DE102018218440A1 - Membrane filter system and method for regulating the same - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden, insbesondere von Bier, mit einer ersten, unabhängig steuerbaren und/oder regelbaren Filtrationseinheit mit wenigstens einem Membranfiltermodul, einer zweiten, unabhängig steuerbaren und/oder regelbaren Filtrationseinheit mit wenigstens einem Membranfiltermodul und wenigstens einer Regeleinheit zur Verfügung, wobei die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, eine Belegung der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der ersten Filtrationseinheit adaptiv zu regeln.The present invention provides a device for the filtration of fluids, in particular beer, with a first, independently controllable and / or regulatable filtration unit with at least one membrane filter module, a second, independently controllable and / or regulatable filtration unit with at least one membrane filter module and at least one control unit Available, the control unit being designed to adaptively control an occupancy of the second filtration unit as a function of at least one process parameter of a filtration with the first filtration unit.
Description
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranfilteranlage zur Filterung von Bier sowie ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer solchen Membranfilteranlage.The present invention relates to a membrane filter system for filtering beer and a method for controlling and / or regulating such a membrane filter system.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Herstellung von Bier wird nach der Gärung/Reifung das Bier filtriert, insbesondere um Hefe aus dem Bier zu entfernen. Die Membranfiltration von Bier ist seit einigen Jahren eine zunehmend eingesetzte Technologie. Dabei kommt insbesondere die Crossflow-Methode zum Einsatz, bei der das ungefilterte Bier, d.h. das Unfiltrat, im Kreislauf durch den Membranfilter geleitet wird und das Filtrat aus dem Membranfilter abgezogen wird. Als Membran werden beispielsweise Kunststoffhohlfasern oder keramische Filterkerzen mit Mikrofiltrationsporen verwendet. Die verwendeten Membranen werden daher auch als Mikrofiltrationsmembranen bezeichnet.In the production of beer, the beer is filtered after fermentation / maturation, in particular to remove yeast from the beer. The membrane filtration of beer has been an increasingly used technology for some years. The crossflow method is used in particular, in which the unfiltered beer, i.e. the unfiltrate is passed in a circuit through the membrane filter and the filtrate is withdrawn from the membrane filter. For example, plastic hollow fibers or ceramic filter cartridges with microfiltration pores are used as the membrane. The membranes used are therefore also referred to as microfiltration membranes.
Während des Filterprozesses setzen sich abzufiltrierende Stoffe auf bzw. in der Membran ab, wodurch der Filterwiderstand ansteigt und schließlich die Effizienz des Filterprozesses sinkt. Gleichzeitig nimmt im Unfiltrat die Konzentration der rückgehaltenen Bestandteile, insbesondere die Hefekonzentration, sowie die Konzentration von Proteinen, Bitterstoffen und Polysacchariden, etc., mit der Zeit zu. Im Verlauf der Filtration konzentriert sich das Unfiltrat so stark auf, dass der Filterprozess schließlich gestoppt werden muss, um das Konzentrat zu entsorgen, wobei die Membran gereinigt werden kann. Auch durch das Membranfouling, d.h. das Anlagern von Verschmutzungen, beispielsweise von Hefen, Proteinen, Hemicellulose oder dergleichen, an einer Membran, setzt sich die Membran zusehends zu, sodass eine Reinigung, beispielsweise durch Rückspülen mit Lauge und/oder Säure, erforderlich wird.During the filtering process, substances to be filtered settle on or in the membrane, which increases the filter resistance and ultimately reduces the efficiency of the filtering process. At the same time, the concentration of the retained components in the unfiltrate, in particular the yeast concentration, as well as the concentration of proteins, bitter substances and polysaccharides, etc., increases over time. In the course of the filtration, the unfiltrate concentrates so strongly that the filtering process must finally be stopped in order to dispose of the concentrate, whereby the membrane can be cleaned. Also through membrane fouling, i.e. the accumulation of soiling, for example of yeast, proteins, hemicellulose or the like, on a membrane, the membrane becomes increasingly clogged, so that cleaning, for example by backwashing with alkali and / or acid, is required.
Zur Steuerung der Filtration kann beispielsweise der Transmembrandruck beobachtet und dann bei vorbestimmten Grenzwerten die Filtration gestoppt werden, wobei das Konzentrat ausgeschoben und/oder das aufkonzentrierte Unfiltrat mit frischem Unfiltrat verdünnt werden kann. Dabei kann das Verblocken der Membran durch Rückspülen mit Filtrat, insbesondere mit Bier, und/oder Wasser hinausgezögert werden. Das Verwenden vorbestimmter Grenzwerte bedeutet jedoch, dass erst reagiert wird, wenn die Membran bereits verblockt ist, sodass ein Verblocken der Membran nicht frühzeitig verhindert werden kann. Somit haben die Membranfilter zur Bierfiltration im Stand der Technik nur eine geringe Standzeit.To control the filtration, the transmembrane pressure can be observed, for example, and the filtration can then be stopped at predetermined limit values, the concentrate being pushed out and / or the concentrated unfiltrate being diluted with fresh unfiltrate. The blocking of the membrane can be delayed by backwashing with filtrate, in particular with beer, and / or water. However, the use of predetermined limit values means that the reaction only takes place when the membrane is already blocked, so that blocking of the membrane cannot be prevented at an early stage. The membrane filters for beer filtration in the prior art therefore only have a short service life.
Darüber hinaus hängt die Membranfiltration von Bier, insbesondere die Standzeit der Membranfilter vor einer notwendigen Reinigung, stark von den Rohstoffen des Bieres, der Rezeptur und der Vergärung ab. Daher variiert die Dauer eines Filtrationszyklus, d.h. die Standzeit eines Membranfilters, bevor eine Reinigung, beispielsweise durch Rückspülen mit bestimmten Rückspülmedien oder durch Cleaning-in-Place (CIP), erforderlich wird, in Abhängigkeit von dem zu filtrierenden Bier sehr stark.In addition, the membrane filtration of beer, especially the service life of the membrane filter before necessary cleaning, depends heavily on the raw materials of the beer, the recipe and the fermentation. Therefore, the duration of a filtration cycle, i.e. The service life of a membrane filter before cleaning, for example by backwashing with certain backwashing media or by cleaning-in-place (CIP), is very dependent on the beer to be filtered.
Als Resultat ergibt sich eine nicht unerhebliche Planungsunsicherheit für den Betreiber der Filteranlage, beispielsweise die Brauerei, wobei oft unerwünscht frühe, lange oder ungenügende Reinigungsprozesse der Membranfilter durchgeführt werden. Dies führt wiederum in der Regel zu längeren Produktionszeiten und erhöhten Betriebskosten.The result is a not insignificant planning uncertainty for the operator of the filter system, for example the brewery, whereby undesired early, long or inadequate cleaning processes of the membrane filters are often carried out. This usually leads to longer production times and increased operating costs.
Aufgrund der Vielzahl von Prozessparametern, die sich auf das Membranfouling und Verblocken der Membranen auswirken und schwer in einem Modell zu erfassen sind, besteht der übliche Ansatz beim Betrieb von Filteranlagen mit Membranfiltern darin, fest vorgegebene Programmabläufe bezüglich der Filterprozesse und/oder der Reinigungsprozesse einzusetzen. Beispielsweise werden feste Grenzwerte für den Transmembrandruck als Abbruchkriterien für den Filterprozess vorgegeben. Ebenso werden häufig Überströmgeschwindigkeiten und Filtrationsflüsse der Crossflow-Filtration konstant vorgegeben oder bei sich zusetzendem Filter unverhältnismäßig schnell erhöht.Due to the large number of process parameters that affect membrane fouling and blocking of the membranes and are difficult to capture in a model, the usual approach when operating filter systems with membrane filters is to use fixed program sequences with regard to the filter processes and / or the cleaning processes. For example, fixed limit values for the transmembrane pressure are specified as termination criteria for the filter process. Likewise, overflow speeds and filtration flows of crossflow filtration are frequently specified constantly or increased disproportionately quickly when the filter becomes clogged.
Darüber hinaus ist es bei Steuer- und Regelsystemen des Stands der Technik bisher nur möglich, die Dauer des Filterprozesses linear im Vorhinein oder während der Filtration vorherzusagen, um rechtzeitig Maßnahmen einzuleiten, durch die die Filtration verlängert bzw. optimiert werden kann. Ein lineares Vorhersagemodell weicht jedoch im Allgemeinen von der realen Situation ab, da der Filtrationsverlauf bestenfalls in der ersten Hälfte einer Filtration linear ist und dann meist exponentiell abklingt.In addition, it has so far only been possible with control systems of the prior art to predict the duration of the filter process linearly in advance or during the filtration, in order to initiate measures in good time by which the filtration can be extended or optimized. However, a linear prediction model generally deviates from the real situation, since the filtration process is linear at best in the first half of a filtration and then usually decays exponentially.
Dies führt aufgrund der grundsätzlichen Abhängigkeit vom Produktionsplan einer jeden Brauerei dazu, dass unbefriedigend geringe Mengen Bier filtriert werden und die Auslastung der Brauerei nicht optimal ist.Due to the fundamental dependence on the production schedule of every brewery, this leads to unsatisfactorily small amounts of beer being filtered and the utilization of the brewery not being optimal.
Des Weiteren werden auch die Membranfilterreinigungen aufgrund der starren / unflexiblen Prozessabläufe (zum Beispiel fest vorgegebene Zeiten oder fest vorgegebener Flux oder fest vorgegebene Durchströmungsrichtungen) nicht optimal durchgeführt. Die Dauer einer Membranfilterreinigung ist im Allgemeinen zu lang und kann lediglich durch einen erhöhten Chemikalieneinsatz (zum Beispiel eine höhere Laugen- oder Oxidationsmittelkonzentration verkürzt werden). Dieser erhöhte Chemikalieneinsatz hat höhere Betriebskosten zu Folge und wirkt sich negativ auf die Lebensdauer der Membranmodule aus, was zusätzlich die Kosten des Betreibers erhöht.Furthermore, due to the rigid / inflexible process sequences (for example, fixed times or fixed flows or fixed flow directions), the membrane filter cleaning is not carried out optimally. The duration of a membrane filter cleaning is generally too long and can only be caused by an increased use of chemicals (for example a higher concentration of lye or oxidizing agent be shortened). This increased use of chemicals results in higher operating costs and has a negative impact on the life of the membrane modules, which also increases the costs for the operator.
Wird die Reinigung der Membranfilter nicht optimal durchgeführt, ist darüber hinaus häufig der nachfolgende Filterprozess verkürzt. In Summe erschweren die schwer greifbaren und modellierbaren Rahmenbedingungen der Bierparameter zu Beginn und während der ablaufenden Filtration sowie die starre Steuerung der Filteranlagen die Automatisierung einer optimalen Bierfiltration. Die Steuerung wird dabei umso komplexer, je mehr Filtrationseinheiten parallel eingesetzt werden sollen.If the membrane filter is not cleaned optimally, the subsequent filter process is often shortened. All in all, the difficult to grasp and model framework conditions of the beer parameters at the beginning and during the ongoing filtration as well as the rigid control of the filter systems make the automation of an optimal beer filtration difficult. The control becomes more complex the more filtration units are to be used in parallel.
Es liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Filtration von Bier zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile des Stands der Technik überwinden. Insbesondere sollen die Standzeit der Membranfilter verlängert, die Reinigung der Membranfilter optimiert und die Steuerung bzw. Regelung der Filteranlage automatisiert werden. Dabei sollen trotz wechselnder Bierparameter optimale Filtrationsergebnisse, insbesondere in Hinblick auf Produktivität und Produktionskosten, erzielt werden. Des Weiteren soll eine automatisierte Steuerung bzw. Regelung einer Filteranlage mit mehreren Filtrationseinheiten ermöglicht werden.It is therefore the object of the present invention to provide an apparatus and a method for the filtration of beer which overcome the above-mentioned disadvantages of the prior art. In particular, the service life of the membrane filter should be extended, the cleaning of the membrane filter should be optimized and the control of the filter system should be automated. Despite changing beer parameters, optimal filtration results should be achieved, particularly with regard to productivity and production costs. Furthermore, an automated control or regulation of a filter system with several filtration units is to be made possible.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die oben genannten Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden, insbesondere von Bier, umfassend: eine erste, unabhängig steuerbare und/oder regelbare Filtrationseinheit mit wenigstens einem Membranfiltermodul, eine zweite, unabhängig steuerbare und/oder regelbare Filtrationseinheit mit wenigstens einem Membranfiltermodul, und wenigstens eine Regeleinheit, wobei die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, eine Belegung der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der ersten Filtrationseinheit adaptiv zu regeln. Alternativ oder ergänzend kann die Regeleinheit dazu ausgebildet sein, eine Belegung der ersten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der zweiten Filtrationseinheit adaptiv zu regeln.The above-mentioned objects are achieved by a device for the filtration of fluids, in particular beer, comprising: a first, independently controllable and / or regulatable filtration unit with at least one membrane filter module, a second, independently controllable and / or regulatable filtration unit with at least one membrane filter module, and at least one control unit, the control unit being designed to adaptively control an occupancy of the second filtration unit as a function of at least one process parameter of a filtration with the first filtration unit. Alternatively or in addition, the control unit can be designed to adaptively control an occupancy of the first filtration unit as a function of at least one process parameter of a filtration with the second filtration unit.
Neben Bier können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch andere Fluide, beispielsweise Wasser, Milch oder andere flüssige Lebensmittel, filtriert werden. Die Filtration kann dabei als Dead-End-Filtration oder Crossflow-Filtration durchgeführt werden. Bei der Crossflow-Filtration wird das ungefilterte Fluid, insbesondere Bier, d.h. das Unfiltrat, im Allgemeinen in einem Kreislauf durch den Membranfilter geleitet, wobei das Filtrat aus dem Membranfilter abgezogen wird. Das Unfiltrat strömt dabei entlang der Membran, wobei das Filtrat in der Regel senkrecht dazu austritt. Als Membran werden beispielsweise Kunststoffhohlfasern oder keramische Filterkerzen mit Mikrofiltrationsporen verwendet. Je nach Porengröße spricht man von Mikrofiltration oder Ultrafiltration. Die Porengröße zur Bierfiltration liegt insbesondere in einem Bereich von 0,1 bis 1 µm, insbesondere von 0,4 bis 0,6 µm. Als Werkstoff für eine Hohlfasermembran kann beispielsweise Polyethersulfon gewählt werden.In addition to beer, other fluids, for example water, milk or other liquid foods, can also be filtered with the device according to the invention. The filtration can be carried out as dead-end filtration or crossflow filtration. In crossflow filtration, the unfiltered fluid, especially beer, i.e. the unfiltrate, generally in a circuit through the membrane filter, the filtrate being withdrawn from the membrane filter. The unfiltrate flows along the membrane, the filtrate usually exiting perpendicularly to it. For example, plastic hollow fibers or ceramic filter cartridges with microfiltration pores are used as the membrane. Depending on the pore size, one speaks of microfiltration or ultrafiltration. The pore size for beer filtration is in particular in a range from 0.1 to 1 μm, in particular from 0.4 to 0.6 μm. Polyether sulfone, for example, can be selected as the material for a hollow fiber membrane.
