DE102014226428A1 - Apparatus and method for precoat filtration - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt einen Anschwemmfilter zur Filtration und / oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, zur Verfügung, welcher einen Filterkessel mit mindestens einem Zulauf für Unfiltrat, einen Unfiltratraum, mehrere in dem Unfiltratraum angeordnete Filterkerzen und mindestens einen Ablauf für das Filtrat, sowie mindestens eine Rückführleitung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass Filtrat von mindestens einem Ablauf zu einem Innenraum der Filterkerzen zurückgeführt werden kann.The present invention provides a precoat filter for filtration and / or stabilization of fluids, in particular of beer, which has a filter vessel with at least one feed for unfiltered material, a non-filtrate space, a plurality of filter cartridges arranged in the unfiltrate space and at least one outflow for the filtrate, and comprises at least one return line, which is designed such that filtrate can be returned by at least one flow to an interior of the filter cartridges.
Description
Gebiet der Erfindung Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschwemmfilter und ein Verfahren zur Anschwemmfiltration für die Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, welche insbesondere in Kombination mit kompressiblen Filterhilfsmitteln eingesetzt werden können. The present invention relates to a precoat filter and a method for precoat filtration for the filtration and / or stabilization of fluids, in particular of beer, which can be used in particular in combination with compressible filter aids.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
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. At the end of the ripening process, beer has a multiplicity of yeast and turbidity particles which are to be removed, in particular for the purposes of consumer expectations (eg gloss fineness) and preservation by filtration. For this purpose, the cloudy beer, d. H. the unfiltered, by means of a filter device into a bright filtrate and a remaining filter residue (filter cake) separated.
Es ist bekannt, Anschwemmkerzenfilter für die Filtration oder Stabilisierung von Bier zu verwenden. In einem Filterkessel eines Anschwemmkerzenfilters befindet sich eine Vielzahl von Filterkerzen, die beispielsweise hängend an einer Kopfplatte oder an einem sog. Register befestigt sind. Die Filterkerzen besitzen im Allgemeinen einen Filterkörper, der z. B. einen dünnen Draht aufweist, wobei Spalte zwischen den Drahtwindungen als Durchlässe für das zu filtrierende Medium dienen. Die
Zur Filtration werden dem zu filtrierenden Bier Filterhilfsmittel wie beispielsweise Kieselgur, Zellulose, Perlite, Aktivkohle, Kunststofffasern, Glasfasern, Zellstofffasern oder dergleichen zugesetzt. Zur Stabilisierung werden dem zu stabilisierenden Bier Stabilisierungsmittel wie beispielweise PVPP (Polyvinylpyrrolidon) oder Crosspure® zugesetzt. Die Filterhilfsmittel werden bei Beginn des Filtrationsvorgangs an der Außenfläche des Filterkörpers angeschwemmt, sodass eine Filterschicht ausgebildet wird. Dieser Vorgang wird als die sog. Grundanschwemmung bzw. Voranschwemmung bezeichnet. Während des Filtrationsvorgangs wird dem zu filtrierenden Bier regelmäßig Filterhilfsmittel zudosiert. Dieser Vorgang wird als laufende Dosage bezeichnet. Analog zu den Filterhilfsmitteln kann das auch für die Anwendung von Stabilisierungsmitteln gelten. For filtration, filter aids such as diatomaceous earth, cellulose, perlite, activated carbon, plastic fibers, glass fibers, cellulose fibers or the like are added to the beer to be filtered. In order to stabilize the beer to be stabilized a stabilizing agent such as PVPP (polyvinyl pyrrolidone) or cross Pure ® are added. The filter aids are washed ashore at the beginning of the filtration process on the outer surface of the filter body, so that a filter layer is formed. This process is referred to as the so-called priming or pre-flooding. During the filtration process, filter aid is regularly added to the beer to be filtered. This process is called running dosage. As with filter aids, this may also apply to the use of stabilizers.
Ein bekanntes Problem bei der Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, besteht darin, dass ein ungleichmäßiger Fluss auf die Filterfläche zu einer unregelmäßigen Anschwemmung der Anschwemmschicht, also des Filterhilfsmittels, wie z. B. von Kieselgur, an den Filterkerzen vor und während der Filtrierung führen kann. Insbesondere die schweren Hilfsmittelpartikel können nicht ausreichend gleichmäßig mitgenommen werden, um sich dann gleichmäßig abzulagern. Dies gilt insbesondere im oberen Bereich des Filterraums, falls das zu filtrierende Bier von unten in den Filterkessel zugeführt wird. Eine sich dadurch einstellende inhomogene Partikelgrößenverteilung führt zu einer über die Länge der Kerze inhomogenen Verteilung des Durchflusses, da die Partikelverteilung maßgeblich den Durchflusswiderstand des Filterkuchens bestimmt. A known problem in the filtration and / or stabilization of fluids, especially of beer, is that an uneven flow on the filter surface to an irregular alluvium of the precoat, so the filter aid such. As diatomaceous earth, can lead to the filter cartridges before and during filtration. In particular, the heavy auxiliary particles can not be taken sufficiently evenly to then deposit evenly. This is especially true in the upper part of the filter chamber, if the beer to be filtered is fed from below into the filter vessel. A thus resulting inhomogeneous particle size distribution leads to an inhomogeneous over the length of the candle distribution of the flow, since the particle distribution significantly determines the flow resistance of the filter cake.
Zur Vergleichmäßigung der Anschwemmung bekannter Filterhilfsmittel sind im Stand der Technik spezielle Verfahren zur Anströmung der Filterkerzen mit Unfiltrat bekannt, welche eine Stagnation der Strömung an der früher üblichen Kopfplatte, an der die Filterkerzen aufgehängt sind, zu vermeiden suchen. Beispielsweise lehrt die
Zunehmend werden in jüngerer Vergangenheit alternative Filterhilfsmittel für den Einsatz in Anschwemmkerzenfiltern verwendet, um die bis dato verwendete Kieselgur zu ersetzen. Als alternative Filterhilfsmittel haben sich dabei insbesondere kompressible Filterhilfsmittel wie beispielsweise Zellstoffe bzw. Zellulosen aller Art, insbesondere Viskose, aber auch Reishülsen, Asche, o. ä. bewährt. Derartige Filterhilfsmittel unterscheiden sich jedoch von der bisher verwendeten Kieselgur in Dichte und Partikelgrößenverteilung sowie im Sinkverhalten bzw. Auftrieb. Dadurch kommt es verstärkt zu Problemen bei der Anschwemmung des Filterhilfsmittels und zu besonders ungleichmäßig ausgeprägten Filterkuchen entlang der Filterkerzen. Increasingly, alternative filter aids for use in precoat candle filters have recently been used to replace the kieselguhr used to date. In particular, compressible filter aids such as, for example, celluloses or celluloses of all kinds, in particular viscose, but also rice hulls, ashes, or the like, have proved themselves as alternative filter aids. However, such filter aids differ from the kieselguhr used hitherto in density and particle size distribution as well as in the sinking behavior or buoyancy. This leads to increased problems in the alluvium of the filter aid and particularly uneven filter cake along the filter cartridges.
Bei kompressiblen Filterhilfsmitteln wird zudem durch den Aufbau einer Filterschicht kaum Gegendruck aufgebaut, wie es normalerweise bei den bisher verwendeten Filterhilfsmitteln üblich ist. Dadurch wird der Fluss nicht wie üblich an Stellen mit dicker angeschwemmter Filterschicht reduziert und bei freien Flächen des Filterkörpers erhöht, sodass sich auf dem Filterkörper keine gleichmäßige Filterschicht aufbauen kann. Insbesondere der Teil der Außenfläche des Filterkörpers, der am weitesten von dem oder den Abläufen der Filterkerze für Filtrat entfernt ist, wird nur wenig mit Filterhilfsmittel belegt, da die Fließgeschwindigkeiten des Filtrats an dieser Stelle gering sind. In the case of compressible filter aids, the build-up of a filter layer also hardly builds up counter-pressure, as is customary in the filter aids used hitherto. As a result, the flow is not reduced as usual to places with thick stranded filter layer and increased at free surfaces of the filter body, so that can build up a uniform filter layer on the filter body. In particular, the part of the outer surface of the filter body furthest from the one or more filtrate filter cartridge drains is little occupied with filter aid since the flow rates of the filtrate are low at that point.
Aufgrund der hohen Inhomogenität, insbesondere der Dicke, von Anschwemmschichten aus kompressiblen Filterhilfsmitteln bei herkömmlichen Filterkerzen ergibt sich eine ungleichmäßige Abtrennung der Trubstoffe, da eine ungleichmäßig ausgeprägte Filterschicht eine ungleichmäßige Trenngrenze aufweist. Im Extremfall weist der Filterkuchen sogar Löcher in der Anschwemmschicht auf, sodass keine sinnvolle Filtration möglich ist, da eine ausreichende Abscheidung von Trubpartikeln nicht erreicht werden kann. Due to the high inhomogeneity, in particular the thickness, of precoat layers of compressible filter aids in conventional filter candles results in an uneven separation of Trubstoffe, since a non-uniform filter layer has an uneven separation limit. In extreme cases, the filter cake even has holes in the precoat, so that no meaningful filtration is possible, since a sufficient separation of sediment particles can not be achieved.
Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Anschwemmfiltration bereitzustellen, die eine gleichmäßige Ausbildung einer Anschwemmschicht entlang der gesamten Filterkerze für eine Vielzahl von Filterhilfsmitteln, insbesondere für kompressible Filterhilfsmittel, wie beispielsweise Zellstoffe bzw. Zellulosen aller Art, insbesondere Viskose, ermöglichen. Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Filtrationseigenschaften von Anschwemmfiltern zu verbessern und den Einsatz an Filterhilfsmitteln zu reduzieren. Ganz allgemein liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Einsatz an Energie und Material bei der Filtrierung und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, zu reduzieren. It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method for precoat filtration, the uniform formation of a precoat layer along the entire filter candle for a variety of filter aids, especially for compressible filter aids, such as pulps or celluloses of all kinds, in particular Viscose, allow. Furthermore, the object of the present invention is to improve the filtration properties of precoat filters and to reduce the use of filter aids. In general, the object of the present invention is to reduce the use of energy and material in the filtration and / or stabilization of fluids, in particular of beer.
Beschreibung der Erfindung Description of the invention
Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch einen Anschwemmfilter zur Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, umfassend einen Filterkessel mit mindestens einem Zulauf für Unfiltrat, einen Unfiltratraum, mehrere in dem Unfiltratraum angeordnete Filterkerzen und mindestens einen Ablauf für das Filtrat, sowie mindestens eine Rückführleitung, die derart ausgebildet ist, dass Filtrat von mindestens einem Ablauf zu einem Innenraum der Filterkerzen zurückgeführt werden kann. The abovementioned objects are achieved by a precoat filter for the filtration and / or stabilization of fluids, in particular of beer, comprising a filter vessel with at least one feed for unfiltered material, a non-filtrate space, a plurality of filter cartridges arranged in the unfiltrate space and at least one outflow for the filtrate, and at least one return line, which is designed such that filtrate can be returned by at least one flow to an interior of the filter cartridges.
