiter auf die Füllhöhe H2 des Unfiltrats im Unfiltratraum 110 (siehe 2c). Es wird hierbei effektiv verhindert, dass das Gas in den Filtratauslass der Filterkerze 130 gelangt, selbst wenn die Filterfläche teils mit Gas teils mit dem Unfiltrat beaufschlagt ist (siehe H2 in 2c). Zwar kann das Gas durch die Filterschicht in den Filtratkanal gelangen (vgl. auch die 1a und 1b), es hat aber keinen Zugang zum Filtratauslass, da dieser Zugang nur über die unten in den Innenkörpern der Filterkerzen 130 vorgesehenen Aussparungen 9 erfolgen kann (vgl. 1a und 1b). Das Filtrat in den Filterkerze 130 unterhalb der Füllhöhe H2 sperrt somit durch eine Siphonwirkung das Innere des Innenkörpers von einem Eindringen des zum Ausschieben in den Unfiltratraum 110 eingeleiteten Gases ab.
Erst wenn die die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche bzw. Füllhöhe des Unfiltrats im Unfiltratraum 110 unterhalb der Höhe H3 (siehe 2d) sinken würde, könnte Gas in den Innenkörper und somit Filtratauslass einer Filterkerze gelangen. Somit ist das Ausschieben bei Erreichen eines vorbestimmten Abstands der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche von der Füllhöhe H3 des Unfiltrats im Unfiltratraum 110, unterhalb derer und in großer Nähe davon die Aussparungen 9 der Innenkörper der Filterkerze 130 angebracht sind, zu beenden (siehe 2d). Der vorbestimmte Abstand kann Null oder endlich sein.
Das nun noch verbleibende Restvolumen des Unfiltrats sowie das Gas können beispielsweise über eine weiterhin vorgesehene Auslassleitung bzw. Auslaufleitungen (nicht gezeigt) ausgelassen werden, bevor ein Trubaustrag und Reinigungsvorgang//Rückspülungsvorgang vorgenommen werden können. Je nach Austragverfahren ist es auch alternativ möglich, den Filterkessel unter Gasatmosphäre zu belassen. Insbesondere bei einem Sortenwechsel kann es durchaus vertretbar sein, dass das Gas und/oder das verbleibende Restvolumen im Filterkessel enthalten bleiben.
Mithilfe der erfindungsgemäßen Filterkerze ist es also möglich, einen Anschwemmkerzenfilter zur Filtration und/oder Stabiliiserung von Bier zum Ende des Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs mithilfe eines Gases auszuschieben, ohne dass das Gas unerwünschter Weise in den Filtratauslass gelangen würde und ohne dass ein Anschwemmkerzenfilter mit Registerablauf, wie er beispielsweise aus der EP 1 427 504 B1 bekannt ist, konstruktiv signifikant geändert werden müsste. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Filterkerzen erfordert insbesondere keine konstruktiven Veränderungen bekannter Anschwemmkerzenfilter (am Filterkessel oder dem Registerablauf), die zu einer Verschlechterung des Anschwemmverhaltens oder der Reinigung/Rückspülung führen würde. Eine gezielte Rückspülung separater Gruppen von Filterkerzen ist durch den Registerablauf möglich. Hierdurch sind verglichen mit herkömmlichen Kerzenfiltern mit Kopfplatten viel größere Strömungsgeschwindigkeiten in den Filterkerzen während des Rückspülens möglich, wodurch die mechanische Reinigungswirkung effektiver ist. Da für die erfindungsgemäßen Filterkerzen von unten nach oben gegen einen Kopfabschluss rückgespült wird, sodass zwangsläufig der gesamte Volumenstrom mitsamt den zu entsorgenden Filterhilfsmittelpartikeln im Innern der Filterkerze durch die Filteroberfläche gedrückt wird, ist sogar eine gegenüber dem Stand der Technik noch effektivere Reinigung möglich. Zudem wird beim Rückspülvorgang die größte Strömungsgeschwindigkeit am unteren Bereich der Filterkerze (Kerzenfuß) erreicht, also genau dort, wo sich die meisten Filterhilfsmittelpartikeln ablagern.