Bei Membranfiltern können eine Vielzahl von Hohlfasermembranen zu einem Membranfiltermodul gebündelt bzw. zusammengefasst werden, wobei die Hohlfasermembranen in einem Druckrohr aus Edelstahl integriert werden können. Mehrere Membranfiltermodule können in einer Filtrationseinheit kombiniert werden. Dabei können die einzelnen Membranfiltermodule insbesondere in Reihe, oder aber auch teilweise oder vollständig parallel zueinander, durch entsprechend ausgebildete Verbindungsleitungen bzw. Rohre, Steuer- oder Regelventile, Pumpen und weitere an sich bekannte Elemente von Filtrationseinheiten miteinander verbunden werden.In the case of membrane filters, a large number of hollow fiber membranes can be bundled or combined to form a membrane filter module, the hollow fiber membranes being able to be integrated in a stainless steel pressure tube. Several membrane filter modules can be combined in one filtration unit. The individual membrane filter modules can be connected to one another, in particular in a row, or also partially or completely parallel to one another, by means of appropriately designed connecting lines or pipes, control or regulating valves, pumps and other elements of filtration units known per se.
Erfindungsgemäß sind die erste und die zweite Filtrationseinheit jeweils unabhängig steuerbar und/oder regelbar. Hierzu können die erste und die zweite Filtrationseinheit die oben genannten Elemente, insbesondere steuerbare Ventile und Pumpen, aufweisen, welche eine unabhängige Steuerung und/oder Regelung der Filtration mit der jeweiligen Filtrationseinheit gestatten. In einer Variante kann jede Filtrationseinheit hierzu eine eigene Steuer- und/oder Regeleinheit aufweisen, die beispielsweise in Form einer speicherprogrammierbaren Steuerung ausgebildet sein kann. Weitere an sich bekannte Elemente, wie beispielsweise ein Puffertank für das Unfiltrat, ein Puffertank für das Filtrat sowie ein oder mehrere integrierte CIP-Module und/oder Rückspülleitungen, können als Teil der ersten und/oder zweiten Filtrationseinheit vorgesehen sein. Bei Einsatz der Crossflow-Methode können die erste und die zweite Filtrationseinheit insbesondere eigene Kreisläufe für das Unfiltrat aufweisen.According to the invention, the first and second filtration units can each be controlled and / or regulated independently. For this purpose, the first and the second filtration unit can have the above-mentioned elements, in particular controllable valves and pumps, which allow independent control and / or regulation of the filtration with the respective filtration unit. In a variant, each filtration unit can have its own control and / or regulating unit for this purpose, which can be designed, for example, in the form of a programmable logic controller. Other elements known per se, such as a buffer tank for the unfiltrate, a buffer tank for the filtrate and one or more integrated CIP modules and / or backwashing lines, can be provided as part of the first and / or second filtration unit. When using the crossflow method, the first and the second filtration unit can in particular have separate circuits for the unfiltrate.
Die erste und die zweite Filtrationseinheit können, beispielsweise über ein steuerbares Drei-Wege-Ventil oder einen Ventilknoten, mit einer Zuführleitung für das Unfiltrat, insbesondere mit einem Hauptpuffertank für das Unfiltrat, verbunden sein.The first and the second filtration unit can be connected, for example via a controllable three-way valve or a valve node, to a feed line for the unfiltrate, in particular to a main buffer tank for the unfiltrate.
Es versteht sich, dass äquivalent ausgebildete weitere Filtrationseinheiten vorgesehen sein können, die gemäß den nachfolgend beschriebenen Weiterbildungen ausgebildet und gesteuert werden können.It goes without saying that equivalent filtration units can be provided which can be designed and controlled in accordance with the further developments described below.
Erfindungsgemäß ist zudem wenigstens eine Regeleinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, eine Belegung der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der ersten Filtrationseinheit adaptiv zu regeln. Zusätzlich oder alternativ kann die Regeleinheit dazu ausgebildet sein, eine Belegung der ersten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der zweiten Filtrationseinheit adaptiv zu regeln. Ganz allgemein kann die Regeleinheit dazu ausgebildet sein, die Belegung einer bestimmten Filtrationseinheit aus einer Vielzahl von Filtrationseinheiten in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit wenigstens einer anderen Filtrationseinheit adaptiv zu regeln. According to the invention, at least one control unit is also provided which is designed to adaptively control an occupancy of the second filtration unit as a function of at least one process parameter of a filtration with the first filtration unit. Additionally or alternatively, the control unit can be designed to adaptively control an occupancy of the first filtration unit as a function of at least one process parameter of a filtration with the second filtration unit. In very general terms, the control unit can be designed to adaptively control the occupancy of a specific filtration unit from a plurality of filtration units as a function of at least one process parameter of a filtration with at least one other filtration unit.
Es kann somit eine Vielzahl von unabhängig steuerbaren und/oder regelbaren Filtrationseinheiten vorgesehen sein, wobei die Belegung wenigstens einer der Filtrationseinheiten in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit wenigstens einer weiteren Filtrationseinheit adaptiv geregelt wird. Somit können auch Prozessparameter von zwei oder mehr weiteren Filtrationseinheiten bei der Regelung der Belegung der Filtrationseinheit berücksichtigt werden. Die Regelung kann wie unten beschrieben durch eine separate Steuer- und/oder Regeleinheit der Filtrationseinheit, deren Belegung geregelt wird, durch separate Steuer- und/oder Regeleinheiten der wenigstens einen weiteren Filtrationseinheit oder durch eine übergeordnete Regeleinheit erfolgen. Des Weiteren können die Belegungen aller Filtrationseinheiten adaptiv geregelt werden, wobei jeweils Prozessparameter von wenigstens einer weiteren Filtrationseinheit berücksichtigt werden. Eine solche Regelung kann insbesondere von der übergeordneten Regeleinheit durchgeführt werden. Schließlich können bei der Regelung der Belegungen aller Filtrationseinheiten jeweils Prozessparameter von allen anderen Filtrationseinheiten berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann die Gesamtbelegung der Filteranlage optimiert werden.A multiplicity of independently controllable and / or regulatable filtration units can thus be provided, the occupancy of at least one of the filtration units being adaptively regulated as a function of at least one process parameter of a filtration with at least one further filtration unit. Process parameters of two or more further filtration units can thus also be taken into account when regulating the occupancy of the filtration unit. As described below, the regulation can be carried out by a separate control and / or regulating unit of the filtration unit, the occupancy of which is regulated, by separate control and / or regulating units of the at least one further filtration unit or by a higher-level regulating unit. Furthermore, the occupancy of all filtration units can be regulated adaptively, with process parameters from at least one further filtration unit being taken into account in each case. Such control can be carried out in particular by the higher-level control unit. Finally, process parameters of all other filtration units can be taken into account when regulating the occupancy of all filtration units. In this way, the overall occupancy of the filter system can be optimized.
Hier und im Folgenden ist unter dem Begriff der Filtration ganz allgemein eine Abfolge bzw. Sequenz von Filterprozessen und Reinigungsprozessen der involvierten Membranfiltermodule zu verstehen, wobei zusätzlich Ruhephasen bzw. Pausen zwischen Reinigungsprozessen und Filterprozessen vorgesehen sein können, in denen sich die Filtrationseinheit im Standby-Modus befindet. In Abgrenzung zum Begriff der Filtration wird der eigentliche Prozess des Filterns des Unfiltrats hier und im Folgenden als Filterprozess bezeichnet. Beim Reinigungsprozess wird wenigstens ein Membranfiltermodul, insbesondere werden alle Membranfiltermodule, der jeweiligen Filtrationseinheit gereinigt. Dabei können eine Vielzahl unterschiedlicher Reinigungsmethoden zum Einsatz gelangen, die weiter unten genauer beschrieben werden.Here and below, the term filtration is generally to be understood to mean a sequence or sequence of filter processes and cleaning processes of the membrane filter modules involved, with additional periods of rest or breaks between cleaning processes and filter processes in which the filtration unit is in standby mode located. In contrast to the term filtration, the actual process of filtering the unfiltrate is referred to here and below as the filter process. In the cleaning process, at least one membrane filter module, in particular all membrane filter modules, of the respective filtration unit are cleaned. A variety of different cleaning methods can be used, which are described in more detail below.
Unter der Belegung einer Filtrationseinheit ist hier und im Folgenden die zeitliche Abfolge der oben erwähnten Filterprozesse und Reinigungsprozesse, potentiell unterbrochen durch Standby-Phasen, zu verstehen. Beispielsweise ergibt sich die Standzeit einer Filtrationseinheit als Verhältnis der zeitlichen Belegung durch Filterprozesse zur gesamten Filtrationszeit. Neben den reinen Filterprozessen und Reinigungsprozessen werden bei der nachfolgend beschriebenen adaptiven Regelung der Belegung der Filtrationseinheit auch weitere übliche Prozessphasen, beispielsweise das Vorspannen der Membranfiltermodule sowie das Abfahren der Filtrationseinheit berücksichtigt. Anders als beispielsweise das Vorspannen bzw. das Abfahren ist im Folgenden die jeweilige Prozessdauer der Filterprozesse und Reinigungsprozesse nicht im Vorhinein festgelegt, sondern wird wie unten genauer beschrieben abhängig von einem bzw. mehreren Prozessparametern einer Filtration mit einer oder mehreren Filtrationseinheiten adaptiv angepasst, d.h. geregelt.The occupancy of a filtration unit is to be understood here and below as the time sequence of the filter processes and cleaning processes mentioned above, potentially interrupted by standby phases. For example, the service life of a filtration unit results from the ratio of the time occupied by filter processes to the total filtration time. In addition to the pure filter processes and cleaning processes, other customary process phases, for example the pretensioning of the membrane filter modules and the retraction of the filtration unit, are also taken into account in the adaptive regulation of the occupation of the filtration unit described below. In contrast to, for example, prestressing or shutting down, the respective process duration of the filter processes and cleaning processes is not defined in advance, but is, as described in more detail below, adaptively adapted to one or more process parameters of a filtration with one or more filtration units, i.e. regulated.
Beim Schritt des Vorspannens kann die Membranfilteranlage, in der Regel mit Kohlendioxid, auf Betriebsdruck eingestellt und für den Prozessschritt des Filterns vorbereitet werden. Abfahren ist im Allgemeinen der Schritt nach dem eigentlichen Filtern. Dabei kann das Membranmodul von dem aufkonzentrierten Unfiltrat entleert/befreit werden sowie das Filtrat ausgeschoben werden, wobei die entsprechenden Schritte für die Reinigung eingeleitet werden.In the prestressing step, the membrane filter system, usually with carbon dioxide, can be set to operating pressure and prepared for the filtering process step. Leaving is generally the step after the actual filtering. The membrane module can be emptied / freed from the concentrated unfiltrate and the filtrate can be pushed out, the appropriate steps for cleaning being initiated.
Der Begriff Prozessparameter ist hier und im Folgenden allgemein zu verstehen und kann jede Art von Parameter umfassen, der zu der Filtration mit der jeweiligen Filtrationseinheit gehört. Beispielsweise sind hiermit offline, d.h. separat vom Betrieb der Filtrationseinheit, beispielsweise im Labor, gemessene Parameter, insbesondere bezüglich des zu filtrierenden Fluides, umfasst. Im Fall von Bier gehören beispielsweise die Sorte (Hell, Dunkel, Pils, Bock, Weißbier, etc.), die Jahreszeit, die Saison, die Region, aus der die Rohstoffe stammen, die Malzsorte (beispielsweise im Hinblick auf Eiweißgehalt oder Hemicellulose), die Rohfrucht (zum Beispiel Mais, Reis, Gerste, Sorghum), eingesetzte Enzyme, und dergleichen zu Prozessparametern, die die Filtration, insbesondere das Fouling der Membranfilter, beeinflussen. Im breitesten Sinne fallen hierunter auch Ereignisse, wie zum Beispiel Veranstaltungen, die den Marktbedarf an Bier bestimmen oder die Abhängigkeit von einem bestimmten Bediener des Filters.The term process parameter is to be understood in general here and below and can include any type of parameter that belongs to the filtration with the respective filtration unit. For example, are hereby offline, i.e. separately from the operation of the filtration unit, for example in the laboratory, includes parameters measured, in particular with regard to the fluid to be filtered. In the case of beer, for example, the type (light, dark, Pils, Bock, wheat beer, etc.), the season, the season, the region from which the raw materials come, the malt type (for example with regard to protein content or hemicellulose), the raw fruit (for example corn, rice, barley, sorghum), enzymes used, and the like to process parameters that influence the filtration, in particular the fouling of the membrane filter. In the broadest sense, this also includes events such as events that determine the market need for beer or the dependence on a particular operator of the filter.
Zu den technologischen Prozessparametern hingegen gehören unmittelbar messbare Werte, wie beispielsweise die Hefezellzahl, die Trübung, High-Gravity-Sude, die Fermentationsdauer, die Lagerdauer, der Einsatz von ober- oder untergäriger Hefe, die Viskosität, die Dichte, die allgemeine Filtrierbarkeit, der pH-Wert und dergleichen. Zu den technologischen Prozessparametern gehören auch solche Parameter, die bisher offline, d.h. im Labor, gemessen werden, beispielsweise der Gehalt an Eiweiß, gesamtlöslichem Stickstoff, MgSO4-fällbarem Stickstoff, freiem Aminostickstoff, Polyphenolen, Anthocyanogenen, Glukanen (α, β, Gel), Stammwürze, Extrakt, der Vergärungsgrad, der Endvergärungsgrad, die Farbe, Jodwerte, insbesondere photometrische Jodwerte, des Unfiltrats, die Schaumzahl, Bittereinheiten, der Alkoholgehalt oder dergleichen.The technological process parameters, on the other hand, include directly measurable values, such as the yeast cell count, the turbidity, high-gravity brew, the fermentation time, the Storage time, the use of top or bottom fermentation yeast, the viscosity, the density, the general filterability, the pH value and the like. The technological process parameters also include parameters that were previously measured offline, ie in the laboratory, for example the content of protein, completely soluble nitrogen, nitrogen that can be precipitated with MgSO 4 , free amino nitrogen, polyphenols, anthocyanogens, glucans (α, β, gel) , Original wort, extract, the degree of fermentation, the degree of final fermentation, the color, iodine values, in particular photometric iodine values, of the unfiltrate, the number of foams, bitter units, the alcohol content or the like.