Anschwemmfilter, die einen Filterkessel mit einem Zulauf für Unfiltrat, einen Unfiltratraum, in dem Unfiltratraum angeordnete Filterkerzen und einen Ablauf für das Filtrat aufweisen, sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden daher hier nicht detailliert erläutert. So offenbart die
Filterkerzen für Anschwemmfilter mit einem Filterkörper sind im Stand der Technik an sich bekannt. Dabei kann der Filterkörper einen spiralförmig gewundenen Draht aufweisen, wobei Spalte zwischen den Drahtwindungen als Fluiddurchlässe dienen. Der Draht kann beispielsweise einen dreieckigen Querschnitt haben, und die Spaltbreite der Spalte kann in einem Bereich von ca. 30 bis 100 µm liegen. Der gewundene Draht kann entweder selbsttragend sein oder wird durch einen mit dem gewundenen Draht in Verbindung stehenden Träger gehalten. Filter cartridges for precoat filter with a filter body are known per se in the art. In this case, the filter body having a helically wound wire, with gaps between the wire turns serve as fluid passages. For example, the wire may have a triangular cross section, and the gap width of the gap may be in a range of about 30 to 100 μm. The coiled wire may either be self-supporting or held by a carrier associated with the coiled wire.
Im Allgemeinen weisen Filterkerzen für Anschwemmfilter des Weiteren einen im Innenraum des Filterkörpers angeordneten Innenkörper auf, welcher wie der Filterkörper entlang einer Längsachse elongiert, beispielsweise rohrförmig, ausgebildet ist. Der Innenkörper dient dabei im Allgemeinen der Reduzierung des Innenvolumens des Filterkörpers und besitzt zu diesem Zweck einen geschlossenen Außenmantel. Zudem dient er häufig zur Stabilisierung des Filterkörpers, in dem beispielsweise ein Träger in Form von einem oder mehreren Abstandshaltern vorgesehen wird, die zwischen dem Filterkörper und dem Innenkörper angeordnet sind, sodass der den gewundenen Draht umfassende Filterkörper von dem Innenkörper beabstandet ist. Alternativ kann der Innenkörper mit Vorsprüngen, beispielsweise durch einen sternförmigen Querschnitt des Innenkörpers, ausgebildet sein, wobei die Drahtwindungen in Kontakt mit den Vorsprüngen des Innenkörpers angeordnet werden. Eine Vielzahl alternativer Ausbildungen ist denkbar. Entscheidend ist lediglich, dass sich zwischen der Innenfläche des Filterkörpers und der Außenfläche des Innenkörpers ein oder mehrere Filtratkanäle ausbilden, in die das Filtrat nach Durchtritt durch die Anschwemmschicht und den Filterkörper eintritt, und aus denen das Filtrat über einen oder mehrere Filtratabläufe abgezogen werden kann. In general, filter cartridges for precoat filters furthermore have an inner body arranged in the interior of the filter body, which, like the filter body, is elongated, for example tubular, along a longitudinal axis. The inner body generally serves to reduce the inner volume of the filter body and has for this purpose a closed outer jacket. In addition, it often serves to stabilize the filter body, in which, for example, a support is provided in the form of one or more spacers, which are arranged between the filter body and the inner body, so that the filter body comprising the winding wire is spaced from the inner body. Alternatively, the inner body can be formed with projections, for example by a star-shaped cross section of the inner body, wherein the wire windings are arranged in contact with the projections of the inner body. A variety of alternative training is conceivable. It is only decisive that one or more filtrate channels form between the inner surface of the filter body and the outer surface of the inner body, into which the filtrate enters after passing through the precoat layer and the filter body, and from which the filtrate can be withdrawn via one or more filtrate drains.
Aufgrund der großen Länge von Filterkerzen, die im Bereich von einem halben bis beispielsweise sechs Metern liegen kann, werden sowohl Filterkörper als auch Innenkörper entlang einer Längsachse elongiert ausgebildet, wobei der Filterkörper den Innenkörper entlang dieser Längsachse vollständig umschließt. Due to the large length of filter cartridges ranging in size from half to For example, be six meters, both filter body and inner body along a longitudinal axis are formed elongated, wherein the filter body completely encloses the inner body along this longitudinal axis.
Durch Übertritt von Filtrat aus dem Unfiltratraum in den wenigstens einen zwischen dem Filterkörper und dem Innenkörper gebildeten Filtratkanal und durch Abzug des Filtrats aus dem Filtratkanal über wenigstens einen Filtratablauf entsteht in dem Filtratkanal eine Filtratströmung mit einem durch die Form des Filtratkanals, die Filtrationseigenschaften des Filterkörpers mit dem angeschwemmten Filterkuchen und das Strömungsprofil der Unfiltratströmung entlang der Filterkerze bestimmten Strömungsprofil. Bei herkömmlichen Anschwemmfiltern wurde das Problem des inhomogenen Filterkuchens stets durch Versuche, ein bestimmtes Strömungsprofil des Unfiltrats entlang der Filterkerze vorzugeben, angegangen. Bei einer herkömmlichen Filterkerze, bei der sowohl der Innenkörper als auch der Filterkörper rohrförmig mit kreisförmigem, gleichbleibendem Querschnitt konzentrisch entlang der Längsachse ausgebildet sind, steht dem zum Filtratablauf hin zunehmenden Volumenstrom an Filtrat stets der gleiche Querschnitt des Filtratkanals, beispielsweise in Form eines Ringspaltes, zur Verfügung. By passing filtrate from the unfiltrate space into the at least one filtrate channel formed between the filter body and the inner body and by draining the filtrate from the filtrate channel via at least one filtrate effluent, a filtrate flow is formed in the filtrate channel with a filtrate channel through the shape of the filtrate channel the stranded filter cake and the flow profile of the unfiltrate flow along the filter candle certain flow profile. In conventional precoat filters, the problem of the inhomogeneous filter cake has always been addressed by attempts to specify a particular flow profile of the unfiltrate along the filter candle. In a conventional filter cartridge, in which both the inner body and the filter body are tubular with a circular, constant cross section concentric along the longitudinal axis, the filtrate to increasing flow rate of filtrate is always the same cross section of the filtrate, for example in the form of an annular gap available.
Das Strömungsprofil innerhalb des Filtratkanals ergibt sich bei herkömmlichen Filterkerzen dabei aus einer Volumenstrombilanz der über die Filterfläche einströmenden Filtratmenge und der durch den lokalen Querschnitt des Filtratkanals abfließenden Filtratmenge. Aufgrund dieser Bilanz nimmt bei herkömmlichen Filterkerzen die Geschwindigkeit der Filtratströmung zum Filtratablauf hin zu, wohingegen, insbesondere bei Filterkerzen mit lediglich einem Filtratablauf, ein Stagnationspunkt der Filtratströmung auf der dem Filtratablauf gegenüberliegenden Seite der Filterkerze entstehen kann. Gemäß der Bernoullischen Druckgleichung führt eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit jedoch zu einem reduzierten Druck der hydrodynamischen Strömung, wodurch die Druckdifferenz über den Filterkörper mit Anschwemmschicht selbst bei vollständig homogener Anschwemmschicht entlang der Längsachse der Filterkerze variiert, was wiederum zu einer unregelmäßigen Anschwemmung des Filterhilfsmittels führt. Bei Anschwemmfiltern mit Filterkerzen ist zudem im Allgemeinen der Filtratablauf der Filterkerzen an deren oberen Enden vorgesehen, wobei das Unfiltrat im Allgemeinen von unten in den Filterkessel eingeführt wird, was zu einer mit zunehmender Höhe im Filterkessel tendenziell stagnierenden Unfiltratströmung führt. Somit stehen sich in dieser Situation gegenläufig zunehmende bzw. abnehmende Strömungsprofile der Filtratströmung im Inneren der Filterkerze und der Unfiltratströmung außerhalb der Filterkerze gegenüber, was die Änderung der Druckdifferenz zusätzlich verstärkt. Durch die unterschiedlichen Sogwirkungen in verschiedenen Bereichen der Filterkerze ist die Belagbildung, d. h. Kuchenausbildung, an gegenüberliegenden Enden des Filterkörpers unterschiedlich stark. In the case of conventional filter cartridges, the flow profile within the filtrate channel results from a volumetric flow balance of the amount of filtrate flowing in via the filter surface and the amount of filtrate flowing out through the local cross section of the filtrate channel. Because of this, in conventional filter cartridges the speed of the filtrate flow towards the filtrate outlet increases, whereas, especially with filter cartridges with only one filtrate outlet, a stagnation point of the filtrate flow may arise on the opposite side of the filter cartridge from the filtrate outlet. However, according to the Bernoulli pressure equation, an increased flow velocity results in a reduced pressure of the hydrodynamic flow, whereby the pressure difference across the filter body with precoat layer varies even with completely homogeneous precoat along the longitudinal axis of the filter candle, which in turn leads to an irregular alluviation of the filter aid. In the case of precoat filters with filter cartridges, the filtrate outlet of the filter cartridges is generally provided at their upper ends, the unfiltered material generally being introduced from below into the filter vessel, which leads to a flow of unfiltrate which tends to stagnate with increasing height in the filter vessel. Thus, in this situation, countercurrently increasing or decreasing flow profiles of the filtrate flow in the interior of the filter cartridge and the unfiltrate flow outside the filter cartridge face each other, which additionally amplifies the change in the pressure difference. Due to the different suction effects in different areas of the filter candle is the formation of deposits, d. H. Cake formation, at different ends of the filter body to varying degrees.
Die vorliegende Erfindung versucht, diese unterschiedlich starke Ausbildung der Anschwemmschicht zu vermeiden, indem Einfluss auf die Strömung auf der Filtratseite genommen wird. Dies geschieht dadurch, dass mindestens eine Rückführleitung vorgesehen wird, die derart ausgebildet ist, dass Filtrat von mindestens einem der eventuell mehreren Abläufe für Filtrat zu einem Innenraum der Filterkerzen zurückgeführt werden kann. Über diesen einen oder mehrere Filtratabläufe der Filterkerzen wird das in den Innenraum der Filterkerze eintretende Filtrat kontinuierlich abgezogen und zur weiteren Verarbeitung an einen nachfolgenden Prozess weitergeleitet. The present invention seeks to avoid this different thickness formation of the precoat layer by influencing the flow on the filtrate side. This happens because at least one return line is provided, which is designed such that filtrate of at least one of the possibly more sequences for filtrate can be returned to an interior of the filter cartridges. About this one or more Filtratabläufe the filter cartridges entering the interior of the filter cartridge filtrate is continuously withdrawn and forwarded for further processing to a subsequent process.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun ein Teil dieses Filtrats zurück in den Innenraum der Filterkerze geführt. Dies geschieht durch eine oder mehrere eigens dafür vorgesehene Rückführleitungen, die einen oder mehrere der Filtratabläufe mit dem Innenraum der Filterkerze verbinden. Somit kann ein Teil des abgezogenen Filtrats über die Rückführleitung in den Innenraum der Filterkerze zurückgeführt werden, wodurch eine zusätzliche Grundströmung an Filtrat in diesem Innenraum entsteht. According to the present invention, a portion of this filtrate is now fed back into the interior of the filter candle. This is done by one or more dedicated return lines that connect one or more of the Filtratabläufe with the interior of the filter cartridge. Thus, a portion of the withdrawn filtrate can be returned via the return line in the interior of the filter cartridge, whereby an additional basic flow of filtrate is formed in this interior.
