DE3738253A1 - Verfahren und vorrichtung zur filtration einer fluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit, insbesondere Bier, Wein usw., in ein Filtrat und einen Filtrationsrückstand, gemäß dem die Flüssigkeit als Unfiltrat unter Druck von einem Unfiltratraum über ein Filtermittel in einen Filtratsammelraum gelenkt und von dort abgeführt wird, wobei die Trennung ausschließlich an der Ober­ fläche des Filtermittels durchgeführt wird und wobei in Abständen die Filtration zur Beseitigung des Fil­ terrückstandes vom Filtermittel unterbrochen wird gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einer Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Filter mit einem Druckgehäuse, das im Inneren wenig­ stens einen Unfiltratraum und wenigstens einen Fil­ tratsammelraum aufweist, wobei wenigstens ein Filter­ mittel den Unfiltratraum und den Filtratsammelraum trennt und wobei das Druckgehäuse wenigstens eine Zu­ laufleitung für das Unfiltrat und wenigstens eine Ab­ laufleitung für das Filtrat aufweist gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 6.

Es gibt bisher unzählige Verfahren und Vorrichtungen der Fest-Flüssig-Trennung, insbesondere zur Fil­ tration von Bier, Wein usw.

Abgesehen von der Trennung durch Zentrifugen wird bei einer derartigen Filtration mit und ohne Verwendung von Filterhilfsmitteln gearbeitet. Insbesondere bei der Getränkefiltration ist es üblich als sogenannte Vorfiltration Filterhilfsmittel zu verwenden und die Nachfiltration als sogenannte Tiefenfiltration oder auch als Oberflächenfiltration durchzuführen.

Bisher ist es nicht möglich den zweigeteilten Fil­ trationsvorgang, insbesondere bei Getränken wie Bier und Wein usw. zu einem Arbeitsgang zu vereinen, weil es keine geeigneten Voraussetzungen bisher hierfür gibt.

Die zweigeteilte Filtration ist zeit- und kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von Flüssigkeit in ein Filtrat und einen Filtrationsrückstand in einem ein­ zigen Filtrationsvorgang und eine einfach gestaltete An­ lage hierzu zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch gelöst, daß das Unfil­ trat ohne Verwendung von Filterhilfsmitteln über das Filtermittel filtriert wird.

Die Filtration über ein Filtermittel, an dessen Ober­ fläche und ohne Mitverwendung irgendwelcher Filter­ hilfsmittel, schafft die Voraussetzung für eine sehr vereinfachte Vorgehensweise. Ein Anfall von Unmengen an Filtrationsrückständen tritt nicht auf. Die Umwelt wird nicht belastet. Zeit- und kostenaufwendige Mani­ pulationen fallen nicht an.

In Ausgestaltung der Erfindung kann die Beseitigung des Filtrationsrückstandes von dem Filtermittel ent­ gegen der Filtrationsrichtung durchgeführt werden. Dabei kann der Filtrationsrückstand von dem Filter­ mittel abgesprengt werden, wobei dieser entgegen der Filtrationsrichtung mit einem Rückspüldruck von 16-18 bar vorzugsweise von 12 bar durchgeführt wird. Dabei kann die Rückspülung in etwa 10-20 Sekunden durchgeführt werden.

Die Beseitigung des Filtrationsrückstandes vom Filter­ mittel entgegen der Filtrationsrichtung durch Ab­ sprengung mit einem Rückspüldruck von vorzugsweise 12 bar und einer mittleren Rückspüldauer von 10-20 Sekunden kann die Abreinigung jederzeit während einer Filtrationsunterbrechung durchgeführt werden. Eine Beeinträchtigung des Filtrationsvorganges durch die Ab­ reinigung ist damit nicht gegeben.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es also möglich in einem Arbeitsgang eine Filtration durchzuführen, die umweltfreundlich und wenig zeitaufwendig ist.