In dem erfindungsgemäßen mit den oben beschriebenen Filterkerzen ausgestatten Anschwemmkerzenfilter muss insbesondere keine weitere Trennplatte oder ähnliche Konstruktion zusätzlich zu einem bestehenden Registerablauf vorgesehen werden. Die vorteilhaften Strömungseigenschaften der im Stand der Technik bekannter Twin-Flow-System-Anschwemmkerzenfilter können im Wesentlichen beibehalten werden.
Wenn in diesem Dokument die Rede von Filtration ist so ist damit auch die Stabilisierung umfasst. Das gleiche gilt für den Begriff des Filterhilfsmittels, auch hier kann analog das Stabilisierungsmittel gemeint sein. Auch wenn stets der Begriff Filterkerze verwendet wird, so ist damit selbstverständlich auch umfasst, dass man mit dieser Filterkerze ein Fluid, wie beispielsweise Bier, stabilisieren kann. Die Prozesse Filtration und Stabilisierung können nacheinander, das heißt in zwei getrennten Vorrichtungen erfolgen (zum Beispiel unter Verwendung von Kieselgur als Filterhilfsmittel und regenerierbarem PVPP als Stabilisierungsmittel). Hier können zum Beispiel zwei Anschwemmkerzenfilter verwendet werden, welche baugleich sind. Die Prozesse Filtration und Stabilisierung können jedoch auch in einem Prozessschritt erfolgen, das heißt in einer Vorrichtung, zum Beispiel unter gleichzeitiger Zugabe von Kieselgur als Filterhilfsmittel und nicht regenerierbarem PVPP als Stabilisierungsmittel. Alternativ können auch Produkte wie Crosspure zugegeben werden, welche die Aufgabe des Filterhilfs- und Stabilisierungsmittel in einem aufweisen.
Bei dem Filtrationsvorgang befindet sich Unfiltrat im Unfiltratraum, bei dem Stabilisierungsvorgang befindet sich nicht stabilisiertes Bier im Unfiltratraum. Wenn beide Prozesse in einer Vorrichtung, sprich gleichzeitig, durchgeführt werden, so hat man unfiltriertes nicht stabilisiertes Bier im Unfiltratraum enthalten.
Unter Stabilisierung versteht man die Absorption bestimmter Molekülfraktionen (zum Beispiel bestimmter Proteine und Gerbstoffe / Polyphenole) an sogenannten Stabilisierungsmitteln. Somit werden Ausfällungen zu einem Zeitpunkt nach der Filtration verhindert, d. h. beispielsweise die Glanzfeinheit von Bier innerhalb der Mindesthaltbarkeitsfrist gewährleistet.
Alternativ zu CO₂ als Gas können auch andere Gase wie zum Beispiel Stickstoff verwendet werden., Prinzipiell ist jedes Gas verwendbar, welches sich nicht negativ auf die Qualität des gewonnen Produkts, beispielsweise die Bierqualität, auswirkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1243303 B1 [0024, 0024, 0024, 0024]
EP 1243300 B1 [0026]
EP 1427504 B1 [0026, 0029]

Claims

Filterkerze (1) für einen Anschwemmkerzenfilter (100), mit einem Endstück (6) und einem Kopfstück (7), die die Filterkerze (1) verschließen, und wobei das Kopfstück (7) einen Filtratauslass (8) aufweist; einem Filterkörper (2); und einem Innenkörper (3) im Inneren des Filterkörpers (2), wobei das Endstück (6) einen unteren Bereich des Innenkörpers (3) abschließt und das Kopfstück (7) einen oberen Bereich des Innenkörpers (3) abschließt; dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkörper (3) lediglich in dem unteren Bereich eine oder mehrere Aussparungen (9) in einem ansonsten geschlossenen Außenmantel aufweist, durch die das Filtrat in das Innere des Innenkörpers (3) gelangen kann.
Filterkerze (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Innenkörper (3) im Wesentlichen hohlzylinderförmig ist und sich entlang der Längsachse des Filterkörpers (2) erstreckt.
Filterkerze (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Innenkörper (3) als Stützkörper für den Filterkörper (2) dient.