Der Innenraum der Filterkerze kann beispielsweise durch die Filtratkanäle zwischen Filterkörper und Innenkörper gegeben sein. Zusätzlich kann der Innenraum einen oder mehrere Einlaufbereiche für das rückgeführte Filtrat umfassen, die mit dem oder den Filtratkanälen verbunden sind. Die Rückführleitung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass sie einen oder mehrere der als Filtratabläufe dienenden Abzugstellen der Filterkerzen mit einer oder mehreren weiteren Abzugstellen der Filterkerzen verbindet. Dadurch dienen die eine oder die mehreren weiteren Abzugstellen somit als Einläufe für das rückgeführte Filtrat. Da gemäß einer speziellen Weiterbildung (siehe unten) die Richtung des Rückführens von Filtrat umgekehrt werden kann, können die Rollen der Abzugstellen jedoch vertauscht werden. Der Einfachheit halber ist daher hier und im Folgenden stets von Filtratabläufen die Rede, wenn Abzugstellen für Filtrat gemeint sind, die als Ablauf und/oder Rücklauf für Filtrat dienen können. Mittels der Rückführleitung lässt sich somit ein Teil des abgezogenen Filtrats durch den oder die Filtratkanäle umwälzen, wodurch eine Grundströmung von Filtrat in den Filtratkanälen entsteht. Mit dieser Grundströmung lassen sich insbesondere Stagnationspunkte im Strömungsprofil des Filtrats in den Filtratkanälen vermeiden, sodass eine Differenz zwischen dem Überströmungsprofil der Unfiltratströmung an einer Außenfläche des Filterköpers und dem Strömungsprofil des Filtrats entlang der entsprechenden Innenfläche des Filterköpers reduziert werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft in der unten genauer beschriebenen Weiterbildung, in welcher durch Vorsehen einer Bypassleitung für das Unfiltrat eine Grundströmung an Unfiltrat im Filterkessel erzeugt wird. The interior of the filter candle can be given for example by the filtrate channels between the filter body and inner body. In addition, the interior may include one or more recirculating filtrate inlet regions connected to the filtrate channel (s). The return line can in particular be designed in such a way that it connects one or more withdrawal points of the filter cartridges serving as filtrate outflows to one or more further withdrawal points of the filter cartridges. As a result, the one or more further discharge points thus serve as inlets for the recycled filtrate. However, according to a specific development (see below), the direction of filtrate return can be reversed, but the roles of the extraction points can be reversed. For the sake of simplicity, therefore, filtrating processes are always referred to here and below when deductions for filtrate are meant, which can serve as effluent and / or reflux for filtrate. By means of the return line, a portion of the withdrawn filtrate can thus be circulated through the filtrate channels or channels, whereby a basic flow of filtrate is formed in the filtrate channels. Stagnation points in the flow profile of the filtrate in the filtrate channels can be avoided in particular with this basic flow, so that a difference between the overflow profile of the unfiltrate flow at a Outer surface of the filter body and the flow profile of the filtrate along the corresponding inner surface of the filter body can be reduced. This is particularly advantageous in the development described in more detail below, in which a basic flow of unfiltered material is produced in the filter vessel by providing a bypass line for the unfiltered material.
In einer besonders einfachen Weiterbildung kann eine Rückführleitung derart vorgesehen werden, dass das rückgeführte Filtrat an dem einem einzigen Filtratablauf der Filterkerze gegenüberliegenden Ende der Filterkerze in den Innenraum der Filterkerze eingeleitet wird. Dadurch lässt sich eine Grundströmung an Filtrat über die gesamte Länge des Filtratkanals erzeugen. In a particularly simple development, a return line can be provided such that the recirculated filtrate is introduced into the interior of the filter candle at the end of the filter candle opposite a single filtrate outlet of the filter candle. This allows a basic flow of filtrate over the entire length of the filtrate channel produce.
Der Beitrag der Grundströmung zum gesamten Strömungsprofil des Filtrats im Filtratkanal wird durch die Menge an rückgeführtem Filtrat bestimmt. The contribution of the basic flow to the entire flow profile of the filtrate in the filtrate channel is determined by the amount of recycled filtrate.
Die Begriffe „unten“ und „oben“ werden hier und im Folgenden im gebräuchlichen Sinn verwendet, gemäß dem ein oberer Bereich einen größeren Abstand zum Gravitationszentrum eines äußeren Gravitationsfeldes aufweist als ein unterer Bereich. Aus Gründen der Klarheit wird hier und im Folgenden stets von Filtration gesprochen, wobei damit auch stets die Stabilisierung des Fluids umfasst ist. Das gleiche gilt für den Begriff des Filterhilfsmittels, welcher analog als Stabilisierungsmittel gemeint sein kann. 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, d. h. in zwei getrennten Vorrichtungen erfolgen (z. B. unter Verwendung von Zellstoffen bzw. Zellulosen, insbesondere von Viskose, als Filterhilfsmittel und regenerierbarem PVPP als Stabilisierungsmittel). Hierbei können z. B. zwei Anschwemmkerzenfilter verwendet werden, welche baugleich sind. Die Prozesse Filtration und Stabilisierung können jedoch auch in einem Prozessschritt erfolgen, d. h. in einer Vorrichtung, z. B. unter gleichzeitiger Zugabe von Zellstoffen bzw. Zellulosen, insbesondere von Viskose, als Filterhilfsmittel und nicht regenerierbarem PVPP als Stabilisierungsmittel. Alternativ können auch Produkte wie Crosspure® zugegeben werden, welche die Aufgabe des Filterhilfs- und Stabilisierungsmittels in einem aufweisen. The terms "bottom" and "top" are used here and below in the usual sense, according to which an upper region has a greater distance to the center of gravity of an external gravitational field than a lower region. For the sake of clarity, filtration is always mentioned here and below, whereby the stabilization of the fluid is always included. The same applies to the term filter aid, which may be meant analogously as a stabilizer. Even if the term filter candle is always used, it also includes, of course, that a fluid, such as beer, can be stabilized with this filter candle. The filtration and stabilization processes can be carried out successively, ie in two separate devices (eg using pulps or celluloses, in particular viscose, as filter aids and regenerable PVPP as stabilizer). This z. B. two precoat candle filters are used, which are identical. However, the processes of filtration and stabilization can also take place in one process step, ie in a device, for. B. with simultaneous addition of pulps or celluloses, in particular of viscose, as a filter aid and non-regenerable PVPP as stabilizer. Alternatively, products such as cross Pure ® can be added, which have the task of filter aids, and stabilizing agent in one.
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. In the filtration process is unfiltered in Unfiltratraum, in the stabilization process is unstabilized beer in Unfiltratraum. If both processes are carried out in one device, that is to say simultaneously, unfiltered, unstabilized beer has been contained in the unfiltered space.
Unter Stabilisierung versteht man die Absorption bestimmter Molekülfraktionen (z. B. bestimmter Proteine und Gerbstoffe / Polyphenole) an sog. Stabilisierungsmitteln. Somit werden Ausfällungen zu einem Zeitpunkt nach der Filtration verhindert, d. h. es wird beispielsweise die Glanzfeinheit von Bier innerhalb der Mindesthaltbarkeitsfrist gewährleistet. Stabilization is the absorption of certain molecular fractions (eg certain proteins and tannins / polyphenols) on so-called stabilizing agents. Thus, precipitates are prevented at a time after filtration, i. H. For example, the gloss fineness of beer is guaranteed within the minimum shelf life.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, der Filtratströmung in dem Filtratkanal ein Strömungsprofil der Art gegeben werden, welches einem vorgegebenen Strömungsprofil einer Überströmung der äußeren Fläche des Filterkörpers mit Unfiltrat angenähert wird, wodurch eine Variation der Druckdifferenz über den Filterkörper entlang der Filterkerze reduziert wird. Das Strömungsprofil der Überströmung der äußeren Fläche des Filterkörpers mit Unfiltrat ergibt sich dabei im Allgemeinen in Abhängigkeit von der Art, in der Unfiltrat in den Filterkessel eingebracht wird, den Filtrationseigenschaften der Filterkerzen bzw. des gesamten Anschwemmfilters, sowie in Abhängigkeit von der Ausbildung des Filterkessels. Beispielsweise führt das Vorsehen einer Kopfplatte, die wie bei klassischen Anschwemmfiltern den Filterkessel in einen Unfiltratraum und einen Filtratraum teilt, zu einer Stagnation der Unfiltratströmung an der Kopfplatte. Bei Vorsehen eines Registerablaufs, wie er beispielsweise in der
Obwohl diese abnehmende Tendenz des Überströmungsprofils des Unfiltrats mit zunehmende Höhe über dem Boden des Filterkessels weiterhin der zunehmenden Tendenz der Filtratströmung bei Vorsehen eines Filtratablaufs am oberen Ende der Filterkerzen, wie es allgemein üblich ist, entgegensteht, so wird doch die relative Differenz der beiden Strömungsprofile durch Vorgabe einer Grundströmung aufgrund des rückgeführten Filtrats reduziert, indem die Strömungsprofile zumindest teilweise angeglichen werden. Gemäß der Bernoulligleichung führt eine solche Angleichung der Strömungsprofile im Filtratkanal und im Außenbereich des Filterkörpers zu einer Reduktion in der Variation der Druckdifferenz über den Filterkörper entlang der Filterkerze. Auf diese Weise wird die Dicke der Anschwemmschicht selbst bei kompressiblen Filterhilfsmitteln entlang der gesamten Länge der Filterkerze vergleichmäßigt, sodass insgesamt weniger Filterhilfsmittel eingesetzt werden muss, um eine minimale Schichtdicke der Anschwemmschicht zu garantieren. Der erfindungsgemäße Anschwemmfilter mit Rückführleitung führt daher zu einer Einsparung an Filterhilfsmitteln und dadurch zu einer verbesserten Filtration und Qualität des abgezogenen Filtrats. Although this decreasing tendency of the overflow profile of the unfiltered material with increasing height above the bottom of the filter vessel continues to obstruct the increasing tendency of the filtrate flow to provide filtrate discharge at the top of the filter cartridges, as is common practice, the relative difference between the two airfoils will be realized Preset basic flow due to the recirculated filtrate reduced by the flow profiles are at least partially adjusted. According to the Bernoulli equation, such an approximation of the flow profiles leads in the filtrate channel and in the outer region of the filter body to a reduction in the variation of the pressure difference across the filter body along the filter candle. In this way, the thickness of the precoat is evened out even with compressible filter aids along the entire length of the filter cartridge, so that a total of less filter aid must be used to guarantee a minimum layer thickness of the precoat. The precoat filter according to the invention therefore leads to a saving in filter aids and thereby to improved filtration and quality of the filtrate withdrawn.