Unter den Begriff Prozessparameter fallen hier und im Folgenden jedoch auch solche Parameter, die von der Steuerung bzw. Regelung der jeweiligen Filtrationseinheit direkt beeinflusst werden. Insbesondere fallen darunter auch Steuer- bzw. Regelparameter wie die Flussgeschwindigkeit des Unfiltrats im Kreislauf, insbesondere die Überströmgeschwindigkeiten der Filtermembranen, der Volumenstrom an Filtrat, das Druckniveau auf Unfiltratseite bzw. auf Filtratseite, der Transmembrandruck, der Grad der Aufkonzentration, die Kühltemperatur, die Geschwindigkeit und der Volumenstrom einer Rezirkulation, Spülmengen, sowie Konzentration und Art von eingesetzten CIP-Medien.Here and below, the term process parameters also includes parameters that are directly influenced by the control or regulation of the respective filtration unit. In particular, this also includes control parameters such as the flow rate of the unfiltrate in the circuit, in particular the overflow speeds of the filter membranes, the volume flow of filtrate, the pressure level on the unfiltrate side or on the filtrate side, the transmembrane pressure, the degree of concentration, the cooling temperature, the speed and the volume flow of a recirculation, flush volumes, as well as concentration and type of CIP media used.
Weitere Prozessparameter sind die Parameter: Temperatur des Fluides in einem Filtereinlauf, Druck des Fluides im Filtereinlauf, Druck des Fluides in einem Filterauslauf, Druck eines Filtrats, Differenzdruck des Fluides zwischen dem Filtereinlauf und dem Filterauslauf, Differenzdruck zwischen dem Fluid im Filtereinlauf und dem Filtrat, Volumenstrom des im Filtereinlauf zugeführten Fluides, Volumenstrom des Filtrats, Strömungsgeschwindigkeit des im Filtereinlauf zugeführten Fluides, Strömungsgeschwindigkeit des Filtrats, Ausbeute des Filters, Betriebszeit des Filters, Standzeit des Filters, Laufzeit des Filters, Trübung des Fluides im Filtereinlauf, Trübung des Filtrats, Konzentrationsgradient eines abzutrennenden Partikels im Filtereinlauf, Dicke einer Deckschicht auf dem Filter, Dichte der Deckschicht auf dem Filter, Adsorption von Partikeln im Filterkörper selber, Filtrationswiderstand des Filters, Filterdurchsatz, Ausschlussgrenze des Filters, Härtegrad des Fluides im Filtereinlauf, Härtegrad des Filtrats, elektrische Leitfähigkeit des Fluides im Filtereinlauf, elektrische Leitfähigkeit des Filtrats, Konzentration eines Salzes im Fluid im Filtereinlauf, Konzentration des Salzes im Filtrat, Konzentration eines für ein Membranfouling entscheidenden Ions im Filtereinlauf, Konzentration des für das Membranfouling entscheidenden Ions im Filtrat, Nummer eines Filtrations-Zyklus, Rückspülwiderstand des Filters, Volumenstrom eines Rückspülfluides, Strömungsgeschwindigkeit des Rückspülfluides in einem Rückspüleinlauf, Trübung des Rückspülfluides in einem Rückspülauslauf, Differenzdruck des Rückspülfluides zwischen dem Rückspüleinlauf und dem Rückspülauslauf, Dauer eines Rückspülprozesses und Lebenszeit des Filters, sowie deren Abweichungen von vorbestimmten Referenzkurven.Other process parameters are the parameters: temperature of the fluid in a filter inlet, pressure of the fluid in the filter inlet, pressure of the fluid in a filter outlet, pressure of a filtrate, differential pressure of the fluid between the filter inlet and the filter outlet, differential pressure between the fluid in the filter inlet and the filtrate, Volume flow of the fluid supplied in the filter inlet, volume flow of the filtrate, flow rate of the fluid supplied in the filter inlet, flow rate of the filtrate, yield of the filter, operating time of the filter, filter life, filter runtime, turbidity of the fluid in the filter inlet, turbidity of the filtrate, concentration gradient Particles to be separated in the filter inlet, thickness of a cover layer on the filter, density of the cover layer on the filter, adsorption of particles in the filter body itself, filter resistance of the filter, filter throughput, filter exclusion limit, degree of hardness of the fluid in the filter inlet, degree of hardness of the filtrate, electrical conductivity of the fluid in the filter inlet, electrical conductivity of the filtrate, concentration of a salt in the fluid in the filter inlet, concentration of the salt in the filtrate, concentration of an ion in the filter inlet that is decisive for membrane fouling, concentration of the ion decisive for membrane fouling in Filtrate, number of a filtration cycle, backwashing resistance of the filter, volume flow of a backwashing fluid, flow rate of the backwashing fluid in a backwashing inlet, turbidity of the backwashing fluid in a backwashing outlet, differential pressure of the backwashing fluid between the backwashing inlet and the backwashing outlet, duration of a backwashing process and the lifetime of the filter, as well as their life time Deviations from predetermined reference curves.
Der Begriff Prozessparameter umfasst hier insbesondere auch von einer Steuer- und/oder Regeleinheit einer Filtrationseinheit bzw. der Regeleinheit der Vorrichtung ausgegebene Parameter, insbesondere im Hinblick auf Aktionen, mit denen in die Filtration eingegriffen wird. Als nicht abschließende Liste seien beispielsweise Zeitpunkt, Stärke und Dauer von Rückspülschritten, z.B. mit Bier und/oder Wasser, Zwischenreinigungen, z.B. kurze Reinigungen der Membran mit Lauge und Additiven, sowie Hauptreinigungen, z.B. intensive Reinigung der Membran und der Peripherie wie des Aufkonzentrierungstankes, Anzahl und Art der Reinigungsschritte, Art und Menge der bei einer Reinigung verwendeten Chemikalien (Säuren, Laugen, Additive, Oxidationsmittel, Enzyme, und dergleichen), Laufzeiten von Filterprozessen und Reinigungsprozessen, Beenden eines Filterprozesses, Verkürzen eines Filterprozesses, Verlängern oder Verkürzen eines CIP-Reinigungsprozesses, Start bzw. Vorbereitung eines Filterprozesses, Standby, Zeitpunkt und Dauer eines Ruhezustands, ein optimierter Belegungsplan, Veränderungen bzw. Anpassungen im Brauverfahren und dergleichen genannt.The term process parameters here in particular also includes parameters output by a control and / or regulating unit of a filtration unit or the regulating unit of the device, in particular with regard to actions which are used to intervene in the filtration. As a non-exhaustive list, for example, the time, strength and duration of backwashing steps, e.g. with beer and / or water, intermediate cleaning, e.g. short cleaning of the membrane with lye and additives, as well as main cleaning, e.g. intensive cleaning of the membrane and the periphery such as the concentration tank, number and type of cleaning steps, type and amount of chemicals used for cleaning (acids, alkalis, additives, oxidizing agents, enzymes, and the like), running times of filter processes and cleaning processes, termination of a filter process Shortening a filtering process, lengthening or shortening a CIP cleaning process, starting or preparing a filtering process, standby, time and duration of a sleep state, an optimized occupancy plan, changes or adjustments in the brewing process and the like.
Die Regeleinheit kann als speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet sein und insbesondere neben einer Prozesseinheit und einer Speichereinheit einen oder mehrere Sensoren zur Bestimmung wenigstens eines Prozessparameters einer Filtration mit der ersten Filtrationseinheit aufweisen. Die Regeleinheit kann als übergeordnete Regeleinheit der Vorrichtung vorgesehen sein, die Daten von separaten Steuer- und/oder Regeleinheiten der Filtrationseinheiten empfängt, diese verarbeitet und verarbeitete Daten an eine oder mehrere der separaten Steuer- und/oder Regeleinheiten übergibt. Anstelle einer übergeordneten Regeleinheit kann jedoch auch die separate Steuer- und/oder Regeleinheit der zweiten Filtrationseinheit zu der erwähnten adaptiven Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit verwendet werden. In diesem Fall kann der wenigstens eine Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit von einer entsprechenden Steuer- und/oder Regeleinheit der ersten Filtrationseinheit über Datenleitungen oder kabellos an die Steuer- und/oder Regeleinheit der zweiten Filtrationseinheit übertragen werden.The control unit can be designed as a programmable logic controller and, in particular, in addition to a process unit and a memory unit, can have one or more sensors for determining at least one process parameter of a filtration with the first filtration unit. The control unit can be provided as a higher-level control unit of the device, which receives data from separate control and / or control units of the filtration units, processes them and transfers processed data to one or more of the separate control and / or control units. Instead of a higher-level control unit, however, the separate control and / or regulating unit of the second filtration unit can also be used for the aforementioned adaptive control of the occupancy of the second filtration unit. In this case, the at least one process parameter of the filtration with the first filtration unit can be transmitted from a corresponding control and / or regulating unit of the first filtration unit via data lines or wirelessly to the control and / or regulating unit of the second filtration unit.
Dadurch, dass bei der Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit wenigstens ein Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit berücksichtigt wird, erfolgt die Steuerung bzw. Regelung der Filtration mit der ersten und zweiten Filtrationseinheit nicht mehr vollständig unabhängig voneinander. Vielmehr wird der wenigstens eine Prozessparameter bei der Steuerung bzw. Regelung der Filtration mit der zweiten Filtrationseinheit berücksichtigt. Genauer gesagt passt die Regeleinheit einen Ablauf bzw. eine Sequenz von Filterprozessen und Reinigungsprozessen, die mit der zweiten Filtrationseinheit durchgeführt werden, in Abhängigkeit von dem wenigstens einem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit an.Because at least one process parameter of the filtration with the first filtration unit is taken into account when regulating the occupancy of the second filtration unit, the control or regulation of the filtration with the first and second filtration units is no longer carried out completely independently of each other. Rather, the at least one process parameter is taken into account in the control of the filtration with the second filtration unit. More specifically, the control unit adjusts a sequence or sequence of filter processes and cleaning processes that are carried out with the second filtration unit, depending on the at least one process parameter of the filtration with the first filtration unit.
Auf diese Weise ist es möglich, auf den Verlauf der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit flexibel zu reagieren und insbesondere von dem sonst üblichen, starr vorgegebenen Ablauf der Filtration, d.h. einer starr vorgegebenen Belegung, bei Bedarf abzuweichen. Bisher wurde mit Filtrationseinheiten nach einem vorgegebenen Ablaufdiagramm filtriert und anschließend gereinigt. Nach Abschluss der Reinigung, beispielsweise einer CIP, steht die entsprechende Filtrationseinheit wieder für einen nachfolgenden Filterprozess zur Verfügung. Dies wurde bisher unabhängig von dem Status weiterer Filtrationseinheiten durchgeführt, sodass es bei Abweichungen von dem erwarteten Filtrationsverlauf, insbesondere bei einer geringen Zahl installierter Filtrationseinheiten, zu Engpässen im Ausstoß der Brauerei kommen konnte.In this way, it is possible to react flexibly to the course of the filtration with the first filtration unit, and in particular to the otherwise usual, rigidly predetermined course of the filtration, i.e. a fixed assignment, to deviate if necessary. So far, filtration units have been used to filter according to a specified flow chart and then cleaned. After cleaning, for example a CIP, the corresponding filtration unit is available again for a subsequent filter process. So far, this has been carried out independently of the status of further filtration units, so that deviations from the expected filtration process, particularly with a small number of installed filtration units, could result in bottlenecks in the brewery's output.
Durch adaptive Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit kann insbesondere auf Abweichungen von einer erwarteten Prozessdauer eines Filterprozesses bzw. eines Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit flexibel reagiert werden. Dabei kann die Steuerung bzw. Regelung der zweiten Filtrationseinheit derart angepasst werden, dass die Belegung der gesamten Filteranlage optimiert wird. Insbesondere können übermäßig lange Standby-Phasen bzw. Ruhepausen einzelner Filtrationseinheiten, in denen diese unproduktiv sind, vermieden werden. Außerdem kann erreicht werden, dass stets mindestens eine Filtrationseinheit einen Filterprozess durchführt, sodass stets Filtrat abgeführt wird. Hierdurch kann beispielsweise ein sonst üblicher Puffertank für das Filtrat verkleinert oder sogar eventuell weggelassen werden.By adaptively controlling the occupancy of the second filtration unit as a function of the at least one process parameter of the filtration with the first filtration unit, it is possible in particular to react flexibly to deviations from an expected process duration of a filter process or a cleaning process of the first filtration unit. The control or regulation of the second filtration unit can be adapted such that the occupancy of the entire filter system is optimized. In particular, excessively long standby phases or rest periods of individual filtration units in which these are unproductive can be avoided. It can also be achieved that at least one filtration unit always carries out a filter process, so that filtrate is always removed. In this way, for example, an otherwise conventional buffer tank for the filtrate can be made smaller or even possibly omitted.
Der Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit kann eine Prozessdauer, insbesondere Restprozessdauer, eines Filterprozesses und/oder eines Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit umfassen, wobei die Prozessdauer mittels der Regeleinheit oder einer separaten Steuer- und/oder Regeleinheit der ersten Filtrationseinheit prognostiziert wird. Hierzu kann die Regeleinheit bzw. die separate Steuer- und/oder Regeleinheit der ersten Filtrationseinheit einen oder mehrere Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit bestimmen, insbesondere mittels einer oder mehrerer Sensoren messen. Bevorzugt werden solche Prozessparameter bestimmt bzw. gemessen, die die Dauer eines Filterprozesses bzw. eines Reinigungsprozesses beeinflussen oder mit dieser zusammenhängen. Beispielsweise beeinflussen eine Überströmgeschwindigkeiten bzw. ein Volumenstrom des Unfiltrats, ein Druckniveau des Unfiltrats, ein Druckniveau des Filtrats, der Transmembrandruck bzw. ein Gradient des Transmembrandrucks als Steuer- bzw. Regelparameter der Steuerung bzw. Regelung eines Filterprozesses mit der ersten Filtrationseinheit die Prozessdauer, insbesondere Restprozessdauer, des Filterprozesses. Beispielsweise kann ein Ende des Filterprozesses durch Erhöhen des Transmembrandrucks hinausgezögert werden. Des Weiteren können bei der Prognose der Prozessdauer bzw. Restprozessdauer des Filterprozesses die oben erwähnten Parameter des zu filtrierenden Fluides berücksichtigt werden. Genauso können Parameter aus anderen gekoppelten Datenbanken des Betriebes oder einer Cloud von anderen Anlagen eingelesen werden. Die oben erwähnten Parameter des zu filtrierenden Fluides können vorab auch offline gemessen und der Regeleinheit zur Verfügung gestellt werden oder während des Filterprozesses, beispielsweise durch in situ angeordnete Sensoren, gemessen werden.The process parameter of the filtration with the first filtration unit can include a process duration, in particular residual process duration, a filter process and / or a cleaning process of the first filtration unit, the process duration being predicted by means of the control unit or a separate control and / or regulation unit of the first filtration unit. For this purpose, the control unit or the separate control and / or regulating unit of the first filtration unit can determine one or more process parameters of the filtration with the first filtration unit, in particular measure using one or more sensors. Process parameters that influence or are related to the duration of a filter process or a cleaning process are preferably determined or measured. For example, an overflow velocity or a volume flow of the unfiltrate, a pressure level of the unfiltrate, a pressure level of the filtrate, the transmembrane pressure or a gradient of the transmembrane pressure as control parameters of the control or regulation of a filter process with the first filtration unit influence the process duration, in particular Remaining process time, the filter process. For example, one end of the filtering process can be delayed by increasing the transmembrane pressure. Furthermore, the above-mentioned parameters of the fluid to be filtered can be taken into account when forecasting the process duration or residual process duration of the filter process. In the same way, parameters can be read from other linked company databases or a cloud from other systems. The above-mentioned parameters of the fluid to be filtered can also be measured offline beforehand and made available to the control unit or measured during the filtering process, for example by sensors arranged in situ.