Die vorstehend angegebene Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer eingangs beschriebenen Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens dadurch gelöst, daß das Filter­ mittel von einem starren, porösen Körper gebildet ist, das geringen Abstand zur Innenwand des Druckgehäuses aufweist.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung ist somit das Filtermittel von einem starren, porösen Kör­ per gebildet, das im geringen Abstand zur Innenwand des Druckgehäuses angeordnet ist. Der starre, poröse Körper ist nur sehr schwer verformbar. Der geringe Ab­ stand zwischen dem Druckgehäuse und dem Filterkörper erlaubt geringe Flüssigkeitsmengen zu filtrieren und ebenso minimale Verschnittmengen vor und nach jeder Filtration zu haben. Der starre, poröse Körper des Filtermittels erlaubt eine Rückwärtsspülung des Fil­ termittels.

Der starre, poröse Körper kann von einem gesinterten Material gebildet sein, wobei dieses aus anorganischer Substanz besteht. Gleichzeitig kann der starre, poröse Körper sowohl als Hohlzylinder als auch als Scheibe ausgebildet sein.

Ein aus Sintermaterial gefertigter Filterkörper ist praktisch unverbrauchbar bzw. unverwüstlich. Nach jedem Filtrationszyklus und anschließender Rückspü­ lung rsp. Reinigung ist er wieder im Neuzustand. Dies spart Kosten.

In erfinderischer Ausgestaltung kann der poröse Kör­ per an seiner Oberfläche eine Durchlässigkeit von 0,3-0,8 my aufweisen.

Bei einer Durchlässigkeit von 0,3-0,8 my auf der Oberfläche des porösen Körpers werden die Verunreini­ gungen zurückgehalten. Unter Berücksichtigungen der geringen Druckdifferenz von ca. 1 bar zwischen dem Unfiltrat - und dem Filtratraum ist es verständlich, daß keine Hefezellen in die Filtermitteloberfläche hineingepreßt oder gar durch das Filtermittel hin­ durchgedrückt werden. Nicht- oder schwer verformbare Verunreinigungen, insbesondere Harze, legen sich an der Oberfläche des porösen Körpers ab.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der starre, poröse Körper als Hohlzylinder oder als Scheibe ausgebildet sein.

Dadurch ist es möglich sowohl einen Tuben- oder Kerzen­ filter als auch einen Scheibenfilter mit der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung herzustellen.

Vorteilhafterweise kann im Hohlzylinder des starren, porösen Körpers ein Verdrängerkörper angeordnet sein, der konzentrisch zur Mittelachse des Hohlzylinders angeordnet ist. Dabei kann der Mantel des Verdränger­ körpers und die Innenwand des Hohlzylinders geringen Abstand aufweisen. Ebenso kann der Verdrängerkörper sich über die gesamte Länge des Hohlzylinders er­ strecken.

Mit dieser Maßnahme wird erreicht, den Flüssigkeits­ raum im Hohlzylinder möglichst niedrig zu halten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Hohl­ zylinder an seinen beiden Enden zylindrokonisch ver­ dickt ausgebildet sein. Ebenso kann dieser Hohlzylin­ der an seinen beiden zylindrokonischen verdickten En­ den gegenüber dem Druckgehäuse gas- und flüssigkeits­ dicht abgedichtet sein. Entsprechend dem Hohlzylinder kann das Druckgehäuse zylindrisch ausgebildet sein und an jedem Ende einen Verschlußdeckel aufweisen, wo­ bei an jedem Verschlußdeckel die mit der zentrischen Achse des Druckgehäuses fluchtende Zulaufleitung für das Unfiltrat angeordnet sein kann. Dabei kann an je­ dem Verschlußdeckel radial die Ablaufleitung für das Filtrat angeordnet sein. Außerdem kann jeder Ver­ schlußdeckel mit dem zylindrischen Druckgehäuse dicht verbunden sein. Dabei ist die Verbindung zwi­ schen dem Verschlußdeckel und dem Druckgehäuse als Flanschverbindung ausgebildet.

Mit diesen ausgestaltenden Maßnahmen soll eine opti­ male Ausgestaltung der Vorrichtung erreicht werden.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen und erfinderische Aus­ gestaltungen ergeben sich in dem nachfolgend aufge­ führten prinzipmäßigen Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 Die erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt.