Gemäß einer Weiterbildung können Filterkerzen wenigstens eine Abzugstelle für Filtrat an ihrem oberen Ende und eine Abzugstelle für Filtrat an ihrem unteren Ende aufweisen, wobei die Rückführleitung derart ausgebildet ist, dass Filtrat von einer ersten Abzugstelle an eine zweite Abzugstelle rückgeführt werden kann. Insbesondere können die Filterkerzen genau eine Abzugstelle für Filtrat an ihrem oberen Ende und eine Abzugstelle für Filtrat an ihrem unteren Ende aufweisen. Die hier und im Folgenden benannten Abzugstellen münden dabei in die oben beschriebenen Filtratabläufe, wobei insbesondere jede Abzugstelle für Filtrat einer Filterkerze einem bestimmten Filtratablauf des Anschwemmfilters zugeordnet sein kann. According to a development, filter cartridges may have at least one removal point for filtrate at its upper end and a removal point for filtrate at its lower end, wherein the return line is designed such that filtrate can be recycled from a first withdrawal point to a second withdrawal point. In particular, the filter cartridges may have precisely one filtrate drain at its upper end and one filtrate drain at its lower end. The here and below named discharge points lead to the above-described filtrate sequences, wherein in particular each discharge point for filtrate a filter cartridge can be assigned to a specific Filtratablauf the precoat.
Gemäß dieser Weiterbildung kann somit ein Teil des Filtrats von einer ersten Abzugstelle der zwei oder mehr Abzugstellen der Filterkerzen an eine zweite Abzugstelle der zwei oder mehr Abzugstellen der Filterkerzen rückgeführt werden, wobei sich eine Grundströmung an Filtrat zwischen der zweiten Abzugstelle und den übrigen Abzugstellen, insbesondere zwischen der zweiten Abzugstelle und der ersten Abzugstelle ausprägt. Um eine Angleichung der Filtratströmung an die üblicherweise nach oben hin abnehmende Strömung des Unfiltrats im Filterkessel zu erzielen, kann wie bereits zuvor angedeutet die zweite Abzugstelle insbesondere am unteren Ende der Filterkerzen angeordnet sein, während die erste Abzugstelle am oberen Ende der Filterkerzen angeordnet sein kann. Dabei sind hier und im Folgenden die Begriffe am oberen/unteren Ende der Filterkerze dahingehend zu verstehen, dass die jeweilige Abzugstelle in einem oberen/unteren Bereich der Filterkerze oberhalb/unterhalb der aktiven Filterfläche, d. h. der Fläche des Filterkörpers, angeordnet ist. In dem zuvor beschriebenen Fall wird durch die Rückführung eines Teils des am oberen Ende der Filterkerze abgezogen Filtrats eine Grundströmung von Filtrat im Inneren der Filterkerzen von deren unteren Enden zu deren oberen Enden hin erzeugt, welche idealerweise einer Grundströmung von Unfiltrat im Filterkessel entspricht. According to this development, a portion of the filtrate can thus be recycled from a first withdrawal point of the two or more discharge points of the filter cartridges to a second discharge point of the two or more discharge points of the filter cartridges, with a basic flow of filtrate between the second discharge point and the other withdrawal points, in particular between the second deduction point and the first deduction point. In order to achieve an alignment of the filtrate flow to the usually upward decreasing flow of the unfiltered material in the filter vessel, as previously indicated, the second extraction point can be arranged in particular at the lower end of the filter cartridges, while the first extraction point can be arranged at the upper end of the filter cartridges. Here and in the following, the terms at the upper / lower end of the filter candle are to be understood as meaning that the respective discharge point in an upper / lower region of the filter candle above / below the active filter surface, d. H. the surface of the filter body, is arranged. In the case described above, the return of a portion of the filtrate withdrawn from the top of the filter cartridge creates a flow of filtrate within the filter cartridges from their lower ends to their upper ends, which ideally corresponds to a flow of unfiltered fluid in the filter vessel.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung können die Filterkerzen an ihrem oberen Ende in einen ersten Registerablauf münden. Ein Registerablauf für Anschwemmkerzenfilter ist beispielsweise aus der
Bei Vorsehen eines Registerablaufs kann eine gemeinsame Rückführleitung von dem Registerablauf zu dem Innenraum der Filterkerzen vorgesehen werden, um den Installationsaufwand gering zu halten. Alternativ kann für jede Gruppe von Filterkerzen, d. h. von jedem Registersammelrohr, eine separate Rückführleitung zu den Innenräumen der entsprechenden Filterkerzen der Gruppe vorgesehen werden, wobei eine individuelle Steuerung und/oder Regelung der Filtratgrundströmung in den Innenräumen der entsprechenden Filterkerzen unabhängig von den anderen Gruppen möglich wird. When providing a register flow, a common return line can be provided from the register outlet to the interior of the filter cartridges in order to minimize the installation effort. Alternatively, for each group of filter cartridges, i. H. from each register manifold, providing a separate return line to the interiors of the respective filter cartridges of the group, allowing individual control and / or regulation of the filtrate base flow in the interiors of the respective filter cartridges independently of the other groups.
In einer speziellen Weiterbildung kann für jede Rohrleitung, insbesondere für jede Filterkerze, eine separate Rückführleitung vorgesehen werden, die Filtrat aus dem Ablauf dieser Filterkerze gezielt zum Innenraum allein dieser Filterkerze rückführt. In diesem Fall lassen sich die Grunströmungen an Filtrat in jeder Filterkerze separat kontrollieren. Die letzten beiden Optionen können trotz des höheren Installationsaufwands vorteilhaft sein, wenn sich über den Querschnitt des Filterkessels keine homogene Grundströmung an Unfiltrat einstellen lässt. In a specific development, a separate return line can be provided for each pipe, in particular for each filter candle, the filtrate from the flow of this filter candle specifically returns to the interior of this filter candle alone. In this case, the green streams of filtrate in each filter candle can be controlled separately. The latter two options may be advantageous in spite of the higher installation effort, if no homogeneous basic flow of unfiltered material can be set across the cross-section of the filter vessel.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung können die Filterkerzen zusätzlich an ihrem unteren Ende in einen zweiten Registerablauf münden, sodass die Filterkerzen wenigstens über eine Abzugstelle für Filtrat an ihrem oberen Ende und eine Abzugstelle für Filtrat an ihrem unteren Ende verfügen. Dabei kann der zweite Registerablauf äquivalent zu dem ersten Registerablauf ausgebildet sein. Wie bereits zuvor beschrieben kann hierbei ein Teil des Filtrats aus dem ersten Registerablauf über eine oder mehrere Rückführleitungen zum zweiten Registerablauf und über diesen zu den Innenräumen der Filterkerzen zurückgeführt werden. Entsprechend den obigen Weiterbildungen können auch hier individuelle Rückführleitungen für Gruppen von Filterkerzen bzw. einzelne Filterkerzen vorgesehen sein. In einer speziellen Weiterbildung kann der Anschwemmfilter somit über eine Vielzahl von Filterkerzen verfügen, die genau zwei Abzugstellen an ihren gegenüberliegenden Enden besitzen, wobei die jeweiligen Abzugstellen in einen jeweiligen Registerablauf münden, welcher je nach Förderrichtung in der oder den Rückführleitungen als Ablauf oder als Einlauf für Filtrat dient. Alternativ können die Filterkerzen über eine oder mehrere weitere Abzugstellen, beispielsweise in einem mittleren Bereich der Filterkerzen verfügen, die in einen weiteren Registerablauf münden können. Besonders bei langen Filterkerzen kann ein solcher weiterer Registerablauf im Bereich der mittleren 20 % der Längsausdehnung der Filterkerzen von Vorteil sein. Die Rückführleitung kann dabei diesen mittleren Registerablauf mit dem ersten und zweiten Registerablauf verbinden, sodass ein Rückführen von Filtrat von dem oberen und dem mittleren Registerablauf zu dem unteren Registerablauf möglich ist. Mit einer solchen Anordnung kann durch das Rückführen von Filtrat von dem mittleren zu dem unteren Registerablauf ein übermäßiges Zunehmen der Filtratströmung im Inneren der Filterkerzen aufgrund der hohen Länge der Filterkerzen zumindest teilweise kompensiert werden. According to a special development, the filter cartridges may additionally open at their lower end into a second register outlet, so that the filter cartridges have at least one removal point for filtrate at its upper end and a removal point for filtrate at its lower end. In this case, the second register sequence may be formed equivalent to the first register sequence. As already described above, part of the filtrate can be used here be returned from the first register flow via one or more return lines to the second register flow and via this to the interiors of the filter cartridges. According to the above developments, individual return lines for groups of filter cartridges or individual filter cartridges can also be provided here. In a specific development of the precoat filter thus can have a plurality of filter cartridges, which have exactly two trigger points at their opposite ends, the respective trigger points open into a respective register flow, which depending on the direction in the or the return lines as a drain or as inlet for Filtrate serves. Alternatively, the filter cartridges may have one or more further draw-off points, for example in a middle region of the filter cartridges, which may lead to a further register flow. Especially with long filter cartridges, such a further register sequence in the area of the middle 20% of the longitudinal extent of the filter cartridges may be advantageous. In this case, the return line can connect this middle register sequence to the first and second register sequence, so that it is possible to return filtrate from the upper and the middle register outlet to the lower register outlet. With such an arrangement, by recirculating filtrate from the central to lower register drains, an excessive increase in filtrate flow inside the filter cartridges may be at least partially compensated for due to the high length of the filter cartridges.
Gemäß einer alternativen Weiterbildung können die Filterkerzen einen rohrförmigen Innenkörper innerhalb eines äußeren Filterkörpers aufweisen, wobei der Innenkörper an seinem einen Ende in einen Innenraum des Filterkörpers mündet und an seinem anderen Ende mit der Rückführleitung verbunden ist. Dabei kann der rohrförmige Innenkörper insbesondere als der oben beschriebene Innenkörper zum Tragen des äußeren Filterkörpers vorgesehen sein. Alternativ kann innerhalb des oben beschriebenen Innenkörpers ein weiterer rohrförmiger Innenkörper vorgesehen sein, der die erwähnte Funktion des Verbindens der Rückführleitung mit dem Innenraum des Filterkörpers erfüllt. Eine solche Anordnung ist beispielsweise bei den weiter unten beschriebenen Weiterbildungen eines Innenkörpers mit variierendem Querschnitt bzw. eines Innenkörpers mit Öffnungen in seiner Mantelfläche denkbar, wobei der weitere, rohrförmige Innenkörper im Wesentlichen als Verlängerung der Rückführleitung in den Innenraum des Filterkörpers dient. Dabei kann der rohrförmige Innenkörper mit vollständig geschlossener Mantelfläche vorgesehen sein, sodass das rückgeführte Filtrat lediglich über eine Öffnung am Ende des rohrförmigen Innenkörpers in den Innenraum des Filterkörpers eintreten kann. Alternativ können sich an dem einen Ende des Innerkörpers, beispielsweise umfänglich angeordnete, Öffnungen in dessen Mantel befinden, durch die das rückgeführte Filtrat in den Innenraum des Filterkörpers und somit in die Filtratkanäle gelangt. According to an alternative development, the filter cartridges may have a tubular inner body within an outer filter body, wherein the inner body opens at its one end into an interior of the filter body and is connected at its other end to the return line. In this case, the tubular inner body can be provided in particular as the above-described inner body for supporting the outer filter body. Alternatively, within the above-described inner body, a further tubular inner body may be provided, which fulfills the mentioned function of connecting the return line to the interior of the filter body. Such an arrangement is conceivable, for example, in the refinements of an inner body having a varying cross section or an inner body with openings in its lateral surface described below, wherein the further, tubular inner body essentially serves as an extension of the return line into the interior of the filter body. In this case, the tubular inner body can be provided with a completely closed lateral surface, so that the recycled filtrate can enter the interior of the filter body only via an opening at the end of the tubular inner body. Alternatively, at the one end of the inner body, for example circumferentially arranged, openings may be located in its jacket through which the recirculated filtrate enters the interior of the filter body and thus into the filtrate channels.