In die Prognose der Prozessdauer bzw. Restprozessdauer eines Filterprozesses können Erkenntnisse bezüglich Zusammenhängen zwischen der Prozessdauer und den oben erwähnten Prozessparametern einfließen. Im einfachsten Fall kann die Prognose aufgrund einer linearen Extrapolation eines gemessenen bzw. simulierten Verlaufs des Filterprozesses erfolgen. Wie bereits oben erwähnt ist die Aufkonzentration des Unfiltrats bzw. das Fouling des Membranfilters jedoch im Allgemeinen nicht linear und insbesondere nicht durch einfache Modellierung darzustellen. Somit ergibt sich stets eine Diskrepanz zwischen der prognostizierten Prozessdauer und der tatsächlichen Restlaufzeit des Filterprozesses, bevor zumindest eine Zwischenreinigung, beispielsweise eine Zwischen-CIP-Reinigung, durchgeführt werden muss. Dennoch führt die Berücksichtigung der prognostizierten Prozessdauer eines Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit zu einer Optimierung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit.Findings relating to the relationship between the process duration and the process parameters mentioned above can be incorporated into the forecast of the process duration or remaining process duration of a filter process. In the simplest case, the forecast can be made on the basis of a linear extrapolation of a measured or simulated course of the filter process. As already mentioned above, however, the concentration of the unfiltrate or the fouling of the membrane filter is generally not linear and in particular cannot be represented by simple modeling. There is therefore always a discrepancy between the predicted process duration and the actual remaining runtime of the filter process before at least an intermediate cleaning, for example an intermediate CIP cleaning, has to be carried out. Nevertheless, taking into account the predicted process duration of a filter process of the first filtration unit leads to an optimization of the occupancy of the second filtration unit.
Beispielsweise kann ein Reinigungsprozess der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit, insbesondere einer prognostizierten Restprozessdauer eines Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit, intensiviert und/oder verkürzt werden. Zur Intensivierung des Reinigungsprozesses kann beispielsweise ein Volumenstrom eines Rückspülfluides, eine Strömungsgeschwindigkeit des Rückspülfluides in einem Rückspüleinlauf bzw. ein Differenzdruck des Rückspülfluides zwischen dem Rückspüleinlauf und im Rückspülauslauf für einen Reinigungsprozess mittels Rückspülens erhöht werden.For example, a cleaning process of the second filtration unit can be intensified and / or shortened depending on the process parameter of the filtration with the first filtration unit, in particular a predicted remaining process time of a filter process of the first filtration unit. To intensify the cleaning process, for example, a volume flow of a backwashing fluid, a flow rate of the backwashing fluid in a backwashing inlet or a differential pressure of the backwashing fluid between the backwashing inlet and in the backwashing outlet for a cleaning process can be increased by backwashing.
Unter Rückspülen versteht man, dass ein Rückspülfluid gegen die Filtrationsrichtung, d.h. von der Filtratseite durch die Membran zur Unfiltratseite geführt wird. Als Rückspülfluid können das Filtrat selbst, Wasser und/oder Luft und/oder ein Produktionsgas (zum Beispiel Kohlendioxid oder ein Inertgas) und/oder Reinigungsmittel wie etwa Lauge verwendet werden. Wird nur mit dem Filtrat rückgespült, so muss hierzu der Filterprozess nicht unterbrochen werden. Ein solches Rückspülen mit Filtrat kann das Zusetzen der Membran hinauszögern, wodurch die Restprozessdauer des Filterprozesses verlängert wird. Wird jedoch mit einem anderen Rückspülfluid rückgespült, so ist im Allgemeinen eine Unterbrechung des Filterprozesses erforderlich, beispielsweise um das Rückspülfluid vor Wiederaufnahme des Filterprozesses vollständig aus dem Membranfilter zu entfernen. Dies ist z.B. beim Rückspülen mit sauerstoffhaltigem Wasser bei der Bierfiltration erforderlich.Backwashing means that a backwashing fluid is against the direction of filtration, i.e. is led from the filtrate side through the membrane to the unfiltrate side. The filtrate itself, water and / or air and / or a production gas (for example carbon dioxide or an inert gas) and / or cleaning agents such as lye can be used as the backwashing fluid. If only the filtrate is backwashed, the filter process does not have to be interrupted. Such backwashing with filtrate can delay the clogging of the membrane, thereby extending the remaining process time of the filter process. If, however, backwashing is carried out with another backwashing fluid, an interruption of the filtering process is generally necessary, for example in order to completely remove the backwashing fluid from the membrane filter before the filtering process is resumed. This is e.g. required for backwashing with oxygenated water in beer filtration.
Hier und im Folgenden ist unter einer Reinigung durch Rückspülen daher ein Rückspülen zu verstehen, bei dem der Filterprozess unterbrochen wird, wobei insbesondere die oben erwähnten Schritte des Abfahrens und Vorspannens erforderlich sein können. Bei der Reinigung durch Rückspülen erfolgt das Rückspülen somit (auch) mit anderen Rückspülfluiden als dem Filtrat. Eine Reinigung mittels Rückspülens kann zudem mehrere Rückspülschritte, insbesondere mit unterschiedlichen Rückspülmedien, umfassen. Dabei kann eine Intensivierung des Reinigungsprozesses auch durch Anpassen der jeweiligen Intensität und/oder Dauer einzelner Rückspülschritte erfolgen. Zur Intensivierung eines CIP-Reinigungsprozesses kann die Art und/oder Menge eingesetzter Chemikalien angepasst werden. Beispielsweise kann anstelle der Chemikalien einer Zwischen-CIP die Chemikalienart, Chemikalienmenge bzw. -konzentration einer Haupt-CIP verwendet werden. Eine Zwischen-CIP bzw. Zwischenreinigung unterscheidet sich von einer Haupt-CIP bzw. Hauptreinigung durch Dauer, Intensität und Art, Menge und Konzentration der eingesetzten Chemikalien.Here and below, cleaning by backwashing is therefore to be understood as backwashing, in which the filtering process is interrupted, in particular the above-mentioned steps of retraction and prestressing may be necessary. When cleaning by backwashing, backwashing is (also) carried out with backwashing fluids other than the filtrate. Cleaning by means of backwashing can also comprise several backwashing steps, in particular with different backwashing media. The cleaning process can also be intensified by adapting the respective intensity and / or duration of individual backwashing steps. The type and / or amount of chemicals used can be adjusted to intensify a CIP cleaning process. For example, instead of the chemicals of an intermediate CIP, the chemical type, chemical quantity or concentration of a main CIP can be used. An intermediate CIP or intermediate cleaning differs from a main CIP or main cleaning in terms of duration, intensity and type, amount and concentration of the chemicals used.
Zusätzlich oder alternativ zu der beschriebenen Intensivierung des Reinigungsprozesses kann der Reinigungsprozess verkürzt werden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass die zweite Filtrationseinheit bei Beendigung des Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit zum Filtern des Fluides zur Verfügung steht. Auf diese Weise kann eine Unterbrechung der Produktion der Filteranlage vermieden werden.In addition or as an alternative to the intensification of the cleaning process described, the cleaning process can be shortened. This can be done in particular in such a way that the second filtration unit is available to the first filtration unit for filtering the fluid when the filtering process has ended. In this way, an interruption in the production of the filter system can be avoided.
Der Einfluss des wenigstens einen Prozessparameters der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit auf die Regelung von Filterprozessen bzw. Reinigungsprozess in der zweiten Filtrationseinheit kann unbedingt sein, in dem Sinne, dass die Filtration mit der zweiten Filtrationseinheit ohne direkte Rückwirkung auf die Filtration mit der ersten Filtrationseinheit angepasst wird. Die Regelung der Filtration mit der zweiten Filtrationseinheit ist somit als Slave der Regelung der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit als Master untergeordnet. Alternativ kann jedoch auch eine Rückwirkung auf die Filtration mit der ersten Filtrationseinheit erfolgen. Beispielsweise können separate Steuer- und/oder Regeleinheiten der ersten und zweiten Filtrationseinheit als Slave bezüglich einer übergeordneten Regeleinheit als Master konfiguriert sein. In diesem Fall kann beispielsweise zusätzlich zu der Intensivierung und/oder Verkürzung des Reinigungsprozesses der zweiten Filtrationseinheit eine Verlängerung des Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit bewirkt werden. Dadurch kann insbesondere ein Kompromiss zwischen einer möglichst vollständigen Reinigung der zweiten Filtrationseinheit und einem nicht übermäßigem Fouling der ersten Filtrationseinheit erzielt werden. Dieser Ausgleich kann insbesondere durch die oben erwähnte übergeordnete Regeleinheit bewirkt werden.The influence of the at least one process parameter of the filtration with the first filtration unit on the regulation of filter processes or cleaning process in the second filtration unit can be unconditional, in the sense that the filtration with the second filtration unit is adjusted without direct reaction to the filtration with the first filtration unit becomes. The regulation of the filtration with the second filtration unit is therefore subordinate to the regulation of the filtration with the first filtration unit as the master. Alternatively, however, there can also be a reaction to the filtration with the first filtration unit. For example, separate control and / or regulating units of the first and second filtration units can be configured as slaves with respect to a higher-level regulating unit as masters. In this case, in addition to the intensification and / or shortening of the cleaning process of the second filtration unit, an extension of the filter process of the first filtration unit can be effected. As a result, in particular a compromise can be achieved between cleaning the second filtration unit as completely as possible and not excessively fouling the first filtration unit. This compensation can be effected in particular by the higher-level control unit mentioned above.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein Filterprozess der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit, insbesondere einer prognostizierten Restprozessdauer eines Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit, verlängert werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Reinigung der ersten Filtrationseinheit abgeschlossen ist, bevor der Filterprozess der zweiten Filtrationseinheit beendet wird. Eine Verlängerung des Filterprozesses kann wie oben erwähnt beispielsweise durch Erhöhen des Grenzwertes des Transmembrandrucks, durch Verändern (je nach Filterzustand kann eine Erhöhung oder Absenkung sinnvoll sein) des Crossflow-Volumenstromes und/oder durch Absenken eines Druckniveaus des Filtrats, und/oder durch Absenken des Filtratvolumenstromes und/oder durch einen Richtungswechsel der Anströmrichtung des Unfiltrats erzielt werden. Auch hier kann die Anpassung des Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit unbedingt in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit erfolgen oder aber in Rückwirkung auf die Steuerung bzw. Regelung der Filtration der ersten Filtrationseinheit.According to a further exemplary embodiment, a filter process of the second filtration unit can be extended depending on the process parameter of the filtration with the first filtration unit, in particular a predicted remaining process duration of a cleaning process of the first filtration unit. In this way it can be ensured that the cleaning of the first filtration unit is completed before the filtering process of the second filtration unit is ended. An extension of the filter process can, as mentioned above, for example, by increasing the limit value of the transmembrane pressure, by changing (depending on the filter state an increase or decrease can be useful) the crossflow volume flow and / or by lowering a pressure level of the filtrate, and / or by lowering the Filtrate volume flow and / or by changing the direction of the flow direction of the unfiltrate. Here too, the adaptation of the filter process of the second filtration unit can necessarily take place in dependence on the process parameter of the filtration with the first filtration unit or in retrospect on the control or regulation of the filtration of the first filtration unit.
Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen verlaufen der Filterprozess bzw. Reinigungsprozess der zweiten Filtrationseinheit und der Reinigungsprozess bzw. Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit zumindest teilweise parallel. Dies schließt nicht aus, dass weitere Prozessschritte, beispielsweise das oben erwähnte Vorspannen bzw. Abfahren der Membranfiltermodule, vorgesehen sind. Diese Prozessschritte können in die Optimierung der Belegungssteuerung integriert werden, wobei die Dauer der weiteren Prozessschritte vorgegeben oder ebenfalls adaptiv gesteuert werden kann.In the above-mentioned exemplary embodiments, the filtering process or cleaning process of the second filtration unit and the cleaning process or filtering process of the first filtration unit run at least partially in parallel. This does not exclude that further process steps, for example the above-mentioned pretensioning or retraction of the membrane filter modules, are provided. These process steps can be integrated into the optimization of the occupancy control, whereby the duration of the further process steps can be predetermined or can also be controlled adaptively.
Durch wechselseitiges Verlängern von Filterprozessen und/oder Intensivieren und/oder Verkürzen von Reinigungsprozessen der ersten und zweiten Filtrationseinheit kann die Belegung der Filtrationseinheiten optimiert werden. Insbesondere können wie oben erwähnt Standby-Phasen bzw. Ruhephasen einzelner Filtrationseinheiten weitgehend vermieden werden.By alternately lengthening filter processes and / or intensifying and / or shortening cleaning processes of the first and second filtration units, the occupancy of the filtration units can be optimized. In particular, as mentioned above, standby phases or resting phases of individual filtration units can be largely avoided.
Wie oben bereits erwähnt ist eine Prognose einer Prozessdauer bzw. Restprozessdauer eines Filterprozesses bzw. Reinigungsprozesses aufgrund von Modellen häufig unzuverlässig. Gemäß einer Weiterbildung kann die Regeleinheit und/oder die separate Steuer- und/oder Regeleinheit der ersten Filtrationseinheit daher dazu ausgebildet sein, die Prozessdauer auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze zu prognostizieren. Eine Steuerung bzw. Regelung auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik ist in der Lage, unscharfe Daten bzw. Parameter zu einer verlässlichen Aussage zu führen. Solche sogenannten Expertensysteme benötigen dabei keine vollständige Modellierung des Filtersystems, sondern können vielmehr als Blackbox- bzw. Graybox-Systeme eingesetzt werden. In der Fuzzy-Logik können komplexe Probleme durch die Verwendung von unscharfen Regeln einfach beschrieben werden. Dabei wird für jede konkrete Eingangsgröße mithilfe der Zugehörigkeitsfunktion der unscharfen Menge (Fuzzy-Menge) eines linguistischen Wertes der Zugehörigkeitsgrad zu dem entsprechenden linguistischen Wert bestimmt. Die Anwendung der Fuzzy-Logik zur Steuerung und/oder Regelung einer Filteranlage ermöglicht dabei, die Prozessführung durch Vorgeben einfacher und intuitiver linguistischer Regeln und Werte zu beeinflussen. Eine linguistische Regel umfasst dabei eine Anzahl von Prämissen in der Form einer Zugehörigkeit einer Anzahl von Eingangsgrößen, d.h. Prozessparametern, zu einer Anzahl linguistischer Werte, welche durch logische Verknüpfung miteinander verbunden werden, die so genannte Vorbedingung der Regel, und eine Aktion in der Form einer Zugehörigkeitsfunktion einer Ausgangsgröße, beispielsweise eines Steuer- bzw. Regelparameters sowie einer der oben genannten Aktionen, zu einem linguistischen Wert.As already mentioned above, a prediction of a process duration or residual process duration of a filter process or cleaning process is often unreliable on the basis of models. According to a further development, the control unit and / or the separate control and / or control unit of the first filtration unit can therefore be designed to predict the process duration on the basis of fuzzy logic and / or artificial neural networks. A control or regulation based on fuzzy logic is able to lead unsharp data or parameters to a reliable statement. Such so-called expert systems do not require complete modeling of the filter system, but can rather be used as black box or gray box systems. In fuzzy logic, complex problems can easily be described by using fuzzy rules. The degree of belonging to the corresponding linguistic value is determined for each concrete input variable using the membership function of the fuzzy set (fuzzy set) of a linguistic value. The use of fuzzy logic to control and / or regulate a filter system enables the process control to be influenced by specifying simple and intuitive linguistic rules and values. A linguistic rule comprises a number of premises in the form of belonging to a number of input variables, i.e. Process parameters, to a number of linguistic values, which are linked by a logical link, the so-called precondition of the rule, and an action in the form of a membership function of an output variable, for example a control or regulation parameter and one of the above-mentioned actions, to one linguistic value.