Ein Filter 1 mit einem Druckgehäuse 2 weist einen Un­ filtratraum 3 und einen Filtratsammelraum 4 auf. Ein Filtermittel 5 trennt den Unfiltratraum 3 von dem Filtratsammelraum 4. Am Druckgehäuse 2 ist eine Zulaufleitung 6 für das Unfiltrat und eine Ablauflei­ tung 7 zum Abführen des Filtrates vorgesehen. Das Fil­ termittel 5 ist von einem gesinterten Material gebil­ det und stellt einen Hohlzylinder dar. Im hohlzylindri­ schen Filtermittel 5 ist ein Verdrängerkörper 8 einge­ baut. Der Verdrängerkörper 8 ist konzentrisch zur Mittelachse des hohlzylindrischen Filtermittels 5 an­ geordnet. Außerdem weist der Mantel des Verdränger­ körpers 8 und die Innenwand des Hohlzylinders gerin­ gen Abstand zueinander auf. Der Verdrängerkörper 8 er­ streckt sich über die ganze Länge des hohlzylindri­ schen Filtermittels 5. Das Filtermittel 5 ist an seinen beiden Enden zylindrokonisch verdickt ausgebildet und gegenüber dem Druckgehäuse 2 in diesem Bereich gas- und flüssigkeitsdicht abgedichtet.

Am Druckgehäuse 2, das ebenfalls zylindrisch ausgebil­ det ist, sind an jedem Ende je ein Verschlußdeckel 9, 10 angeordnet. Am Verschlußdeckel 9 ist eine mit der zentri­ schen Achse des Druckgehäuses 2 fluchtende Zulauflei­ tung 6 angeordnet. Hierdurch wird das Unfiltrat in den Filter 1 eingeleitet. Am Druckgehäuse 2 ist radial die Ablaufleitung 7 zum Abführen des Filtrates angeordnet.

Über die Zulaufleitung 6 wird das Unfiltrat ohne irgend­ welche Beimischung von Filterhilfsmittel in den Filter 1, d.h., in den Unfiltratraum 3 eingeleitet. Der Verdränger­ körper 8 ist dafür gedacht, das Volumen des Unfiltrat­ raumes optimal niedrig zu halten. Das Filtermittel 5 ist von einem starren, porösen Körper gebildet, der in seiner zylindrischen Form so ausgebildet ist, das er nur geringen Abstand zur Innenwand des Druckgehäuses auf­ weist.

Durch beide vorgenannten Maßnahmen ist ein geringes Vo­ lumen von Unfiltrat und Filtrat gesichert. Große Ver­ schnittstrecken werden vermieden.

Beim Durchtritt des Unfiltrates durch das Filtermittel 5 werden die Verunreinigungen (Hefen, Harzbestandteil­ chen, Eiweiß usw.) auf der Oberfläche des Innenmantels der Filtermittel 5 zurückgehalten. Die reine Flüssig­ keit fließt in den Filtratsammelraum 4 ab. Dadurch, daß die poröse Oberfläche nur eine Durchlässigkeit von 0,3-0,8 my besitzt, ist es auch nicht möglich, die an sich leicht verformbaren Hefezellen in oder durch diese Öffnungen zu pressen.

Wenn sich nach einer gewissen Zeit die poröse Ober­ fläche des Innenmantels des Filtermittels 5 soweit mit Filtrationsrückstand verlegt hat, daß kaum mehr ein Durchfluß stattfindet, wird die Filtration unter­ brochen und entgegen der Filtrationsrichtung das Fil­ termittel 5 gespült. Der Rückspüldruck beträgt 16-18 bar. Die Spüldauer beträgt etwa 10-20 Se­ kunden. Es versteht sich von selbst, daß bei einem so hohen Rückspüldruck alle abgelagerten Filtrations­ rückstände restlos abgerissen oder abgesprengt wer­ den, wenn eine plötzliche Druckentlastung auf der Unfiltratseite auftritt.