Die Mündung bzw. die Öffnungen in dem Mantel des rohförmigen Innenkörpers können derart angeordnet sein, dass sich die gewünschte Grundströmung zwischen diesen Öffnungen und der oder den Abzugstellen für Filtrat der Filterkerze ergibt. Beispielsweise können bei Vorsehen einer Abzugstelle für Filtrat am oberen Ende der Filterkerze die Öffnungen des Innenkörpers am unteren Ende der Filterkerze vorgesehen sein, sodass sich eine Grundströmung vom unteren Ende der Filterkerze bis zur Abzugstelle am oberen Ende der Filterkerze ergibt. The mouth or openings in the shell of the raw inner body can be arranged such that the desired basic flow between these openings and the or the removal points for filtrate of the filter cartridge results. For example, in providing a drainage point for filtrate at the upper end of the filter cartridge, the openings of the inner body may be provided at the lower end of the filter cartridge, so that there is a flow from the lower end of the filter cartridge to the discharge point at the upper end of the filter cartridge.
Obwohl die rohrförmigen Innenkörper für jede Filterkerze separat vorgesehen sind, können deren Enden mit lediglich einer Rückführleitung verbunden sein, die beispielsweise Filtrat aus dem oben erwähnten ersten Registerablauf in den Innenraum der Filterkerzen zurückführt. Wie oben beschrieben können aber auch rohrförmige Innenkörper einer Gruppe von Filterkerzen mit einer jeweils eigenen Rückführleitung verbunden sein und ebenso jeder rohrförmige Innenkörper einer Filterkerze mit einer separaten Rückführleitung verbunden sein. In letzterem Fall können besonders kurze Rückführleitungen vorgesehen werden. Die beschriebene Weiterbildung bewirkt somit eine Umwälzung von Filtrat innerhalb der Filterkerzen durch einen hohlen Einsatz in Form eines rohrförmigen Innenkörpers, dessen offenes Ende in den Innenraum der Filterkerze mündet. Je nach Förderrichtung in der Rückführleitung kann dieses offene Ende des rohrförmigen Innenkörpers jedoch auch als Abzugstelle fungieren, wobei die oben beschriebene Abzugstelle nun als Einlauf für das rückgeführte Filtrat dient. Eine solche Konfiguration ist beispielsweise bei Rückführen von Filtrat über einen Registerablauf am unteren Ende der Filterkerzen denkbar, wobei der Abzug von Filtrat durch den rohrförmigen Innenkörper mit Öffnung am oberen Ende der Filterkerzen erfolgt. Although the inner tubular bodies are provided separately for each filter cartridge, their ends may be connected to only one recirculation conduit which, for example, recirculates filtrate from the above-mentioned first register operation to the interior of the filter cartridges. As described above, however, tubular inner bodies of a group of filter cartridges can also be connected to their own return line and likewise each tubular inner body of a filter candle can be connected to a separate return line. In the latter case, particularly short return lines can be provided. The described development thus causes a circulation of filtrate within the filter cartridges through a hollow insert in the form of a tubular inner body, whose open end opens into the interior of the filter candle. Depending on the direction of conveyance in the return line, however, this open end of the tubular inner body can also function as a withdrawal point, the deduction point described above now serving as an inlet for the recycled filtrate. Such a configuration is conceivable, for example, when filtrate is returned via a register outlet at the lower end of the filter cartridges, the removal of filtrate taking place through the tubular inner body with an opening at the upper end of the filter cartridges.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann die Rückführleitung eine Pumpe aufweisen, die insbesondere derart ausgebildet sein kann, dass Filtrat von der ersten Abzugstelle an die zweite Abzugstelle rückgeführt werden kann. Durch Betrieb der Pumpe wird somit Filtrat entlang der Rückführleitung gefördert, wobei die Menge des pro Zeiteinheit geförderten Filtrats von der Pumpenleistung der Pumpe abhängt. Zur individuellen Beeinflussung der Filtratströmung in den Filterkerzen bzw. in Gruppen von Filterkerzen kann jede der oben angeführten Rückführleitungen eine eigene Pumpe aufweisen. Gemäß einer einfachen Weiterbildung wird jedoch nur eine Pumpe in einer gemeinsamen Rückführleitung vorgesehen, welche sich optional zu den Abzugstellen der Filterkerzen hin verzweigen kann. According to a further development, the return line can have a pump, which can be designed in particular such that filtrate can be returned from the first withdrawal point to the second removal point. By operation of the pump thus filtrate is conveyed along the return line, wherein the amount of filtrate delivered per unit time depends on the pump power of the pump. For individual influencing of the filtrate flow in the filter cartridges or in groups of filter cartridges, each of the above-mentioned return lines may have its own pump. According to a simple development, however, only one pump is provided in a common return line, which can optionally branch to the withdrawal points of the filter candles out.
Die Pumpe kann insbesondere steuer- bzw. regelbar ausgebildet sein. Dadurch kann eine Pumpleistung der Pumpe innerhalb anlagenspezifischer Grenzen variiert werden, um eine gewünschte Grundströmung von Filtrat im Innenraum der Filterkerzen zu erzeugen. Die Pumpleistung kann dabei von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung des Anschwemmfilters in Abhängigkeit von einer Grundströmung des Unfiltrats im Filterkessel vorgegeben werden, wobei letztere von der Menge an zugeführtem Unfiltrat und optional der Menge an abgezogenem Unfiltrat abhängt. Durch entsprechende Regelung der Pumpe lässt sich somit eine verbleibende Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Filtratströmung im Innenraum der Filterkerzen und der Überströmung durch Unfiltrat an der Außenfläche der Filterkerzen minimieren. The pump can be designed in particular controllable or controllable. As a result, a pump power of the pump can be varied within plant-specific limits in order to produce a desired basic flow of filtrate in the interior of the filter cartridges. The pumping capacity can be predetermined by a control and / or regulating device of the precoat filter as a function of a basic flow of the unfiltered material in the filter vessel, the latter depending on the amount of unfiltered material fed in and optionally the amount of unfiltered material withdrawn. By appropriate control of the pump can thus minimize a remaining difference in velocity between the filtrate flow in the interior of the filter cartridges and the flow through unfiltered material on the outer surface of the filter cartridges.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann eine Pumpe zum Einsatz kommen, die auch in umgekehrter Richtung betrieben werden kann. Die vorgesehene Pumpe kann somit in beide Richtungen betrieben werden. Eine Umkehrung der Förderrichtung kann vorteilhaft sein, um die Bildung von Ablagerungen im Innenraum der Filterkerzen zu vermeiden. Darüber hinaus kann bei Schaltung einer Pumpe der Art, dass Filtrat vom unteren Ende der Filterkerzen zum oberen Ende der Filterkerzen rückgeführt wird, eine zum unteren Ende der Filterkerzen hin zunehmende Strömungsgeschwindigkeit des Unfiltrats an der Außenfläche der Filterkerzen nachgebildet werden, sodass sich besonders geringe Variationen der Druckdifferenzen über die Filterschicht entlang der Längsrichtung der Filterkerzen ergeben. According to a special development, a pump can be used, which can also be operated in the reverse direction. The intended pump can thus be operated in both directions. A reversal of the conveying direction may be advantageous in order to avoid the formation of deposits in the interior of the filter cartridges. In addition, when switching a pump of the type that filtrate is recycled from the lower end of the filter cartridges to the upper end of the filter cartridges, an increasing towards the lower end of the filter candles flow rate of the unfiltered material on the outer surface of the filter cartridges are replicated, so that particularly small variations of the Give pressure differences across the filter layer along the longitudinal direction of the filter cartridges.
Um ein Lehrlaufen der Pumpe zu vermeiden, welches zu Beschädigungen der Pumpe, insbesondere beim Anfahren des Anschwemmfilters, führen könnte, kann der Anschwemmfilter weiterhin über einen optionalen Vorratsbehälter für Filtrat verfügen, welcher derart mit der Rückführleitung verbunden ist, dass aus diesem durch Betrieb der Pumpe Filtrat entnommen werden kann. Der Vorratsbehälter erfüllt dabei eine Pufferfunktion für Filtrat, welches zum Rückführen benötigt wird. In order to avoid a training course of the pump, which could lead to damage to the pump, especially when starting the precoat, the precoat may also have an optional storage tank for filtrate, which is so connected to the return line, that from this by operation of the pump Filtrate can be removed. The reservoir fulfills a buffer function for filtrate, which is required for recycling.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann der Anschwemmfilter weiterhin eine Bypassleitung für Unfiltrat umfassen. Eine Bypassleitung zum Ausleiten von Unfiltrat aus dem Unfiltratraum des Filterkessels ist beispielsweise aus der
Bei Ausbildung einer Grundströmung von Unfiltrat im Filterkessel lässt sich die Variation von Druckdifferenzen entlang der Längsachse der Filterkerzen durch die oben beschriebene Rückführung eines Teils des Filtrats besonders vorteilhaft reduzieren, da sowohl dem Unfiltrat als auch dem Filtrat eine Grundströmung gegeben wird, welche vorteilhaft mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit ausgebildet sein kann. Die Reduzierung der Variation der Druckdifferenzen ermöglicht dabei eine Vergleichmäßigung der Anschwemmschicht bzw. des Filterkuchens auf der Außenfläche der Filterkerzen bei der Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden sowohl im Hinblick auf die Dicke der Anschwemmschicht als auch auf die Homogenisierung der Partikelgrößen in der Anschwemmschicht. Dies ist insbesondere bei Verwendung von kompressiblen Filterhilfsmitteln, beispielsweise von Zellstoffen oder Zellulosen, insbesondere Viskose, von Vorteil, die aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts zu einer besonders ungleichmäßigen Anschwemmung an Filterkerzen neigen. Durch eine Homogenisierung bzgl. der Dicke der Anschwemmschicht entlang der Länge der Filterkerze kann der Anschwemmfilter mit einer geringeren mittleren Dicke der Anschwemmschicht im Verglich zu herkömmlichen Anschwemmfiltern betrieben werden. Dadurch kann einerseits Filterhilfsmittel eingespart werden und andererseits eine höhere Standzeit des Anschwemmfilters erzielt werden. When a base flow of unfiltered material is formed in the filter vessel, the variation of pressure differences along the longitudinal axis of the filter cartridges can be particularly advantageously reduced by recycling part of the filtrate as described above, since both the non-filtrate and the filtrate are given a basic flow which advantageously has the same flow velocity can be trained. The reduction in the variation of the pressure differences makes it possible to even out the precoat layer or the filter cake on the outer surface of the filter cartridges in the filtration and / or stabilization of fluids both with regard to the thickness of the precoat layer and to the homogenization of the particle sizes in the precoat layer. This is particularly advantageous when using compressible filter aids, for example of celluloses or celluloses, in particular viscose, which, due to their low specific weight, tend to have a particularly uneven deposit of filter cartridges. By homogenization with respect to the thickness of the precoat layer along the length of the filter cartridge, the precoat filter can be operated with a smaller average thickness of the precoat layer in comparison to conventional precoat filters. As a result, on the one hand filter aids can be saved and on the other hand a longer service life of the precoat filter can be achieved.