Gemäß dieser Weiterbildung kann jede Regel durch einen Experten vorgegeben werden, auch durch aufeinanderfolgende in Kaskaden ausgebildete Systeme oder durch ein automatisiertes Verfahren erlernt werden. Bei dem automatisierten Verfahren kann insbesondere ein künstliches neuronales Netz eingesetzt werden. Ein solches künstliches neuronales Netz kann dabei durch Beobachtung, d.h. Protokollieren und Auswerten geeigneter Prozessparameter der Filtrationseinheiten Regeln neu erlernen oder anpassen, wobei die Beobachtung insbesondere während des Filtrationsbetriebs durch einen Experten stattfinden kann.According to this development, each rule can be specified by an expert, can also be learned by successive systems formed in cascades or by an automated method. In particular, an artificial neural network can be used in the automated method. Such an artificial neural network can be observed, i.e. Logging and evaluation of suitable process parameters of the filtration units, learn new rules or adapt them, whereby the observation can take place in particular during the filtration operation by an expert.
Eine vorbestimmte oder erlernte Regel kann weiterhin durch Optimierungsschritte angepasst werden. Dabei kann ein Optimierungsschritt die Anpassung einer zu einem in eine Regel verwendeten linguistischen Wert gehörenden Fuzzy-Menge oder eine Priorisierung bzw. Eliminierung der Regel umfassen. Nach Auswertung der linguistischen Regeln kann die Ausgangsgröße durch Defuzzyfizieren einer Zugehörigkeitsfunktion erhalten werden. Durch Verknüpfen mehrerer linguistischer Regeln durch Komposition lassen sich auch komplizierte Zusammenhänge im Bereich der Prozessführung leicht formulieren. Insbesondere können durch Komposition linguistische Regeln zur Regelung gegensätzlicher Trends, beispielsweise auf der Grundlage der im Zusammenhang mit
Zur Anwendung der Fuzzy-Logik kann die Regeleinheit und/oder die separate Steuer- und/oder Regeleinheit der ersten Filtrationseinheit insbesondere einen Mamdani-Regler oder einen Sugeno-Regler aufweisen.To use the fuzzy logic, the control unit and / or the separate control and / or regulating unit of the first filtration unit can in particular have a Mamdani controller or a Sugeno controller.
Durch alternativen oder zusätzlichen Einsatz eines künstlichen neuronalen Netzes kann die Prognose der Prozessdauer zu einem optimierten Expertensystem hin getrimmt werden, welches auch ohne vorheriges und externes Expertenwissen eine zuverlässige Prognose der Prozessdauer bzw. Restprozessdauer von Filterprozessen und Reinigungsprozessen der Filtrationseinheiten ermöglicht.By alternative or additional use of an artificial neural network, the prognosis of the process duration can be trimmed towards an optimized expert system, which enables a reliable prognosis of the process duration or remaining process duration of filter processes and cleaning processes of the filtration units even without previous and external expert knowledge.
Ein künstliches neuronales Netz besteht aus einem oder mehreren künstlichen Neuronen, welche in einer oder mehreren Schichten angeordnet sind. Jedes künstliche Neuron bestimmt dabei aus einem oder mehreren Eingangssignalen ein Ausgangssignal. Aus dem einen oder mehreren Eingangssignalen kann dabei unter Zuhilfenahme einer oder mehrerer vorbestimmte Gewichte ein Netto-Input als Summe der gewichteten Eingangssignale bestimmt werden. Aus dem Netto-Input kann unter Verwendung einer Aktivierungsfunktion das Ausgangssignal bestimmt werden. Die Aktivierungsfunktion kann dabei eine Schwellwertfunktion, eine sigmoide Funktion oder eine lineare Funktion sein. Dabei hat eine sigmoide Funktion den Vorteil, dass sie stetig differenzierbar ist und somit in Optimierungsverfahren wie dem Verfahren des steilsten Gradienten eingesetzt werden kann. Ein künstliches Neuron kann insbesondere in der Form eines Perzeptrons mit variabler Schwelle vorliegen.An artificial neural network consists of one or more artificial neurons, which are arranged in one or more layers. Each artificial neuron determines an output signal from one or more input signals. A net input can be determined from the one or more input signals with the aid of one or more predetermined weights as the sum of the weighted input signals. The output signal can be determined from the net input using an activation function. The activation function can be a threshold value function, a sigmoid function or a linear function. A sigmoid function has the advantage that it is continuously differentiable and can therefore be used in optimization processes such as the steepest gradient process. An artificial neuron can in particular in the form of a variable threshold perceptron.
Ein künstliches neuronales Netz hat insbesondere den Vorteil, dass es sich um ein lernfähiges System handelt. Dabei geschieht das Lernen eines künstlichen neuronalen Netzes im Allgemeinen durch Anpassen der Gewichte der Eingangssignale der Neuronen. Für ein mehrschichtiges neuronales Netz, wie das Multilayer Perzepton (MLP), kann zum Durchführen eines Lernschritts der Backpropagation-Algorithmus angewendet werden. Ein künstliches neuronales Netz zur Prognose der Prozessdauer von Filterprozessen bzw. Reinigungsprozessen kann offline, d.h. ohne Prozessführung, durch einen Experten trainiert werden, oder (auch) online, d.h. während laufender Prozessführung, lernen.An artificial neural network has the particular advantage that it is an adaptive system. The learning of an artificial neural network generally takes place by adapting the weights of the input signals of the neurons. For a multilayer neural network, such as the multilayer percepton (MLP), the back propagation algorithm can be used to carry out a learning step. An artificial neural network for predicting the process duration of filter processes or cleaning processes can be offline, i.e. without process control, trained by an expert, or (also) online, i.e. learn during ongoing litigation.
Insbesondere kann ein künstliches neuronales Netz in Form eines Neuro-Fuzzy Reglers mit einem Fuzzy-Regler kombiniert werden. Dadurch kann die Transparenz der intuitiven Regeln von Fuzzy-Systemen mit der Lernfähigkeit von künstlichen neuronalen Netzen vereint werden. Insbesondere ist ein Neuro-Fuzzy Regler in der Lage, linguistische Regeln und/oder Zugehörigkeitsfunktionen zu erlernen oder bestehende zu optimieren.In particular, an artificial neural network in the form of a neuro-fuzzy controller can be combined with a fuzzy controller. This allows the transparency of the intuitive rules of fuzzy systems to be combined with the learning ability of artificial neural networks. In particular, a neuro-fuzzy controller is able to learn linguistic rules and / or membership functions or to optimize existing ones.
Ein Neuro-Fuzzy Regler kann als kooperatives System realisiert werden, in welchem das neuronale Netz unabhängig von dem Fuzzy-System arbeitet, und die Parameter des Fuzzy-Systems durch das neuronale Netz bestimmt und/oder optimiert werden. Dabei kann das Lernen des neuronalen Netzes durch Lernen von Fuzzy-Mengen oder durch Lernen von linguistischen Regeln geschehen. Das Lernen von Fuzzy-Mengen kann durch ein modifiziertes Backpropagation-Verfahren, bei welchem anstelle der Gewichte die Lage und Form der Zugehörigkeitsfunktion der Fuzzy-Menge verändert wird, geschehen.A neuro-fuzzy controller can be implemented as a cooperative system in which the neural network operates independently of the fuzzy system, and the parameters of the fuzzy system are determined and / or optimized by the neural network. The learning of the neural network can be done by learning fuzzy sets or by learning linguistic rules. The learning of fuzzy sets can be done by a modified back propagation method, in which the position and form of the membership function of the fuzzy set is changed instead of the weights.
Ein Neuro-Fuzzy Regler kann aber auch als hybrides System realisiert werden, in welchem die Eigenschaften der Fuzzy-Logik und des künstlichen neuronalen Netzes untrennbar vereint sind. Alternativ oder ergänzend kann ein künstliches neuronales Netz mit physikalischen bzw. verfahrenstechnischen Modellen zur Bildung eines hybriden Reglers verknüpft werden. Anstelle der Gewichte können bei einem Fuzzy-Neuron die Fuzzy-Mengen treten, wobei anstelle der gewichteten Summe und der Aktivierungsfunktion bei den Fuzzy-Neuronen einer inneren Schicht die Bestimmung der Zugehörigkeitsgerade (Fuzzyfizierung) für die Eingangssignale und deren Inferenz tritt. Anstelle der gewichteten Summe und der Aktivierungsfunktion bei den Fuzzy-Neuronen der Ausgangsschicht kann hingegen die Komposition und Defuzzyfizierung treten. Eine Möglichkeit des Lernens im hybriden Neuro-Fuzzy Regler besteht darin, vor Inbetriebnahme des Reglers alle für die Steuerung und/oder Regelung der Filteranlage bzw. Filtrationseinheit oder des Filterprozesses bzw. Reinigungsprozesses möglichen Regeln vorzugeben und durch den Neuro-Fuzzy Regler nicht benötigte Regeln im Online-Betrieb eliminieren zu lassen.A neuro-fuzzy controller can also be implemented as a hybrid system in which the properties of fuzzy logic and the artificial neural network are inseparably combined. Alternatively or additionally, an artificial neural network can be linked to physical or process engineering models to form a hybrid controller. Instead of the weights, the fuzzy sets can take the place of a fuzzy neuron, whereby instead of the weighted sum and the activation function for the fuzzy neurons of an inner layer, the determination of the straight line of affiliation (fuzzyfication) for the input signals and their inference occurs. Instead of the weighted sum and the activation function for the fuzzy neurons of the starting layer, the composition and defuzzification can occur. One way of learning in the hybrid neuro-fuzzy controller is to specify all possible rules for the control and / or regulation of the filter system or filtration unit or the filtering process or cleaning process before commissioning the controller, and the neuro-fuzzy controller to regulate rules that are not required Have online operations eliminated.
Eine oder mehrere Fuzzy-Regler und/oder künstliche neuronale Netze können zur Prognose der Prozessdauer bzw. Restprozessdauer in die Regeleinheit und/oder die separate Steuer- und/oder Regeleinheit der ersten Filtrationseinheit integriert sein. Die linguistischen Regeln des Fuzzy-Reglers können dabei Modelle, Fakten, Umgebungsdaten, etc. und physikalischchemische Zusammenhänge als Expertenwissen abbilden. Anhand solcher Modelle bzw. Fakten können auch die verwendeten künstlichen neuronalen Netze trainiert werden.One or more fuzzy controllers and / or artificial neural networks can be integrated into the control unit and / or the separate control and / or regulating unit of the first filtration unit in order to predict the process duration or remaining process duration. The linguistic rules of the fuzzy controller can map models, facts, environmental data, etc. and physical-chemical relationships as expert knowledge. The artificial neural networks used can also be trained on the basis of such models or facts.
Die Verwendung von Fuzzy-Reglern und/oder künstlichen neuronalen Netzen zur Prognose der Prozessdauer erlaubt es, auch bei unzureichender Modellierung und unbekannten Einflüssen auf die Prozessdauer, eine deutlich zuverlässigere Prognose der Prozessdauer abzugeben. Insbesondere kann das verwendete System lernfähig ausgebildet sein, sodass die Prognosen mit zunehmender Betriebszeit der Filteranlage besser werden.The use of fuzzy controllers and / or artificial neural networks to predict the process duration allows a significantly more reliable prognosis of the process duration to be made, even with inadequate modeling and unknown influences on the process duration. In particular, the system used can be designed to be capable of learning, so that the prognoses become better with increasing operating time of the filter system.
Zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen Prognose der Prozessdauer von Filterprozessen und Reinigungsprozessen der Filtrationseinheiten auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze kann die Regeleinheit dazu ausgebildet sein, die adaptive Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze durchzuführen. Hierzu können als Ausgangsparameter der verwendeten Fuzzy-Systeme, künstlicher neuronaler Netze bzw. Neuro-Fuzzy-Systeme die oben erwähnten Aktionen bestimmt werden, beispielsweise ob ein Eingriff in einen laufenden Filterprozess bzw. einen laufenden Reinigungsprozess erfolgen soll. Insbesondere können als Ausgangsparameter der Abbruch eines Filterprozesses bzw. der Zeitpunkt eines Filtrationsendes bestimmt werden. Des Weiteren können die Überströmgeschwindigkeit, die Filtrationsgeschwindigkeit, der maximale Transmembrandruck, ein Zeitpunkt für einen Reinigungsprozess durch Rückspülen, eine Umkehr der Unfiltratströmung, ein Zeitpunkt sowie eine Anzahl von Zwischen-CIPs, sowie ein Zeitpunkt für eine Haupt-CIP als Ausgangsparameter bestimmt werden. Des Weiteren kann ein Reinigungsprozess eingeleitet werden und/oder die Art und Dauer des Reinigungsprozesses, beispielsweise durch Rückspülen, Zwischen-CIP oder Haupt-CIP, gewählt werden. Schließlich kann die Dauer eines Filterprozesses angepasst werden, die Dauer eines Soaking-Prozesses des Membranfiltermoduls angepasst werden, sowie ein Standby vorbereitet werden.In addition or as an alternative to the above-described forecast of the process duration of filter processes and cleaning processes of the filtration units on the basis of fuzzy logic and / or artificial neural networks, the control unit can be designed to adaptively regulate the occupancy of the second filtration unit on the basis of a fuzzy Perform logic and / or artificial neural networks. For this purpose, the above-mentioned actions can be determined as output parameters of the fuzzy systems, artificial neural networks or neuro-fuzzy systems used, for example whether an intervention in an ongoing filter process or an ongoing cleaning process should take place. In particular, the termination of a filter process or the time of a filtration end can be determined as output parameters. Furthermore, the overflow speed, the filtration speed, the maximum transmembrane pressure, a point in time for a cleaning process by backwashing, a reversal of the unfiltrate flow, a point in time and a number of intermediate CIPs, and a point in time for a main CIP can be determined as starting parameters. Furthermore, a cleaning process can be initiated and / or the type and duration of the cleaning process can be selected, for example by backwashing, intermediate CIP or main CIP. Finally, the duration of a filter process can be adjusted, the duration of a soaking process of the membrane filter module can be adjusted, and a standby can be prepared.