Filterkerze (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumen des Innenkörpers (3) zwischen 10% und 90%, insbesondere zwischen 30 % und 70 %, des Innenvolumens des Filterkörpers (2) ausfüllt.
Filterkerze (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filterkörper (2) im Wesentlichen hohlzylindrisch aus einem spiralförmig gewickelten Draht (2) gebildet ist, und Spalte zwischen den Drahtwindungen als Durchlässe für ein zu filterndes Medium dienen.
Filterkerze (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine oder die mehreren Aussparungen (9) im unteren Viertel, insbesondere im unteren Fünftel oder unteren Sechstel des Innenkörpers (3) vorgesehen sind.
Filterkerze (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Mantelfläche des Innenkörpers (3) und dem Filterkörper (2) ein Ringkanal definiert wird, der oben durch das Kopfstück (7) und unten durch das Endstück (6) verschlossen ist, sodass das Filtrat nur durch das Innere des Innenkörpers (3) zu dem Filtratauslass (8) geleitet werden kann.
Anschwemmkerzenfilter (100), der einen Filterkessel mit einem Unfiltratraum (110) umfasst, wobei im Unfiltratraum (110) eine Mehrzahl an Filterkerzen (1; 130) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet sind.
Anschwemmkerzenfilter (100) gemäß Anspruch 8, der weiterhin eine Gaszuleitung umfasst, über die Gas in den Unfiltratraum (110) eingeleitet werden kann.
Anschwemmkerzenfilter (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, der weiterhin eine Mehrzahl an Rohrleitungen und ein zusätzliches Rohrsystem umfasst; und in dem jede der Filterkerzen (1; 130) an ihrem Kopfstück (7) an einer ihr zugeordneten Rohrleitung der Mehrzahl an Rohrleitungen angeschlossen ist, so dass ein Filtrat aus der Filterkerze (1; 130) über einen Filtratauslass (8) in dem Kopfstück (7) in die nur ihr zugeordnete Rohrleitung geliefert werden kann; und wobei die Rohrleitungen mit dem zusätzlichen Rohrsystem verbunden sind, so dass sie in zumindest einer Gruppe zusammengefasst werden, so dass ein Filtrat jeder Gruppe von Rohrleitungen in einen nur dieser Gruppe zugeordneten Filtratablauf geliefert werden kann.
Anschwemmkerzenfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, der weiterhin eine Bypass-Leitung (150) zum Ausleiten eines Unfiltrats aus dem Unfiltratraum (110) heraus umfasst.
Verfahren zum Ausschieben eines Unfiltrats mit einem Restvolumen am Ende eines Filtrations- und/oder Stabilisierungsvorgangs mithilfe eines Anschwemmkerzenfilters (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, mit Einleiten eines Gases, insbesondere von CO₂, in den Unfiltratraum (110); Drücken des Unfiltrats durch die Filterkerzen (1; 130) mittels des Gases; Beenden des Einleitens des Gases und Drückens des Unfiltrats durch die Filterkerzen (1; 130), wenn die Gas-Unfiltrat-Grenze einen vorbestimmten Abstand von der Höhe der Aussparungen (9) der Innenkörper (3) der Filterkerzen (1; 130) erreicht.
Verfahren zum Reinigen eines Anschwemmkerzenfilters (100) gemäß Anspruch 10 mit den Schritten gemäß Anspruch 12 und nachfolgend Einleiten eines Reinigungsmittels in die Filterkerzen (1; 130) über das Rohrsystem und die Rohrleitungen.
Verfahren zum Nachrüsten eines Anschwemmkerzenfilters mit einem Filterkessel und darin angeordneten Filterkerzen mit den Schritten des Ersetzens zumindest eines Teils der Filterkerzen des Anschwemmkerzenfilters durch Filterkerze (1; 130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zum Nachrüsten eines Anschwemmkerzenfilters gemäß Anspruch 14, weiterhin mit dem Schritt des Montierens einer Gaszuleitung zu dem Filterkessel der Anschwemmkerzenfilters zum Einleiten von Gas in den Filterkessel.