Zusätzlich zu den oben genannten Weiterbildungen können der Filterkörper und/oder der Innenkörper der Filterkerzen derart ausgebildet sein, dass einer Filtratströmung in einem Filtratkanal der Filterkerze bei Betrieb der Filterkerze ein Strömungsprofil gegeben wird, das eine Vergleichmäßigung der Anschwemmung eines Filterhilfsmittels an einer äußeren Fläche des Filterkörpers bewirkt. Unter einer Vergleichmäßigung der Anschwemmung des Filterhilfsmittels ist hier und im Folgenden eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Dicke der Anschwemmschicht im Vergleich zur herkömmlichen Filterkerze mit konstantem Querschnitt des Filtratkanals und vollständig geschlossenem Innenkörper zu verstehen. Dabei kann der Querschnitt des oder der zwischen dem Filterkörper und dem Innenkörper gebildeten Filtratkanälen durch gezielte Ausformung des Querschnitts des Filterkörpers und/oder des Innenkörpers beeinflusst werden. Insbesondere können der Filterkörper und/oder der Innenkörper derart ausgebildet werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Filtrats und/oder die Volumenstrombilanz über den Filterkörper und/oder die Druckverluste bei Durchtritt durch den Filterkörper bzw. die Sogwirkung der Filtratströmung auf das Unfiltrat entlang der Längsachse der Filterkerzen ausgeglichen werden. In einem speziellen Fall können der Filterkörper und/oder der Innenkörper derart ausgebildet sein, dass sich ein im Wesentlichen konstantes Strömungsprofil des Filtrats im gebildeten Filtratkanal ergibt. Dieses im Wesentlichen konstante Strömungsprofil kann dabei die oben beschriebene Grundströmung des Filtrats aufgrund einer Rückführung eines Teils des Filtrats zum Innenraum der Filterkerzen umfassen. Hierbei umfasst der Begriff „im Wesentlichen“ die betriebsbedingten Schwankungen der Filtration der Filterkerze. Alternativ kann das Strömungsprofil der Filtratströmung dem Strömungsprofil des Unfiltrats entlang der Längsachse der Filterkerze angeglichen werden. Insbesondere kann durch geeignete Ausbildung des Filterkörpers und/oder des Innenkörpers ein Entstehen von Stagnationspunkten in der Filtratströmung verhindert werden. In addition to the above-mentioned developments of the filter body and / or the inner body of the filter cartridges may be formed such that a filtrate flow in a filtrate channel of the filter cartridge during operation of the filter cartridge is given a flow profile, which causes a homogenization of the alluvium of a filter aid to an outer surface of the filter body. A homogenization of the alluvium of the filter aid is to be understood here and below as an improvement in the uniformity of the thickness of the precoat layer in comparison with the conventional filter cartridge having a constant cross section of the filtrate channel and a completely closed inner body. In this case, the cross section of the or the filtrate channels formed between the filter body and the inner body can be influenced by targeted shaping of the cross section of the filter body and / or the inner body. In particular, the filter body and / or the inner body can be formed such that the flow rate of the filtrate and / or the volumetric flow balance over the filter body and / or the pressure losses when passing through the filter body or the suction effect of the filtrate flow on the unfiltered material along the longitudinal axis of the filter cartridges be compensated. In a specific case, the filter body and / or the inner body may be formed such that a substantially constant flow profile of the filtrate results in the filtrate channel formed. This substantially constant flow profile may include the above-described basic flow of the filtrate due to a return of a portion of the filtrate to the interior of the filter cartridges. Here, the term "substantially" includes the operational fluctuations in the filtration of the filter candle. Alternatively, the flow profile of the filtrate flow can be adjusted to the flow profile of the non-filtrate along the longitudinal axis of the filter cartridge. In particular, the formation of stagnation points in the filtrate flow can be prevented by suitable design of the filter body and / or of the inner body.
Um das gewünschte Strömungsprofil der Filtratströmung in dem Filtratkanal zu erzielen, kann insbesondere die Form des Filterkörpers und/oder des Innenkörpers entlang der Längsachse der Filterkerze variieren, um einen für den erforderlichen Volumenfluss benötigten Querschnitt des Filtratkanals zu realisieren. Beispielsweise können der Filterkörper und/oder der Innenkörper derart ausgebildet sein, dass sich ein Querschnitt des Filtratkanals zu einem Filtratablauf der Filterkerze hin erweitert. Dadurch kann einer Zunahme des entlang der Filterkerze zum Filtratablauf hin zu transportierenden Filtratvolumens Rechnung getragen werden, sodass eine Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit des Filtrats aufgrund der Zunahme des zu transportierenden Volumens reduziert oder vermieden werden kann. Im idealen Fall kann ein konstantes Strömungsprofil des Filtrats bzw. ein nach oben hin abnehmendes Strömungsprofil des Filtrats erzielt werden. In order to achieve the desired flow profile of the filtrate flow in the filtrate channel, in particular the shape of the filter body and / or of the inner body along the longitudinal axis of the filter candle can vary in order to realize a required for the required volume flow cross-section of the filtrate channel. For example, the filter body and / or the inner body may be formed such that a cross section of the filtrate channel widens toward a filtrate outlet of the filter candle. As a result, an increase in the filtrate volume to be transported along the filter cartridge to the filtrate outlet can be taken into account, so that an increase in the flow rate of the filtrate due to the increase in the volume to be transported can be reduced or avoided. In the ideal case, a constant flow profile of the filtrate or an upward decreasing flow profile of the filtrate can be achieved.
Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann der Innenkörper derart ausgebildet sein, dass sich sein Querschnitt zu dem Filtratablauf hin verjüngt und/oder der Filterkörper kann derart ausgebildet sein, dass sich sein Querschnitt zu dem Filtratablauf hin erweitert. Die genaue Form des Innenkörpers und/oder des Filterkörpers, und damit des Filtratkanals, kann mittels hydrodynamischer Berechnungen derart bestimmt werden, dass sich in Kombination mit der oben beschriebenen Grundströmung ein gewünschtes Strömungsprofil der Filtratströmung bei einem vorgegebenen Strömungsprofil der Überströmung mit Unfiltrat ergibt. Beispielsweise kann der Innenkörper zumindest teilweise als sich zu dem Filtratablauf hin verjüngender elliptischer Paraboloid ausgebildet sein und/oder der Filterkörper kann zumindest teilweise als sich zu dem Filtratablauf hin erweiternder Konus ausgebildet sein. According to a special development, the inner body can be designed such that its cross-section tapers towards the filtrate outlet and / or the filter body can be designed such that its cross-section widens towards the filtrate outlet. The exact shape of the inner body and / or the filter body, and thus of the filtrate, can be determined by hydrodynamic calculations such that in combination with the basic flow described above, a desired flow profile of the filtrate flow at a given flow profile of the overflow with unfiltered. For example, the inner body may be at least partially formed as an elliptical paraboloid tapering towards the filtrate outlet and / or the filter body may be at least partially formed as a cone widening towards the filtrate outlet.
Alternativ oder zusätzlich kann der Innenkörper mit umfänglich an seinem Mantel vorgesehenen Aussparungen versehen werden, durch die das Filtrat in einen Innenraum des Innenkörpers geleitet wird, aus dem es über wenigstens einen Filtratablauf abgezogen werden kann. In einem solchen Innenraum des Innenkörpers kann dabei der zuvor beschriebene weitere rohrförmige Innenkörper zum Rückführen eines Teils des Filtrats vorgesehen werden. Durch Vorsehen von umfänglich angeordneten Öffnungen an zwei oder mehr Stellen entlang der Längsachse der Filterkerze kann dem Filtrat im Filtratkanal die gewünschte Strömung aufgeprägt werden. Daher können eine Anzahl und/oder Größe der Öffnungen derart entlang der Längsachse des Innenkörpers variieren, dass das die Anschwemmung vergleichmäßigende Strömungsprofil in dem Filtratkanal gebildet wird. Durch Variation der Anzahl und/oder Größe und/oder Form der Öffnungen kann die Menge des durch die Öffnungen durch den Innenraum eintretenden Filtrats gezielt beeinflusst werden. Als Öffnungen sind beispielsweise Schlitze, Ellipsen, Kreise, Rechtecke, usw. denkbar. In dem an wenigstens zwei Stellen des Mantels des Innenkörpers entsprechend viele bzw. große Öffnungen vorgesehen werden, kann der Ablauf von Filtrat aus dem Filtratkanal in den Innenraum des Innenkörpers derart gesteuert werden, dass sich das Strömungsprofil im Filtratkanal an das Strömungsprofil der Überströmung durch Unfiltrat annähert. Auf diese Weise kann eine Vergleichmäßigung des Filterkuchens auf der Außenfläche des Filterkörpers erzielt werden. Gemäß einer speziellen Weiterbildung kann die Gesamtfläche der Öffnungen an einer Stelle entlang der Längsachse des Innenkörpers umso größer sein, je weiter die Stelle von dem wenigstens einen Filtratablauf entfernt ist. Dadurch lassen sich Stagnationspunkte im Strömungsprofil der Filtrationsströmung an den besonders weit von dem Filtratablauf entfernen Stellen vermeiden. Alternatively or additionally, the inner body can be provided with recesses provided circumferentially on its jacket, through which the filtrate is passed into an inner space of the inner body, from which it can be withdrawn via at least one Filtratablauf. In such an inner space of the inner body can be provided for returning a portion of the filtrate, the previously described further tubular inner body. By providing circumferentially arranged openings at two or more locations along the longitudinal axis of the filter cartridge, the desired flow can be impressed on the filtrate in the filtrate channel. Therefore, a number and / or size of the openings may vary along the longitudinal axis of the inner body such that the flow pattern that compares the alluvium in the filtrate channel is formed. By varying the number and / or size and / or shape of the openings, the amount of filtrate entering through the openings through the openings can be specifically influenced. For example, slits, ellipses, circles, rectangles, etc. are conceivable as openings. In which correspondingly many or large openings are provided at at least two points of the shell of the inner body, the outflow of filtrate from the filtrate channel into the interior of the inner body can be controlled such that the flow profile in the filtrate channel approaches the flow profile of the overflow through unfiltrate , In this way, a homogenization of the filter cake on the outer surface of the filter body can be achieved. According to a specific development, the further the location is removed from the at least one filtrate outlet, the greater the total area of the openings at a location along the longitudinal axis of the inner body. As a result, stagnation points in the flow profile of the filtration flow can be avoided at the points which are far away from the filtrate drain.