Selbstverständlich ist es möglich, mehrere Filter 1 hintereinander anzuordnen und untereinander flüssig­ keitsverbunden herzustellen. Dadurch ergeben sich zahlreiche Variationsmöglichkeiten hinsichtlich Mengenleistung pro Zeiteinheit oder auch in der Ge­ samtleistung. Es ist jederzeit möglich, alle Filter 1 mit Filtermitteln 5 von gleichen Porendurchmessern auszustatten, oder die Porendurchmesser der einzelnen Filtermittel 5 je Filter 1 unterschiedlich auszugestal­ ten.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, eine einfache Trennung einer Flüssigkeit in ein Filtrat und einen Filtrationsrückstand durchzuführen und zwar ohne Mitverwendung von Filterhilfsmitteln.

Die Vorrichtung hierzu, der Filter, ist eine einfach gestaltete Anlage, die kostengünstig herstellbar ist. Erst durch die Erfindung zur Herstellung geeigneter Filtermittel aus hierfür besonders geeignetem Sinter­ material ist es überraschend gelungen, eine so wirk­ same und umweltfreundliche Filtrationsmöglichkeit zu schaffen.

Claims (25)

1. Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit, insbesondere Bier, Wein usw. in ein Filtrat und einen Filtrations­ rückstand, gemäß dem die Flüssigkeit als Unfiltrat unter Druck von einem Unfiltratraum über ein Filtermittel in einen Filtratsammelraum gelenkt und von dort abgeführt wird, wobei die Trennung ausschließlich an der Oberflä­ che des Filtermittels durchgeführt wird und wobei in Ab­ ständen die Filtration zur Beseitigung des Filtrations­ rückstandes vom Filtermittel unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Unfiltrat ohne Verwendung von Fil­ terhilfsmitteln über das Filtermittel fil­ triert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beseitigung des Filtrationsrückstan­ des von dem Filtermittel entgegen der Fil­ trationsrichtung durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtrationsrückstand von dem Filter­ mittel abgesprengt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtrationsrückstand entgegen der Filtrationsrichtung mit einem Rückspüldruck von 16 bis 18 bar, vorzugsweise von 12 bar durchgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückspülung etwa 10 bis 20 Sekunden durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in einem Filter mit einem Druckgehäuse, das im Inneren wenigstens einen Unfiltratraum und wenigstens einen Filtratsammelraum aufweist, wobei wenig­ stens ein Filtermittel den Unfiltratraum und den Filtratsammelraum trennt und wobei das Druckgehäuse wenigstens eine Zulaufleitung für das Unfiltrat und wenigstens eine Ablauf­ leitung für das Filtrat aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermittel (5) von einem starren, porösen Körper gebildet ist, das geringen Ab­ stand zur Innenwand des Druckgehäuses aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der starre poröse Körper (5) von einem gesinterten Material gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gesinterte Material aus anorganischer Substanz gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der starre, poröse Körper (5) als Hohl­ zylinder ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der starre, poröse Körper (5) als Scheibe ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper an seiner Oberfläche eine Durchlässigkeit von 0,3-0,8 my aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlzylinder ein Verdrängerkörper (8) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) konzentrisch zur Mittelachse des Hohlzylinders (5) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Verdrängerkörpers (8) und die Innenwand des Hohlzylinders (5) geringen Abstand zueinander aufweisen.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (8) sich über die ganze Länge des Hohlzylinders (5) erstreckt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (5) an seinen beiden Enden zylindrokonisch und verdickt ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (5) an seinen beiden zylindrokonisch verdickten Enden gegenüber dem Druckgehäuse gas- oder flüssigkeitsdicht abgedichtet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgehäuse zylindrisch ausgebildet ist und an jedem Ende einen Verschlußdeckel (9, 10) aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Verschlußdeckel (9, 10) eine, mit der zentrischen Achse des Druckgehäuses fluchtende Leitung (6) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß am Druckgehäuse (2) radial Ablauf­ leitungen (7) für das Filtrat angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verschlußdeckel (9, 10) mit dem zylindrischen Druckgehäuse (2) dicht verbun­ den ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckgehäuse (2) hintereinander angeordnet und untereinander verbunden sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckgehäuse (2) nebeneinander angeordnet und untereinander verbunden sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Druckgehäuse (2) hintereinander die einzelnen Filtermittel (5) einheitlich gleichen Poren­ durchmesser aufweisen.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer Druckgehäuse (2) nebeneinander die einzelnen Filtermittel (5) unterschiedliche Porendurch­ messer aufweisen.