Die Regeleinheit sowie die separaten Steuer- und/oder Regeleinheiten der Filtrationseinheiten können insbesondere wie erwähnt als speicherprogrammierbare Steuerungen ausgebildet sein, wobei zusätzlich eine Anbindung an die Cloud zum Trainieren der künstlichen neuronalen Netze vorgesehen sein kann. Damit können Datensätze anderer Filteranlagen zur Verbesserung der adaptiven Regelung der Belegung verwendet werden. The control unit and the separate control and / or regulating units of the filtration units can, in particular, as mentioned, be designed as programmable logic controllers, with a connection to the cloud for training the artificial neural networks being additionally provided. Data sets from other filter systems can thus be used to improve the adaptive control of the occupancy.
Gemäß einer Weiterbildung kann wenigstens ein, insbesondere der ersten Filtrationseinheit zugeordneter, Sensor vorgesehen sein, wobei der Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit einen mittels des Sensors gemessenen Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit umfasst.According to a further development, at least one sensor, in particular assigned to the first filtration unit, can be provided, the process parameter of the filtration with the first filtration unit comprising a process parameter of the filtration with the first filtration unit measured by means of the sensor.
Beispielsweise kann ein Viskositätssensor und/oder ein Dichtesensor vorgesehen sein, der die Viskosität des Unfiltrats bzw. die Dichte des Unfiltrats in dem jeweiligen Kreislauf der ersten Filtrationseinheit misst. Ein Sensor zur Messung der Viskosität kann als Quarzviskosimeter, insbesondere mit piezomechanischen Quarzsensoren, ausgebildet sein. Die Dichtebestimmung kann beispielsweise durch Strahlungsabsorption, Biegeschwinger oder dergleichen erfolgen. Ebenso kann ein Sensor zur Messung der Viskoelastizität vorgesehen sein. Da ein Zusammenhang zwischen der Viskosität des Unfiltrats und der Hefekonzentration (Hefezellzahl pro Milliliter) sowie der Dichte und der Hefekonzentration besteht, können über diese Parameter sehr einfach Rückschlüsse auf die Hefezellzahl gezogen werden. Sensoren zum Messen der Viskosität und/oder der Dichte können auf einfache Art und Weise in situ in der Filtrationseinheit angeordnet werden. Beispielsweise kann ein Coriolis-Massendurchflussmesser mit induzierter Torsionsbewegung zur gleichzeitigen Messung von Dichte und Viskosität verwendet werden. Weitere denkbare Sensoren zum Messen von Prozessparametern umfassen einen Sensor zur Messung der Trübung des Unfiltrats, einen Sensor zur Messung der Farbe des Unfiltrats und/oder des Filtrats, einen Sensor zur Messung des Transmembrandrucks, einen Sensor zur Messung des Filtratflusses, einen Sensor zur Messung der Überströmgeschwindigkeit, einen Sensor zur Messung des Massendurchflusses durch den Membranfilter, einen Temperatursensor für das Unfiltrat, einen Sensor zur Messung eines Rückspülvolumenstroms, einen Sensor zur Messung einer Rückspülgeschwindigkeit, einen Sensor zur Messung eines Rückspüldrucks und dergleichen.For example, a viscosity sensor and / or a density sensor can be provided which measures the viscosity of the unfiltrate or the density of the unfiltrate in the respective circuit of the first filtration unit. A sensor for measuring the viscosity can be designed as a quartz viscometer, in particular with piezomechanical quartz sensors. The density can be determined, for example, by radiation absorption, bending vibrators or the like. A sensor for measuring the viscoelasticity can also be provided. Since there is a connection between the viscosity of the unfiltrate and the yeast concentration (yeast cell number per milliliter) as well as the density and the yeast concentration, these parameters can be used to easily draw conclusions about the yeast cell number. Sensors for measuring the viscosity and / or the density can be arranged in situ in the filtration unit in a simple manner. For example, a Coriolis mass flow meter with induced torsional motion can be used to measure density and viscosity simultaneously. Further conceivable sensors for measuring process parameters include a sensor for measuring the turbidity of the unfiltrate, a sensor for measuring the color of the unfiltrate and / or the filtrate, a sensor for measuring the transmembrane pressure, a sensor for measuring the filtrate flow, and a sensor for measuring the Overflow speed, a sensor for measuring the mass flow through the membrane filter, a temperature sensor for the unfiltrate, a sensor for measuring a backwash volume flow, a sensor for measuring a backwash speed, a sensor for measuring a backwash pressure and the like.
Der oder die von den Sensoren gemessenen Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit können alternativ oder ergänzend zu der prognostizierten Prozessdauer eines Filterprozesses und/oder eines Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit von der erfindungsgemäßen Regeleinheit verwendet werden, um eine Belegung der zweiten Filtrationseinheit adaptiv zu regeln. Somit können explizit die Filtration mit der ersten Filtrationseinheit betreffende, gemessene Prozessparameter bei der Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann eine grundlegendere, aber aufwändigere Optimierung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit erzielt werden.The process parameter or parameters of the filtration with the first filtration unit measured by the sensors can be used as an alternative or in addition to the predicted process duration of a filter process and / or a cleaning process of the first filtration unit by the control unit according to the invention in order to adaptively control an occupancy of the second filtration unit. Process parameters relating to the filtration with the first filtration unit can thus be explicitly taken into account when regulating the occupancy of the second filtration unit. In this way, a more fundamental but more complex optimization of the occupancy of the second filtration unit can be achieved.
Gemäß einer Weiterbildung kann die zweite Filtrationseinheit mehrere parallel geschaltete Membranfiltermodule mit einer doppelten Zulaufleitung und einer doppelten Rücklaufleitung umfassen, wobei zwischen den parallel geschalteten Membranfiltermodulen steuerbare Absperrvorrichtungen für eine Umkehrung einer Flussrichtung des Unfiltrats während der Filtration vorgesehen sind, und wobei die Regeleinheit dazu ausgebildet ist, die Flussrichtung des Unfiltrats in der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit umzukehren.According to a development, the second filtration unit can comprise a plurality of membrane filter modules connected in parallel with a double inlet line and a double return line, controllable shut-off devices being provided between the membrane filter modules connected in parallel for reversing a direction of flow of the unfiltrate during the filtration, and the control unit being designed to reverse the flow direction of the unfiltrate in the second filtration unit as a function of the process parameter of the filtration with the first filtration unit.
Jedes Membranfiltermodul der zweiten Filtrationseinheit hat somit zwei Zulaufleitungen, die über steuerbare Absperrvorrichtungen, beispielsweise Sperrventile, von der Regeleinheit gezielt geöffnet und geschlossen werden können und mit dem Einlauf bzw. dem Ablauf des Membranfiltermoduls für Unfiltrat verbunden sind. Gleichzeitig weist jedes Membranfiltermodul zwei Rücklaufleitungen auf, die über steuerbare Absperrvorrichtungen von der Regeleinheit gezielt geöffnet und geschlossen werden können und ebenfalls mit dem Einlauf bzw. dem Ablauf des folgenden Membranfiltermoduls für Unfiltrat verbunden sind. Zwischen zwei Membranfiltermodulen können die Zulaufleitungen des nachfolgenden Moduls durch die Rücklaufleitungen des vorausgehenden Moduls gegeben sein. Somit sind zwischen den parallel geschalteten Membranfiltermodulen steuerbare Absperrvorrichtungen vorgesehen. Durch gezieltes Öffnen jeweils nur einer der beiden Absperrvorrichtungen in den Zulaufleitungen bzw. Rücklaufleitungen kann, selbst ohne Umsteuern einer das Unfiltrat umwälzenden Pumpe, eine Umkehrung der Flussrichtung des Unfiltrats durch die einzelnen Membranfiltermodule der zweiten Filtrationseinheit bewirkt werden. Die Absperrvorrichtungen werden dabei stets so angesteuert, dass die Membranfiltermodule nacheinander von dem Unfiltrat durchströmt werden. Durch Umkehrung der Flussrichtung des Unfiltrats kann dabei die Dauer eines Filterprozesses verlängert werden, da ein zunächst weniger durch Membranfouling belasteter Bereich der Membranfiltermodule nun einer höheren Belastung ausgesetzt wird und umgekehrt. Eine solche Umkehrung der Flussrichtung des Unfiltrats kann somit von der Regeleinheit gezielt, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Restprozessdauer eines Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit, eingesetzt werden, um einen Filterprozess der zweiten Filtrationseinheit zu verlängern, beispielsweise bis der Reinigungsprozess der ersten Filtrationseinheit abgeschlossen ist.Each membrane filter module of the second filtration unit thus has two inlet lines which can be opened and closed by the control unit via controllable shut-off devices, for example shut-off valves, and which are connected to the inlet or the outlet of the membrane filter module for unfiltrate. At the same time, each membrane filter module has two return lines which can be selectively opened and closed by the control unit via controllable shut-off devices and which are also connected to the inlet or the outlet of the following membrane filter module for unfiltrate. Between two membrane filter modules, the feed lines of the subsequent module can be given by the return lines of the previous module. Controllable shut-off devices are thus provided between the membrane filter modules connected in parallel. By deliberately opening only one of the two shut-off devices in the feed lines or return lines, the individual membrane filter modules of the second filtration unit can reverse the direction of flow of the unfiltrate, even without reversing a pump that circulates the unfiltrate. The shut-off devices are always controlled so that the membrane filter modules are successively flowed through by the unfiltrate. By reversing the direction of flow of the unfiltrate, the duration of a filter process can be extended, since an area of the membrane filter modules that is initially less loaded by membrane fouling is now exposed to a higher load and vice versa. Such a reversal of the flow direction of the unfiltrate can thus be targeted by the control unit, for example depending on a remaining process duration of a cleaning process of the first filtration unit, be used to extend a filtering process of the second filtration unit, for example until the cleaning process of the first filtration unit is completed.
Alternativ kann die zweite Filtrationseinheit in Reihe geschaltete Membranfiltermodule und eine umsteuerbare Pumpe aufweisen, mit der die Flussrichtung des Unfiltrats gesteuert umgekehrt werden kann.Alternatively, the second filtration unit can have membrane filter modules connected in series and a reversible pump with which the direction of flow of the unfiltrate can be reversed in a controlled manner.
Die oben genannten Aufgaben werden auch durch ein Verfahren zur Filtration von Fluiden, insbesondere mit einer der oben beschriebenen Vorrichtungen, gelöst, wobei das Verfahren eine Sequenz von Filterprozessen zum Filtern von Unfiltrat und von Reinigungsprozessen zum Reinigen der Membranfiltermodule der ersten und der zweiten Filtrationseinheit umfasst, wobei das Unfiltrat in separaten Kreisläufen durch wenigstens ein Membranfiltermodul der ersten Filtrationseinheit und durch wenigstens ein Membranfiltermodul der zweiten Filtrationseinheit geleitet wird, und wobei das Filtrat aus den Membranfiltermodulen abgeleitet wird, wobei eine Belegung der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der ersten Filtrationseinheit adaptiv geregelt wird. The above-mentioned objects are also achieved by a method for filtering fluids, in particular with one of the devices described above, the method comprising a sequence of filter processes for filtering unfiltrate and of cleaning processes for cleaning the membrane filter modules of the first and second filtration units, wherein the unfiltrate is passed in separate circuits through at least one membrane filter module of the first filtration unit and through at least one membrane filter module of the second filtration unit, and wherein the filtrate is derived from the membrane filter modules, an occupancy of the second filtration unit depending on at least one process parameter of a filtration with the first filtration unit is controlled adaptively.
Hierbei können dieselben Variationen und Weiterbildungen, die oben im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Filtration von Fluiden beschrieben wurden, auch auf das Verfahren zur Filtration von Fluiden angewendet werden. Insbesondere können die oben beschriebenen Weiterbildungen der ersten und zweiten Filtrationseinheit, der Membranfiltermodule sowie der Steuer- und/oder Regeleinheiten eingesetzt werden. Neben den Filterprozessen und Reinigungsprozessen kann die Sequenz auch weitere Abschnitte, beispielsweise das oben erwähnte Vorspannen und Abfahren der Membranfiltermodule, Standby-Phasen bzw. Ruhephasen und dergleichen umfassen. Bei den Reinigungsprozessen kann es sich wie oben beschrieben insbesondere um Rückspülprozesse, Zwischen-CIPs und Haupt-CIPs handeln. Als Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit können die oben beschriebenen Prozessparameter verwendet werden.The same variations and developments that were described above in connection with the devices for filtering fluids according to the invention can also be applied to the method for filtering fluids. In particular, the developments of the first and second filtration units, the membrane filter modules and the control and / or regulating units described above can be used. In addition to the filter processes and cleaning processes, the sequence can also include further sections, for example the above-mentioned pretensioning and retraction of the membrane filter modules, standby phases or rest phases and the like. As described above, the cleaning processes can in particular be backwashing processes, intermediate CIPs and main CIPs. The process parameters described above can be used as process parameters of the filtration with the first filtration unit.
Des Weiteren kann wie bereits oben erwähnt zusätzlich oder alternativ eine Belegung der ersten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit der zweiten Filtrationseinheit adaptiv geregelt werden. Erneut können die oben beschriebenen Prozessparameter zur adaptiven Regelung der Belegung der ersten Filtrationseinheit eingesetzt werden. Insbesondere kann der Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit eine prognostizierte Prozessdauer, insbesondere Restprozessdauer, eines Filterprozesses und/oder eines Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit umfassen. Ebenso kann wie oben erwähnt die Belegung wenigstens einer Filtrationseinheit einer Vielzahl von Filtrationseinheiten in Abhängigkeit von wenigstens einem Prozessparameter einer Filtration mit einer oder mehreren anderen Filtrationseinheiten der Vielzahl von Filtrationseinheiten adaptiv geregelt werden. Des Weiteren können die Belegungen aller Filtrationseinheiten der Vielzahl von Filtrationseinheiten adaptiv geregelt werden.Furthermore, as already mentioned above, in addition or as an alternative, an occupancy of the first filtration unit can be adaptively regulated as a function of at least one process parameter of a filtration with the second filtration unit. Again, the process parameters described above can be used to adaptively control the occupancy of the first filtration unit. In particular, the process parameter of the filtration with the first filtration unit can include a predicted process duration, in particular residual process duration, of a filter process and / or a cleaning process of the first filtration unit. Likewise, as mentioned above, the occupancy of at least one filtration unit of a plurality of filtration units can be adaptively regulated as a function of at least one process parameter of a filtration with one or more other filtration units of the plurality of filtration units. Furthermore, the occupancy of all filtration units of the large number of filtration units can be regulated adaptively.