Auch eine Kombination von variierendem Querschnitt und lokal vorgesehenen Öffnungen im Innenkörper ist denkbar. Der mit Öffnungen versehene Innenkörper muss zur Ausbildung eines inneren Filtratstroms zumindest teilweise hohl ausgebildet werden, wobei wie oben beschrieben ein weiterer rohrförmiger Innenkörper zum teilweisen Rückführen von Filtrat zu dem Filtratkanal innerhalb dieses Hohlraums des Innenkörpers vorgesehen werden kann. A combination of varying cross section and locally provided openings in the inner body is conceivable. The apertured inner body must be at least partially hollowed to form an inner filtrate stream, and as described above another tubular inner body may be provided for partially returning filtrate to the filtrate channel within that cavity of the inner body.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Filterkerze für Anschwemmfilter zur Filtration und / oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, mit einem Filterkörper, einem im Innenraum des Filterkörpers angeordneten hohlen Innenkörper und wenigstens einem zwischen dem Filterkörper und dem Innenkörper gebildeten Filtratkanal zur Verfügung, wobei der Innenkörper derart ausgebildet ist, dass Filtrat über einen Filtrateinlass der Filterkerze durch den hohlen Innenkörper in den Filtratkanal rückgeführt werden kann, und wobei der Filtratkanal mit wenigstens einer Auslassöffnung für Filtrat der Filterkerze verbunden ist. The present invention also provides a filter candle for precoat filters for the filtration and / or stabilization of fluids, in particular of beer, with a filter body, a arranged inside the filter body hollow inner body and at least one formed between the filter body and the inner body Filtratkanal available, the Inner body is formed such that filtrate can be recycled through a filtrate inlet of the filter cartridge through the hollow inner body in the filtrate channel, and wherein the filtrate channel is connected to at least one outlet opening for filtrate of the filter cartridge.
Hierbei können dieselben Variationen und Weiterbildungen, die für Filterkerzen oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Anschwemmfilter beschrieben wurden, auch auf die Filterkerze für Anschwemmfilter angewendet werden. Insbesondere kann der hohle Innenkörper über eine Öffnung an einem Ende des Innenkörpers und/oder eine Vielzahl von umfänglich an diesem Ende des Mantels des Innenkörpers angeordneten Öffnungen in den Innenraum des Filterkörpers münden. Das gegenüberliegende Ende des Innenkörpers kann weiterhin derart ausgebildet sein, dass es mit einer Rückführleitung für Filtrat verbunden werden kann. Der oder die zwischen Filterkörper und Innenkörper ausgebildeten Filtratkanäle können sich wie oben beschrieben durch geeignetes Ausbilden des Filterkörpers und/oder Innenkörpers zu der Auslassöffnung hin erweitern. Auch ist ein Innenkörper mit an zwei oder mehr Stellen umfänglich angeordneten Öffnungen denkbar, wobei der den Filtrateinlass verlängernde hohle Innenkörper als weiterer Innenkörper innerhalb jenes äußeren Innenkörpers angeordnet ist. In diesem Fall ist die Auslassöffnung der Filterkerze mit dem zwischen äußerem Innenkörper und hohlem Innenkörper gebildeten inneren Filtratkanal verbunden. Der Filtrateinlass und die Auslassöffnung für Filtrat entsprechen hier den oben beschriebenen Abzugstellen für Filtrat. Der hohle Innenkörper bildet sozusagen eine Verlängerung des Filtrateinlasses in den Innenraum des Filterkörpers hinein, sodass sich die Öffnung(en) des hohlen Innenkörpers und wenigstens eine Auslassöffnung der Filterkerze an gegenüberliegenden Enden der Filterkerze befinden. Bei langen Filterkerzen sind auch hier eine oder mehrere zusätzliche Auslassöffnungen im Bereich der mittleren 20% der Längsausdehnung der Filterkerze denkbar, die in Form eines Registerablaufs zum Abzug des Filtrats dienen können. Here, the same variations and developments that have been described for filter cartridges above in connection with the Anschwemmfilter invention, also be applied to the filter candle for precoat. In particular, the hollow inner body can open into the interior of the filter body via an opening at one end of the inner body and / or a multiplicity of openings arranged circumferentially at this end of the jacket of the inner body. The opposite end of the inner body may be further configured such that it can be connected to a return line for filtrate. The one or more filtrate channels formed between the filter body and the inner body can expand as described above by suitably forming the filter body and / or inner body towards the outlet opening. Also, an inner body with two or more locations circumferentially arranged openings is conceivable, wherein the filtrate inlet extending hollow inner body is arranged as a further inner body within that outer inner body. In this case, the outlet opening of the filter cartridge is connected to the inner filtrate channel formed between the outer inner body and the hollow inner body. The filtrate inlet and the filtrate outlet port here correspond to the filtrate drainage points described above. The hollow inner body forms, as it were, an extension of the filtrate inlet into the interior of the filter body, so that the opening (s) of the hollow inner body and at least one outlet opening of the filter candle are located at opposite ends of the filter candle. In the case of long filter candles, here too one or more additional outlet openings are conceivable in the region of the middle 20% of the longitudinal extent of the filter candle, which can serve to withdraw the filtrate in the form of a register outlet.
Die oben genannten Aufgaben werden auch durch ein Verfahren zur Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, mit einem Anschwemmfilter, der einen Filterkessel mit mindestens einem Zulauf für Unfiltrat, einen Unfiltratraum, mehrere in dem Unfiltratraum angeordneten Filterkerzen und mindestens einen Ablauf für Filtrat aufweist, gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:
Anschwemmen von Filterhilfsmittel an einer Außenfläche der Filterkerzen, Erzeugen einer Anschwemmschicht auf der Außenfläche und Leiten von Unfiltrat über die Anschwemmschicht, wobei das Filtrat erzeugt wird, wobei ein Teil des Filtrats von dem mindestens einen Ablauf über eine Rückführleitung zu einem Innenraum der Filterkerzen zurückgeführt wird. The abovementioned objects are also achieved by a process for filtration and / or stabilization of fluids, in particular beer, with a precoat filter comprising a filter vessel with at least one feed for unfiltered material, a non-filtrate space, a plurality of filter cartridges arranged in the non-filtrate space and at least one outlet for Filtrate, comprising the following steps:
Flooding filter aid on an outer surface of the filter cartridges, forming a precoat layer on the outer surface and passing unfiltrate over the precoat layer, wherein the filtrate is generated, wherein a portion of the filtrate is returned from the at least one effluent via a recycle line to an interior of the filter cartridges.
Hierbei können dieselben Variationen und Weiterbildungen, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Anschwemmfilter beschrieben wurden, auch auf das Verfahren zur Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden angewendet werden. Insbesondere können die Filterkerzen über eine, zwei oder mehr Abzugstellen für Filtrat verfügen, welche in entsprechende Abläufe für Filtrat münden, wobei eine oder mehrere Rückführleitungen eine oder mehrere Abzugstellen mit einer oder mehreren weiteren Abzugstellen verbinden, sodass Filtrat gezielt von der einen oder mehreren Abzugstellen zu den einen oder mehreren weiteren Abzugstellen rückgeführt werden kann. Insbesondere kann ein Teil des Filtrats von einer ersten Abzugstelle für Filtrat der Filterkerzen zu einer zweiten Abzugstelle für Filtrat der Filterkerzen rückgeführt werden. Dabei kann die erste Abzugstelle für Filtrat am oberen Ende der Filterkerzen angeordnet sein, während die zweite Abzugstelle für Filtrat am unteren Ende der Filterkerzen angeordnet ist. Durch Rückführen eines Teil des Filtrats wird daher eine Grundströmung vom unteren Ende der Filterkerzen zum oberen Ende der Filterkerzen im Innenraum der Filterkerzen erzeugt, welche zu einer Vergleichmäßigung der Anschwemmschicht entlang der Längsachse der Filterkerzen führt. Here, the same variations and developments described above in connection with the precoat filter according to the invention can also be applied to the process for the filtration and / or stabilization of fluids. In particular, the filter cartridges may have one, two or more filtrate drains, which open into corresponding filtrate drains, with one or more return drains connecting one or more drains to one or more drains so that filtrate can be selectively directed from one or more drains the one or more other deduction points can be returned. In particular, part of the filtrate may be recycled from a first filtrate removal point of the filter cartridges to a second filtrate removal point of the filter cartridges. In this case, the first removal point for filtrate can be arranged at the upper end of the filter cartridges, while the second removal point for filtrate is arranged at the lower end of the filter cartridges. By returning a portion of the filtrate, therefore, a base flow is produced from the lower end of the filter cartridges to the upper end of the filter cartridges in the interior of the filter cartridges, which leads to a homogenization of the precoat layer along the longitudinal axis of the filter cartridges.
Der Prozess der Filtration und/oder Stabilisierung erfolgt dabei wie im Stand der Technik an sich bekannt und wird daher hier nicht im Einzelnen erläutert. In einem sog. Voranschwemmvorgang, bei dem in den Unfiltratraum ein Vormedium, beispielsweise aus Wasser und Filterhilfsmittel, eingeleitet wird, wird eine Anschwemmschicht durch Anschwemmung von Filterhilfsmittel an der Außenfläche der Filterkerzen erzeugt. Anschließend wird das Vormedium durch das zu filtrierende Unfiltrat verdrängt, sodass der eigentliche Filtrationsvorgang einsetzt. Während des Filtrationsprozesses wird dabei der Großteil des Unfiltrats durch die Filterkerzen geleitet, während nur ein kleiner Unfiltratstrom aufrecht erhalten wird, der für eine gleichmäßige Strömung des Unfiltrats im Unfiltratraum sorgt. Nach dem Filtrationsvorgang wird der Filterinhalt durch ein Nachmedium ausgeschoben, um eine Reinigung des Anschwemmfilters, beispielsweise durch Rückspülen zu ermöglichen. Dieses Rückspülen kann hierbei insbesondere unter Verwendung der Rückführleitung erfolgen, indem beispielsweise Filtrat sowohl über die Rückführleitung als auch über den Filtratablauf in den Innenraum der Filterkerzen zurückgeführt wird. The process of filtration and / or stabilization takes place as known per se in the prior art and is therefore not explained in detail here. In a so-called. Voranschwemmvorgang in which in the Unfiltratraum a Vormedium, for example, water and filter aid, is introduced, a precoat is generated by alluviation of filter aid on the outer surface of the filter cartridges. Subsequently, the pre-medium is displaced by the unfiltrate to be filtered, so that the actual filtration process begins. During the filtration process, the majority of the unfiltrate is passed through the filter cartridges, while only a small Unfiltratstrom upright is obtained, which ensures a uniform flow of the unfiltrate in Unfiltratraum. After the filtration process, the filter contents are expelled through a Nachmedium to allow cleaning of the precoat, for example by backwashing. This backwashing can in this case be carried out, in particular, by using the return line, for example by recycling filtrate both via the return line and via the filtrate outlet into the interior of the filter cartridges.
Gemäß einer Weiterbildung kann wie bereits zuvor beschrieben ein Teil des Filtrats über einen innerhalb eines äußeren Filterkörpers der Filterkerzen angeordneten, rohrförmigen Innenkörper in den Innenraum der Filterkerzen rückgeführt werden. Wie oben beschrieben ist dabei ein Ende des rohrförmigen Innenkörpers mit der Rückführleitung verwunden, während das andere Ende des rohrförmigen Innenkörpers eine oder mehrere Öffnungen aufweist, die in den Innenraum der Filterkerzen münden. Somit kann auf einfachem Wege eine Umwälzung von Filtrat in den Filterkerzen erzielt werden. Dabei können die oben beschriebenen Weiterbildungen mit einem oder mehreren Registerabläufen und/oder Gruppen von Filterkerzen zur Anwendung kommen. According to a development, as already described above, part of the filtrate can be returned to the interior of the filter cartridges via a tubular inner body arranged inside an outer filter body of the filter cartridges. As described above, while one end of the tubular inner body is wound with the return line, while the other end of the tubular inner body has one or more openings, which open into the interior of the filter cartridges. Thus, a circulation of filtrate in the filter candles can be achieved in a simple way. The developments described above can be used with one or more register drains and / or groups of filter candles.
Wie oben beschrieben kann ein Volumenstrom des rückgeführten Filtrats über eine regelbare Pumpe steuer- und/oder regelbar sein. Dabei kann die Pumpleistung der Pumpe derart eingestellt werden, dass die erzeugte Grundströmung von Filtrat einer Grundströmung von Unfiltrat in einer Überströmung der äußeren Fläche des Filterkörpers entspricht oder zumindest angenähert wird. Durch diese Annäherung reduziert sich eine Variation der Druckdifferenzen über den Filterkörper entlang der Längsachse der Filterkerzen, sodass es zu einer gleichmäßigeren Anschwemmung von Filterhilfsmitteln kommt. As described above, a volume flow of the recirculated filtrate via a controllable pump can be controlled and / or regulated. In this case, the pumping capacity of the pump can be adjusted such that the generated basic flow of filtrate corresponds to a basic flow of unfiltered material in an overflow of the outer surface of the filter body or at least is approximated. This approach reduces a variation of the pressure differences across the filter body along the longitudinal axis of the filter cartridges, resulting in a more uniform alluvium of filter aids.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin das Umkehren der Strömungsrichtung in der Rückführleitung umfassen, so wie es bereits zuvor beschrieben wurde. Mittels geeigneter Pumpen kann die Strömungsrichtung in der Rückführleitung umgekehrt werden, um beispielsweise Ablagerungen im Innenraum der Filterkerzen auszuspülen. Durch Umkehren der Strömungsrichtung in der Rückführleitung kann auch einer potentiell umgekehrten Grundströmung des Unfiltrats im Filterkessel Rechnung getragen werden. According to a further development, the method according to the invention can furthermore comprise the reversal of the flow direction in the return line, as already described above. By means of suitable pumps, the flow direction in the return line can be reversed, for example, to rinse out deposits in the interior of the filter cartridges. By reversing the flow direction in the return line, a potentially reversed basic flow of the unfiltered material in the filter vessel can also be taken into account.
Bei allen zuvor beschriebenen Weiterbildungen kann das Filterhilfsmittel ein kompressibles Filterhilfsmittel wie Zellstoff oder Zellulose, insbesondere Viskose umfassen oder sein. Die zunehmend verwendeten kompressiblen Filterhilfsmittel unterscheiden sich von der herkömmlich verwendeten Kieselgur in Dichte und Partikelgrößenverteilung sowie Sinkverhalten bzw. Auftrieb. Dies führt bei herkömmlichen Anschwemmfiltern bzw. Filterkerzen zu Problemen in der Anschwemmung und zu ungleichmäßig stark ausgeprägten Filterkuchen entlang der Kerzen. Mit den hier beschriebenen Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anschwemmfilter bzw. unter Verwendung der beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren können auch kompressible Filterhilfsmittel wie Zellstoff oder Zellulose, insbesondere Viskose, zur Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden, insbesondere von Bier, eingesetzt werden, ohne dass es zu stark ungleichmäßig ausgeprägten Anschwemmschichten käme. Durch Rückführung eines Teils des Filtrats können darüber hinaus zur Verstopfung neigende Medien, zu welchen auch die Fasern von kompressiblen Filterhilfsmitteln zählen, ausgespült werden. Die Reinigung und das Verhindern eines Verstopfens in den ansonsten schlecht durchströmten Bereichen der Filterkerzen kann so positiv beeinflusst werden. In all the developments described above, the filter aid can comprise or be a compressible filter aid such as cellulose or cellulose, in particular viscose. The increasingly used compressible filter aids differ from the conventionally used kieselguhr in density and particle size distribution and sinking or buoyancy. This leads in conventional precoat filters or filter candles to problems in the alluvium and unevenly strong filter cake along the candles. Compressible filter aids such as cellulose or cellulose, in particular viscose, for the filtration and / or stabilization of fluids, in particular of beer, can also be used with the developments of the precoat filters according to the invention or using the described method according to the invention, without being too uneven pronounced precoat layers would come. By recycling a portion of the filtrate, moreover, clogging-prone media, including the fibers of compressible filter aids, can be flushed out. The cleaning and preventing clogging in the otherwise poorly perfused areas of the filter cartridges can be positively influenced.
Die oben beschriebenen Anschwemmfilter und Verfahren zur Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden ermöglichen eine Vergleichmäßigung der Anschwemmschicht bzw. des Filterkuchens auf der Außenfläche der Filterkerzen bei der Filtration und/oder Stabilisierung von Fluiden sowohl im Hinblick auf die Dicke der Anschwemmschicht als auch auf die Homogenisierung der Partikelgrößen in der Anschwemmschicht. Aufgrund der speziellen Ausbildung der Anschwemmfilter bzw. Filterkerzen können diese auch mit kompressiblen Filterhilfsmitteln, beispielsweise mit wie Zellstoff oder Zellulose, insbesondere Viskose, eingesetzt werden, was mit bisher bekannten Filterkerzen und Anschwemmfiltern nicht zuverlässig möglich war. Da durch die spezielle Ausbildung des Anschwemmfilters bzw. der Filterkerze eine homogene Anschwemmschicht entlang der gesamten Länge der Filterkerze erreicht werden kann, kann der Anschwemmfilter mit einer geringeren mittleren Dicke der Anschwemmschicht im Vergleich zu herkömmlichen Anschwemmfiltern betrieben werden. Dadurch kann einerseits Filterhilfsmittel eingespart werden und andererseits eine höhere Standzeit des Anschwemmfilters erzielt werden. The precoat filters and methods for filtration and / or stabilization of fluids described above make it possible to even out the precoat layer or the filter cake on the outer surface of the filter cartridges in the filtration and / or stabilization of fluids both with regard to the thickness of the precoat layer and on the homogenization the particle sizes in the precoat layer. Due to the special design of precoat or filter cartridges they can be used with compressible filter aids, such as cellulose or cellulose, in particular viscose, which was not reliably possible with previously known filter cartridges and precoat filters. Since a homogeneous precoat layer along the entire length of the filter candle can be achieved by the special design of the precoat filter or the filter cartridge, the precoat filter can be operated with a lower average thickness of the precoat compared to conventional precoat filters. As a result, on the one hand filter aids can be saved and on the other hand a longer service life of the precoat filter can be achieved.
Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können. Further features and exemplary embodiments and advantages of the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings. It is understood that the embodiments do not exhaust the scope of the present invention. It is further understood that some or all of the features described below may be combined with each other in other ways.
Im Folgenden sind gleiche oder gleichartige Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird aus Gründen der Klarheit verzichtet. Zudem versteht sich, dass in den folgenden Ausführungsformen einige oder alle Elemente durch gleichartige, im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen beschriebene Elemente ersetzt oder kombiniert werden können. Hereinafter, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals. A repeated description of these elements is omitted for the sake of clarity. In addition, it should be understood that in the following embodiments, some or all of the elements may be replaced or combined with similar elements described in connection with other embodiments.
Die Zufuhr von Unfiltrat über den Zulauf
Um ein Aufstauen des überschüssigen Unfiltrats im oberen Bereich des Filterkessels
In dem hier dargestellten Beispiel ist der Draht
Die Abstandshalter
In einer herkömmlichen Filterkerze wird durch den Innenkörper
In der hier dargestellten Weiterbildung der Filterkerzen mündet das obere Ende der Filterkerze in ein Kopfstück
Wie bereits zuvor beschrieben, hat die hier dargestellte herkömmliche Filterkerze den Nachteil, dass der Querschnitt des oder der Filtratkanäle
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch gezieltes Einwirken auf das Strömungsprofil des Filtrats in dem oder den Filtratkanälen, wobei durch Umwälzen von Filtrat in der Filterkerze eine Grundströmung in den Filtratkanälen erzeugt wird, durch die das Strömungsprofil des Filtrats an das Strömungsprofil der Überströmung durch Unfiltrat angenähert wird. Insbesondere werden durch diese Grundströmung Stagnationspunkte innerhalb der Filterkerzen beseitigt und die relative Differenz zwischen Filtratströmung und Unfiltratströmung reduziert. The present invention solves this problem by targeted action on the flow profile of the filtrate in the filtrate channels or channels, wherein by circulating filtrate in the filter cartridge, a basic flow is generated in the filtrate through which approximates the flow profile of the filtrate to the flow profile of the overflow through unfiltered becomes. In particular, this basic flow eliminates stagnation points within the filter cartridges and reduces the relative difference between filtrate flow and unfiltrate flow.
Zentrales Element der hier gezeigten Ausführungen eines Anschwemmfilters ist der bereits aus
Dabei wir dem Unfiltrat der zu filtrierenden Flüssigkeit, beispielsweise Bier, aus einer Dosiereinrichtung
Bei der hier dargestellten Weiterbildung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl von Filterkerzen
Prinzipiell kann jeder der hier gezeigten Registerabläufe
Der nicht über die Rückführleitung
Hierbei kann durch Betrieb der gezeigten Rückführanordnung im Gegenuhrzeigersinn der Vorteil erzielt werden, dass in diesem Fall der konstanten Grundströmung an Filtrat ein zum unteren Ablauf der Filterkerzen
Um ein Lehrlaufen der Pumpe
Zwischen dem Innenkörper
Erfindungsgemäß wird bei Betrieb der Filterkerze ein Teil des über die Abzugstelle
Das Regelventil
Die beschriebenen Weiterbildungen zum teilweisen Rückführen von Filtrat erzeugen somit eine endliche Grundströmung an Filtrat in den Filtratkanälen der Filterkerzen, welche bzgl. des Betrags ihrer Geschwindigkeit der Grundströmung an Unfiltrat an den Außenflächen der Filterkerzen angenähert werden kann. Dies ist besonders bei dem Twin-Flow-System der Anmelderin von Vorteil, bei dem über die in
Durch Vergleichmäßigung der Anschwemmschicht kann eine mittlere Dicke der Anschwemmschicht reduziert werden, ohne eine wirkungsvolle Filtration zu gefährden, wodurch Filterhilfsmittel eingespart werden kann und zudem die Standzeit des Anschwemmfilters verlängert werden kann. Darüber hinaus können insbesondere kompressible Filterhilfsmittel zum Einsatz kommen, welche sich in jüngster Zeit bei der Filtration flüssiger Lebensmittel als vorteilhaft gegenüber der herkömmlichen Kieselgur gezeigt haben. By equalizing the precoat layer, an average thickness of the precoat layer can be reduced without endangering effective filtration, whereby filter aid can be saved and, in addition, the service life of the precoat filter can be extended. In addition, in particular compressible filter aids can be used, which have been shown in recent times in the filtration of liquid foods as advantageous over the conventional diatomaceous earth.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1243300 B1 [0006, 0026, 0030] EP 1243300 B1 [0006, 0026, 0030]
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