Die adaptive Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit kann ein Anpassen wenigstens eines Steuerparameters eines Filterprozesses und/oder eines Reinigungsprozesses der zweiten Filtrationseinheit umfassen, wobei der Steuerparameter des Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit insbesondere in Abhängigkeit von einer prognostizierten Restprozessdauer eines parallel verlaufenden Reinigungsprozesses der ersten Filtrationseinheit angepasst werden kann, und/oder wobei der Steuerparameter des Reinigungsprozesses der zweiten Filtrationseinheit insbesondere in Abhängigkeit von einer prognostizierten Restprozessdauer eines parallel verlaufenden Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit angepasst werden kann. Dabei müssen der Filterprozess und der Reinigungsprozess nicht vollständig parallel verlaufen. Als Steuerparameter können die zuvor beschriebenen Steuer- und Regelparameter verwendet werden. Insbesondere können Grenzwerte für Prozessparameter wie den Transmembrandruck, bei denen eine bestimmte Aktion, beispielsweise das Beenden eines Filterprozesses und Einleiten einer Reinigung oder ein Rückspülen mit Filtrat zum Verlängern des Filterprozesses, ausgeführt werden, als Steuerparameter angepasst werden.The adaptive control of the occupancy of the second filtration unit can include adapting at least one control parameter of a filter process and / or a cleaning process of the second filtration unit, the control parameter of the filter process of the second filtration unit being adapted in particular as a function of a predicted remaining process duration of a parallel cleaning process of the first filtration unit can, and / or wherein the control parameter of the cleaning process of the second filtration unit can be adapted in particular as a function of a predicted remaining process duration of a parallel filter process of the first filtration unit. The filtering process and the cleaning process do not have to run completely parallel. The control parameters described above can be used as control parameters. In particular, limit values for process parameters such as transmembrane pressure, at which a specific action, for example the termination of a filter process and the initiation of cleaning or backwashing with filtrate to extend the filter process, can be carried out as control parameters.
Befindet sich beispielsweise die zweite Filtrationseinheit in einem Filterprozess, während sich die erste Filtrationseinheit in einem Reinigungsprozess befindet, so kann die adaptive Regelung den Filterprozess zumindest so lange verlängern, bis der Reinigungsprozess der ersten Filtrationseinheit abgeschlossen ist. Darüber hinaus kann der Filterprozess verlängert werden, bis das auf den Reinigungsprozess folgende Vorspannen der Membranfiltermodule der ersten Filtrationseinheit abgeschlossen ist. Befindet sich hingegen die zweite Filtrationseinheit in einem Reinigungsprozess, während sich die erste Filtrationseinheit in einem Filterprozess befindet, so kann die adaptive Regelung den Reinigungsprozess wie oben beschrieben intensivieren und/oder verkürzen, damit die zweite Filtrationseinheit zum Ende des Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit zur Verfügung steht.For example, if the second filtration unit is in a filtering process while the first filtration unit is in a cleaning process, the adaptive control can extend the filtering process at least until the cleaning process of the first filtration unit is complete. In addition, the filter process can be extended until the pre-tensioning of the membrane filter modules of the first filtration unit that follows the cleaning process is completed. If, on the other hand, the second filtration unit is in a cleaning process while the first filtration unit is in a filter process, the adaptive control can intensify and / or shorten the cleaning process as described above, so that the second filtration unit is available to the first filtration unit at the end of the filtering process .
Die adaptive Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit kann ein Beenden eines Filterprozesses und Einleiten eines Reinigungsprozesses der zweiten Filtrationseinheit und/oder ein Beenden des Reinigungsprozesses und Einleiten eines weiteren Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit umfassen. Durch adaptives Beenden eines Filterprozesses und Einleiten eines Reinigungsprozesses der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit kann flexibel auf ein frühzeitiges Bereitstehen der ersten Filtrationseinheit reagiert werden, sodass die Wirksamkeit der Reinigung der zweiten Filtrationseinheit verbessert werden kann. Durch adaptives Beenden des Reinigungsprozesses und Einleiten eines weiteren Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit in Abhängigkeit von dem Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit kann flexibel auf ein vorzeitiges Ende eines Filterprozesses der ersten Filtrationseinheit reagiert werden. Auf diese Weise kann eine Unterbrechung der Filtration der Gesamtfilteranlage vermieden werden.The adaptive control of the occupancy of the second filtration unit can end a filter process and initiate one Cleaning process of the second filtration unit and / or ending the cleaning process and initiating a further filter process of the second filtration unit depending on the process parameter of the filtration with the first filtration unit. By adaptively ending a filter process and initiating a cleaning process of the second filtration unit in dependence on the process parameter of the filtration with the first filtration unit, it is possible to react flexibly to an early availability of the first filtration unit, so that the effectiveness of cleaning the second filtration unit can be improved. By adaptively ending the cleaning process and initiating a further filter process of the second filtration unit in dependence on the process parameter of the filtration with the first filtration unit, it is possible to react flexibly to a premature end of a filter process of the first filtration unit. In this way, an interruption in the filtration of the entire filter system can be avoided.
Das Einleiten des Reinigungsprozesses der zweiten Filtrationseinheit kann insbesondere eine Auswahl des Reinigungsprozesses aus der folgenden Gruppe umfassen: Reinigen durch Rückspülen, Cleaning-in-Place, Reinigen durch Rückspülen und Cleaning-in-Place, Generalreinigung und vorbestimmte Reinigungsprogramme. Beispielsweise kann ein Reinigungsprozess durch Rückspülen wie oben beschrieben mehrere Rückspülschritte, insbesondere mit unterschiedlichen Rückspülmedien, umfassen. Wie oben beschrieben kann das Einleiten des Reinigungsprozesses zudem eine Auswahl der Art und Menge eingesetzter Chemikalien einer CIP-Reinigung und/oder die Intensität und/oder Dauer des Reinigungsprozesses und/oder das Anpassen von Steuerparametern des Reinigungsprozesses umfassen. Beispielsweise kann eine Zwischen-CIP mit geringer Menge bzw. Konzentration gewählt werden oder eine Haupt-CIP mit höherer Menge bzw. Konzentration und eventuell anderen oder zusätzlichen Chemikalien. Bei einer Generalreinigung kann sogar der Austausch einzelner oder aller Filtermembranen vorgesehen sein. Neben dem wenigstens einen Prozessparameter der Filtration mit der ersten Filtrationseinheit kann auch wenigstens ein Prozessparameter eines vorangehenden Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit berücksichtigt werden. Dadurch kann der nachfolgende Reinigungsprozess derart angepasst werden, dass eine Foulingschicht auf den Membranfiltermodulen der zweiten Filtrationseinheit möglichst vollständig, unter Berücksichtigung der Randbedingungen bezüglich der Belegung der zweiten Filtrationseinheit, entfernt wird, um eine maximale Prozessdauer des nachfolgenden Filterprozesses zu gewährleisten.The initiation of the cleaning process of the second filtration unit can in particular include a selection of the cleaning process from the following group: cleaning by backwashing, cleaning-in-place, cleaning by backwashing and cleaning-in-place, general cleaning and predetermined cleaning programs. For example, a cleaning process by backwashing as described above can comprise several backwashing steps, in particular with different backwashing media. As described above, the initiation of the cleaning process can also include a selection of the type and amount of chemicals used in a CIP cleaning and / or the intensity and / or duration of the cleaning process and / or the adjustment of control parameters of the cleaning process. For example, an intermediate CIP with a small amount or concentration can be selected, or a main CIP with a higher amount or concentration and possibly other or additional chemicals. In the case of a general cleaning, individual or all filter membranes can even be replaced. In addition to the at least one process parameter of the filtration with the first filtration unit, at least one process parameter of a previous filter process of the second filtration unit can also be taken into account. As a result, the subsequent cleaning process can be adapted such that a fouling layer on the membrane filter modules of the second filtration unit is removed as completely as possible, taking into account the boundary conditions with regard to the occupation of the second filtration unit, in order to ensure a maximum process duration of the subsequent filter process.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Anpassen des wenigstens einen Steuerparameters des Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit wie oben beschrieben eine Umkehrung einer Flussrichtung des Unfiltrats in dem wenigstens einen Membranfiltermodul der zweiten Filtrationseinheit umfassen. Dabei kann das Anpassen insbesondere das Bestimmen eines Zeitpunktes, zu dem die Flussrichtung umgekehrt wird, umfassen. Auf diese Weise kann wie oben erwähnt eine Restprozessdauer des Filterprozesses der zweiten Filtrationseinheit verlängert werden. Die Umkehrung der Flussrichtung des Unfiltrats kann durch gezieltes Ansteuern der oben beschriebenen Absperrvorrichtungen, beispielsweise von Sperrventilen, in den Zulauf- und Rücklaufleitungen der parallel geschalteten Membranfiltermodule der zweiten Filtrationseinheit bewirkt werden.According to a development, the adaptation of the at least one control parameter of the filter process of the second filtration unit, as described above, can include a reversal of a flow direction of the unfiltrate in the at least one membrane filter module of the second filtration unit. The adaptation can in particular include the determination of a point in time at which the flow direction is reversed. In this way, as mentioned above, a remaining process time of the filtering process of the second filtration unit can be extended. The reversal of the flow direction of the unfiltrate can be brought about by targeted activation of the shut-off devices described above, for example shut-off valves, in the inlet and return lines of the membrane filter modules of the second filtration unit connected in parallel.
Die adaptive Regelung der Belegung der zweiten Filtrationseinheit kann wie oben beschrieben auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze erfolgen. Des Weiteren kann wie oben beschrieben die Prognose der Prozessdauer eines Filterprozesses bzw. eines Reinigungsprozesses auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze erfolgen. Schließlich kann auch die Steuerung und/oder Regelung eines Filterprozesses bzw. eines Reinigungsprozesses einer jeden Filtrationseinheit durch eine entsprechende separate Steuer- und/oder Regeleinheit dieser Filtrationseinheit auf der Grundlage einer Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze durchgeführt werden. Auf diese Weise können mittels einfacher intuitiver Regeln und durch Trainieren der künstlichen neuronalen Netze zuverlässige Prognosen der Prozessdauer bzw. Restprozessdauer von Filterprozessen und Reinigungsprozessen gemacht werden, welche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Optimierung der Belegung der Filtrationseinheiten verwendet werden können.As described above, the adaptive control of the occupancy of the second filtration unit can be carried out on the basis of fuzzy logic and / or artificial neural networks. Furthermore, as described above, the process duration of a filter process or a cleaning process can be predicted on the basis of fuzzy logic and / or artificial neural networks. Finally, the control and / or regulation of a filter process or a cleaning process of each filtration unit can also be carried out by a corresponding separate control and / or regulating unit of this filtration unit on the basis of fuzzy logic and / or artificial neural networks. In this way, by means of simple, intuitive rules and by training the artificial neural networks, reliable forecasts of the process duration or remaining process duration of filter processes and cleaning processes can be made, which can be used according to the method according to the invention for optimizing the occupancy of the filtration units.
Insbesondere bei der Filtration von Bier besteht eine starke, schwer vorhersagbare Abhängigkeit der Standzeit verwendeter Membranfiltermodule von den eingesetzten Rohstoffen. Trotz der Schwierigkeit der Vorhersage einer verbleibenden Restprozessdauer eines Filterprozesses gestatten die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren eine Optimierung der Belegung der Filtrationseinheiten einer Filteranlage hinsichtlich der Vermeidung von Produktionsunterbrechungen und Stillstandzeiten einzelner Filtrationseinheiten. Sowohl die Art und Dauer der eingesetzten Reinigungsprozesse können optimiert werden, als auch die Länge und Zeiträume der Filterprozesse verschiedener Filtrationseinheiten aufeinander abgestimmt werden. Dadurch kann der übermäßige Einsatz von Reinigungsmitteln, d.h. Chemikalien, bei der CIP-Reinigung vermieden werden, da Art und Dauer der eingesetzten Reinigungsprozesse bedarfsgerecht adaptiv geregelt werden. Ebenso kann ein übermäßiges Zusetzen der Membranfilter durch unkontrolliertes Erhöhen des Transmembrandrucks vermieden werden.In the filtration of beer in particular, there is a strong, difficult to predict dependence of the service life of membrane filter modules used on the raw materials used. In spite of the difficulty in predicting a remaining remaining process time of a filter process, the devices and methods according to the invention permit an optimization of the occupancy of the filtration units of a filter system with a view to avoiding production interruptions and downtimes of individual filtration units. Both the type and duration of the cleaning processes used can be optimized, and the length and periods of the filter processes of different filtration units can be coordinated. As a result, the excessive use of cleaning agents, ie chemicals, can be avoided in CIP cleaning, since the type and duration of the cleaning processes used are adaptively regulated as required. Excessive clogging of the membrane filter can also occur can be avoided by uncontrollably increasing the transmembrane pressure.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren erreichen eine Belegungs- und Gesamtprozessoptimierung, die zu optimal ausgelasteten Filtrationseinheiten mit optimaler Reinigung und effizienten Gesamtbetriebskosten führen. Im Gegensatz zu den sonst üblichen starren Abläufen der Filterprozesse und Reinigungsprozesse wird die Belegung der Filtrationseinheiten durch Filterprozesse und Reinigungsprozesse nun flexibel und adaptiv angepasst, um die Gesamtbelegung der Filteranlage zu optimieren. Dies betrifft nicht nur die Länge einer Standby-Phase, sondern alle Verfahrensschritte beginnend beim Soaking, d.h. dem Einweichen mit Chemikalien bei der CIP-Reinigung, über die CIP-Dauer und die Länge des Filterprozesses. Da bei der CIP-Reinigung weniger Chemikalien eingesetzt werden können, wird auch die Standzeit der Filtermembranen der Membranfiltermodule verlängert, wodurch weitere Kosten eingespart werden können.The devices and methods according to the invention achieve an occupancy and overall process optimization which lead to optimally utilized filtration units with optimal cleaning and efficient total operating costs. In contrast to the otherwise usual rigid processes of the filter processes and cleaning processes, the occupancy of the filtration units is now flexibly and adaptively adjusted by filter processes and cleaning processes in order to optimize the overall occupancy of the filter system. This affects not only the length of a standby phase, but all process steps starting with soaking, i.e. the soaking with chemicals during CIP cleaning, the CIP duration and the length of the filtering process. Since fewer chemicals can be used in CIP cleaning, the service life of the filter membranes of the membrane filter modules is also extended, which means that additional costs can be saved.
Bei der Filtration von Bier ergeben sich im Vergleich zu anderen Fluiden im Allgemeinen kürzere Zyklen aus Filterprozess und Reinigungsprozess, sodass eine optimierte Belegungssteuerung in Brauereien besonders wichtig ist. Bei Brauereien mit durchgehendem Betrieb führt die oben beschriebene optimierte Belegungssteuerung zu einer effizienteren Filtration und somit zur Kosteneinsparung. Bei kleineren Filteranlagen kann eine höhere Menge an Filtrat produziert werden, wodurch die Gesamtbetriebskosten sinken. Darüber hinaus werden die Filtermembranen geschont.Filtration of beer generally results in shorter cycles from the filtering process and cleaning process compared to other fluids, so that optimized occupancy control in breweries is particularly important. For breweries with continuous operation, the optimized occupancy control described above leads to more efficient filtration and thus to cost savings. Smaller filter systems can produce a higher amount of filtrate, which reduces the total cost of ownership. In addition, the filter membranes are protected.
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.
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1 zeigt grob schematisch den Aufbau einer einzelnen Filtrationseinheit. -
2 zeigt grob schematisch eine Filteranlage mit mehreren Filtrationseinheiten gemäß der vorliegenden Erfindung. -
3 zeigt den Austausch von Prozessparametern zwischen separaten Steuer- und/oder Regeleinheiten zweier Filtrationseinheiten gemäß der vorliegenden Erfindung. -
4 zeigt eine alternative Weiterbildung zum Austausch von Prozessparametern einer übergeordneten Regeleinheit. -
5 zeigt eine beispielhafte Belegungsoptimierung für zwei Filtrationseinheiten. -
6 zeigt schematisch die Umkehrung der Flussrichtung in einer Filtrationseinheit mit mehreren parallel geschalteten Membranfiltermodulen. -
7 zeigt schematisch eine Vielzahl von Kennlinienfeldern zur Steuerung und/oder Regelung der Filtrationseinheiten.
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1 shows a rough schematic of the structure of a single filtration unit. -
2nd shows roughly schematically a filter system with several filtration units according to the present invention. -
3rd shows the exchange of process parameters between separate control and / or regulating units of two filtration units according to the present invention. -
4th shows an alternative development for the exchange of process parameters of a higher-level control unit. -
5 shows an example occupancy optimization for two filtration units. -
6 shows schematically the reversal of the flow direction in a filtration unit with several membrane filter modules connected in parallel. -
7 shows schematically a large number of characteristic curve fields for controlling and / or regulating the filtration units.
In den im Folgenden beschriebenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Zur besseren Übersichtlichkeit werden gleiche Elemente nur bei ihrem ersten Auftreten beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die mit Bezug auf eine der Figuren beschriebenen Varianten und Ausführungsformen eines Elements auch auf die entsprechenden Elemente in den übrigen Figuren angewendet werden können.In the figures described below, the same reference symbols designate the same elements. For better clarity, the same elements are only described when they first appear. However, it goes without saying that the variants and embodiments of an element described with reference to one of the figures can also be applied to the corresponding elements in the other figures.
Die in der
Die Filtrationseinheit weist weiterhin eine Zulaufleitung
Des Weiteren sind in der nicht limitierenden Weiterbildung der
Die Regelventile
Die Filtrationseinheit kann darüber hinaus über nicht dargestellte Reinigungsvorrichtungen, wie beispielsweise eine Rückspülleitung für einen Reinigungsprozess mittels Rückspülens sowie eine CIP-Einheit verfügen. Auch die Reinigungsvorrichtungen können von der Steuer- und/oder Regeleinheit
Wie oben im Detail beschrieben kann die Steuerung und/oder Regelung von Filterprozessen und Reinigungsprozessen der Filtrationseinheit mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit
Die Unterfigur 7a) zeigt beispielsweise eine Kennlinie der Nachhaltigkeit mit Bezug auf den Ausstoß an Filtrat. Die Unterfigur 7b) zeigt die Kennlinie der Nachhaltigkeit mit Bezug auf einen Energieeinsatz. Die Unterfigur 7c) zeigt eine Kennlinie der Bierqualität mit Bezug auf einen Reinigungsaufwand. Die Unterfigur 7d) hingegen zeigt eine Kennlinie des Energieeinsatzes mit Bezug auf den Ausstoß. Die Unterfigur 7e) zeigt eine Kennlinie des Ausstoßes mit Bezug auf die Membranlebenszeit der Filtermembran. Die Unterfigur 7f) schließlich zeigt die Kennlinie der Nachhaltigkeit mit Bezug auf die Reinigungsdauer.The sub-figure 7a) shows, for example, a characteristic curve of sustainability in relation to the output of filtrate. The sub-figure 7b) shows the characteristic curve of sustainability with reference to an energy input. The sub-figure 7c) shows a characteristic of the beer quality with reference to a cleaning effort. Sub-figure 7d), on the other hand, shows a characteristic curve of the energy input with reference to the output. The sub-figure 7e) shows a characteristic curve of the discharge with reference to the membrane lifetime of the filter membrane. Finally, sub-figure 7f) shows the characteristic curve of sustainability with reference to the cleaning time.
Beispielsweise kann die Nachhaltigkeit erhöht werden, indem ein geringerer Medieneinsatz (eine geringere Konzentration an Chemikalien, bzw. Weglassen einer CIP-Komponente, zum Beispiel von Enzymen) bei der Reinigung der Filtermembranen angesetzt wird, wodurch die Reinigung länger dauert oder nicht so effektiv ist. Im anschließenden Filterprozess kann daher weniger filtriert (zum Beispiel weniger Bier filtriert) werden bzw. nur eine kurze Filterprozessdauer erreicht werden, bis die Filtermembran erneut gereinigt werden muss.For example, sustainability can be increased by using less media (a lower concentration of chemicals, or omitting a CIP component, for example enzymes) when cleaning the filter membranes, which means that cleaning takes longer or is not as effective. In the subsequent filtering process, less filtering (for example, less beer is filtered) or only a short filtering process can be achieved before the filter membrane has to be cleaned again.
Der Energieeinsatz kann durch Energieeinsparung, beispielsweise durch eine CIP-Reinigung mit geringerer Temperatur, reduziert werden. Auch hierdurch dauert die Reinigung länger oder ist nicht so effektiv, wodurch sich die Ausstoßmenge reduziert und/oder die Prozessdauer des Filterprozesses verkürzt wird.The use of energy can be reduced by saving energy, for example by CIP cleaning at a lower temperature. This also means that cleaning takes longer or is not as effective, as a result of which the output quantity is reduced and / or the process duration of the filter process is shortened.
Im Allgemeinen ist eine hohe Ausstoßmenge an Filtrat oberstes Ziel beim Betrieb einer Filteranlage ohne Rücksicht auf Nachhaltigkeit und Membranlebenszeit. Hierzu kann eine CIP-Reinigung schneller und mit höheren Konzentrationen, Temperaturen und/oder größerem Medieneinsatz gefahren werden, um Stillstandszeiten, d.h. Zeiten ohne Filtration der Filtrationseinheit, zu minimieren. Dies verkürzt jedoch wie in Unterfigur 7e) dargestellt im Allgemeinen die Membranlebenszeit.In general, a high amount of filtrate is the primary goal when operating a filter system without considering sustainability and membrane life. For this purpose, CIP cleaning can be carried out faster and with higher concentrations, temperatures and / or greater use of media in order to reduce downtimes, i.e. To minimize times without filtration of the filtration unit. However, this generally shortens the membrane life as shown in sub-figure 7e).
Die Bierqualität steht über allen anderen Größen und muss erfüllt werden, insbesondere bei Premiumsorten. Gegebenenfalls wird hierzu die Filtrationsgeschwindigkeit reduziert. Eine CIP-Reinigung kann länger und gründlicher durchgeführt werden, wobei die CIP-Reinigung eventuell mit hohen Temperaturen und hohen Reinigungsmittelkonzentrationen oder zusätzlichen Additiven durchgeführt wird. Häufig werden keine zu kurz fermentierten Biere mit zu hohen Hefezellzahlen filtriert. Im Allgemeinen begünstigen moderate Betriebsbedingungen, z.B. moderate Transmembrandrücke, die Bierqualität des Filtrats.The beer quality is above all other sizes and must be met, especially for premium varieties. If necessary, the filtration speed is reduced for this. A CIP cleaning can be carried out longer and more thoroughly, whereby the CIP cleaning may be carried out with high temperatures and high cleaning agent concentrations or additional additives. Often, beers that are fermented too short and have too high a yeast cell count are not filtered. In general, moderate operating conditions, e.g. moderate transmembrane pressures, the beer quality of the filtrate.
Um die Nachhaltigkeit der Filtration zu verbessern, kann weiterhin nur nach Bedarf gereinigt werden. D.h. es wird nur so viel und nur dann gereinigt, wie und wann es notwendig ist. Eine Bewertung des Reinigungserfolges durch entsprechend angeordnete Sensoren, beispielsweise zur Messung einer Trübung im Rückspülfluid, kann dabei unterstützend wirken. Da aus der Membran ausgelöste oder abgelöste Partikel, wie beispielsweise Hefen, Trübungen verursachen, kann man dadurch den Erfolg und die Dauer einer Rückspülung bewerten. Ein Beispiel für die Optimierung der Nachhaltigkeit bei bedarfsgetriebener Reinigung ist in der Unterfigur 7f) dargestellt.In order to improve the sustainability of the filtration, cleaning can only be carried out as required. I.e. it is only cleaned as much and only as and when it is necessary. An evaluation of the cleaning success by appropriately arranged sensors, for example for measuring turbidity in the backwashing fluid, can have a supporting effect. Since particles released or detached from the membrane, such as, for example, yeast, cause turbidity, the success and duration of backwashing can be assessed. An example of the optimization of sustainability with demand-driven cleaning is shown in sub-figure 7f).
Um die Filtermembranen vor Membranbruch zu schützen, dürfen die Transmembrandrücke nicht zu hoch sein. Dies begrenzt einerseits die Filtrationsgeschwindigkeit. Andererseits können die Filtermembranen durch moderate Reinigung, d.h. geringe Temperaturen und geringe Konzentrationen an Chemikalien, geschont werden. Um dennoch eine ausreichende Reinigung der Filtermembranen zu garantieren, muss entsprechend die Prozessdauer des Filterprozesses angepasst werden. Zusätzlich dauert eine moderate Reinigung länger, wodurch sich auch die Prozessdauer des Reinigungsprozesses verlängert. Im Gegenzug erhöht sich jedoch die Membranlebenszeit, sodass Kosten durch den Membranaustausch reduziert werden können. Allerdings reduziert sich dadurch auch die Filtrationsmenge.In order to protect the filter membranes from membrane breakage, the transmembrane pressures must not be too high. On the one hand, this limits the filtration speed. On the other hand, the filter membranes can be cleaned by moderate cleaning, i.e. low temperatures and low concentrations of chemicals. In order to guarantee adequate cleaning of the filter membranes, the process duration of the filter process must be adjusted accordingly. In addition, moderate cleaning takes longer, which also extends the process duration of the cleaning process. In return, however, the membrane life increases, so that costs can be reduced by the membrane exchange. However, this also reduces the amount of filtration.
Die oben beschriebenen exemplarischen Regeln setzen teilweise gegensätzliche Trends für die Steuerung bzw. Regelung der Filtrationseinheit. Mithilfe der Fuzzy-Logik und/oder künstlicher neuronaler Netze kann jedoch ein optimaler Ausgleich zwischen diesen Trends bestimmt werden, da keine detaillierte Modellierung der Filtration bzw. Reinigung erforderlich ist.The exemplary rules described above partially set opposite trends for the control or regulation of the filtration unit. With the help of fuzzy logic and / or artificial neural networks, however, an optimal balance between these trends can be determined, since no detailed modeling of the filtration or cleaning is required.
Zur Illustration der vorliegenden Erfindung der adaptiven Belegungssteuerung sind die Filtrationseinheiten
Das über die gemeinsame Zulaufleitung
Von den Filtrationseinheiten
In der
Anstelle der übergeordneten Regeleinheit
Dabei übermittelt der Sensor
In Abhängigkeit von dem übermittelten Prozessparameter
In der Weiterbildung der
Insbesondere wenn eine Vielzahl von Filtrationseinheiten vorgesehen sind, empfiehlt sich eine Regelung der Belegungen der Filtrationseinheiten durch eine übergeordnete Regeleinheit. Diese Situation ist vereinfacht in der
In der Architektur der
Umgekehrt übermittelt die Steuer- und/oder Regeleinheit
In einer Filteranlage mit mehreren Filtrationseinheiten sind zudem auch Mischformen der Architekturen in den
In der
Das oberste Paar
In der Realität laufen die Filtrationen mit den einzelnen Filtrationseinheiten jedoch niemals vollständig gleich ab, sodass sich wie im mittleren Paar
Mit der vorliegenden Erfindung der adaptiven Regelung einer Belegung der Filtrationseinheiten lässt sich das Auftreten von Filtrationslücken effektiv vermeiden. Die adaptive Regelung ist in der
In der dargestellten Sequenz wird exemplarisch angenommen, dass die Filtration der ersten Filtrationseinheit
Ohne Einschränkung beginnt die Ablaufsequenz der ersten Filtrationseinheit
In der dargestellten beispielhaften Ablaufsequenz wird nunmehr angenommen, dass der zweite Filterprozess der ersten Filtrationseinheit
Wie an dem Beispiel in der
Wie oben erwähnt kann ein Filterprozess beispielsweise durch Umkehrung der Flussrichtung von Unfiltrat in einer Filtrationseinheit mit mehreren parallel oder in Reihe geschalteten Membranfiltermodulen verlängert werden. Eine solche Umkehrung der Flussrichtung ist exemplarisch in der
Der Einfachheit halber sind in der
Zwischen den parallel geschalteten Membranfiltermodulen
Die Sperrventile
Wird die Konfiguration der Sperrventile
Bei Anordnung der Membranfiltermodule in Reihe kann eine Umkehrung der Flussrichtung des Unfiltrats wie oben erwähnt mittels Umsteuern einer umsteuerbaren Pumpe erreicht werden.If the membrane filter modules are arranged in series, a reversal of the flow direction of the unfiltrate can be achieved, as mentioned above, by reversing a reversible pump.
Wie oben beschrieben kann die Umkehrung der Flussrichtung des Unfiltrats durch die Membranfiltermodule
Die beschriebenen Weiterbildungen zur adaptiven Belegungssteuerung von Filtrationseinheiten einer Filteranlage gestatten das effektive Vermeiden von Filtrationslücken und gleichzeitig optimale Reinigen der Membranfiltermodule. Dadurch kann einerseits die Membranlebenszeit verlängert werden, andererseits können Chemikalien und Energie eingespart werden, wodurch die Nachhaltigkeit der Filtration verbessert werden kann. Durch Optimierung des Belegungsplans kann zudem der Ausstoß der Filteranlage erhöht werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit der Anlage verbessert wird.The further developments described for adaptive occupancy control of filtration units of a filter system allow effective avoidance of filtration gaps and at the same time optimal cleaning of the membrane filter modules. On the one hand, this can extend the life of the membrane, and on the other hand, chemicals and energy can be saved, which can improve the sustainability of filtration. By optimizing the occupancy plan, the output of the filter system can also be increased, which improves the economy of the system.
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