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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Filtrierens, insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
für die Trennung
einer Trockensubstanz von einer Flüssigkeit und die Verwendung
des Verfahrens und der Vorrichtung.
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Im
Stand der Technik ist eine Trennung von Trockensubstanz von Flüssigkeit
bekannt. Verfahren, wie beispielsweise Präzipitation, Zentrifugation
und Filtrieren, werden allgemein für Trennungszwecke in einer
großen
Zahl von Industrien verwendet. Für
die vorliegende Erfindung ist das letztere Trennverfahren von Bedeutung.
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Mehrere
Schwierigkeiten hinsichtlich der Trennung einer Trockensubstanz
von Flüssigkeit
liegen vor. Bei der Präzipitation
präzipitieren
die Teilchen in der Flüssigkeit.
Häufig
wird ein Präzipitationsagens
zu der Flüssigkeit
hinzu gegeben. Die Trockensubstanz befindet sich nach einer Präzipitation auf
dem Boden als Schlamm, wobei der Schlamm immer noch eine gute Menge
an Flüssigkeit,
insbesondere in dem Gebiet zwischen dem Schlamm und der Flüssigkeit,
umfassen wird.
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Die
Zentrifugation stellt eine beschleunigte Art einer Präzipitation
dar, wobei ebenso Agenzien hinzu gegeben werden, welche die Trennung
unterstützen.
Die Zentrifugation stellt ein äußerst kostenaufwendiges
Trennungsverfahren dar.
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Es
gibt signifikante Schwierigkeiten hinsichtlich einer Akkumulation
von Trockensubstanz auf dem Filter, falls Flüssigkeiten mit hohem Trockensubstanzgehalt
filtriert werden. Diese Akkumulation ist als der Filterkuchen bekannt.
Bei herkömmlichen Verfahren
wird der Filterkuchen zunehmen bis ein weiteres Filtrieren unmöglich ist
und der Filter anschließend
gereinigt werden muss. Es gibt mehrere Techniken für ein Begrenzen
des Filterkuchens. Eine derartige Technik ist Kreuzfluss. Hierbei
wird die Suspension (Zuflussstrom) veranlasst entlang des Filters derart
zu laufen, das der Filterkuchen dazu gezwungen ist entlang durch
den Strom zu laufen.
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Ein
anderes Filtrationsverfahren ist das Zurückströmen. Hierbei wird die Bewegung
der Suspension umgekehrt, um den Filterkuchen von dem Filter anzuheben.
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Der
Filterkuchen wird nicht auf dem Filter sondern in der Suspension
akkumuliert, falls die Kreuzfluss- oder Rückflussverfahren verwendet
werden. Dies erfordert entweder ein Anhalten des Filtrierverfahrens
oder das Vorliegen eines Auslasses für die akkumulierte Trockensubstanz.
Bei der letzteren Situation wird die entfernte Trockensubstanz immer
noch einen vergleichsweise hohen Flüssigkeitsgehalt aufweisen.
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Ein
weiteres Filtrationsverfahren ist das Strömen. Das Filtrierverfahren
wird angehalten und der Filter gewaschen. Hierbei wird die Trockensubstanz von
viel Flüssigkeit
begleitet.
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In
der US-P-4,310,424 werden suspendierte Teilchen von Abwasser- bzw.
Ausschuss-Suspensionen
mittels eines sich drehenden Walzenfasses unter Druck entfernt.
Größere Teilchen
werden auf einem Polymernetzwerk abgelagert und kleinere Teilchen werden
in einem hydrophobischen Schaum zurückgehalten werden.
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Bei "Filtration and Separation", 1988 (verbessern
der Kuchen-Entwässerung)
wird ein System für
die Entfernung von Wasser von Schlamm bzw. Rückständen beschrieben. Dem Schlamm
wird ermöglicht
ein Transportförderband
für eine
teilweise Dehydration zu passieren. Anschließend wird der Schlamm zwischen
2 Schichten von synthetischen Filtern gelegt, welcher in einem kontinuierlichen
Verfahren durch Rollen gepresst wird. Das erste Transportförderband
wird nicht durch die Schlammsuspension passiert.
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Nalco
Chemical Company (1985) offenbart ein System für die Dehydrierung von Schlamm
aus einer Stahlproduktion durch ein Zwillingsbandfiltrierverfahren.
Schlamm wird durch 2 Filterbänder
mittels eines Rollenpaares gepresst. Zwei Filterbänder werden
verwendet, wobei keiner durch die Schlammsuspension passiert wird.
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In
der US-P 5,482,594 wird ein Filterkuchen auf einem Endlos-Filterband
gebildet und entwässert,
welches sich in einer schrittweisen Art in einer geschlossenen Trennungsumgebung
bewegt, in der der Druck reguliert werden kann. Eine Kontaktplatte wird
bereitgestellt, um den Filterkuchen auf das Band zu pressen, um
bei einer Entwässerung
zu unterstützen.
Das Band wird angehalten bevor die mechanische Druckausübung ausgeführt wird.
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Die
vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten werden durch die vorliegende
Erfindung durch Bereitstellen eines Verfahrens und einer Vorrichtung gelöst, welche
kontinuierlich Trockensubstanz von einer Flüssigkeit mit einem hohen Trockensubstanzgehalt
entfernen können,
und stellt dadurch ein Verfahren und eine Vorrichtung bereit, die
den Verlust einer Flüssigkeit
von der Suspension verringern können und
gleichzeitig eine erhöhte
Filtrierkapazität
und einen wirtschaftlichen Vorteil über den Stand der Technik aufweisen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen einer Trockensubstanz
von einer Flüssigkeit
gemäß Anspruch
1.
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Durch
Verwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens
und/oder Vorrichtung wird ein im Wesentlichen trockner Filterkuchen
erhalten. In einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung liegt die
Verwendung eines derartigen im Wesentlichen trockenen Filterkuchens
im Bereich der Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung konzentriert sich ferner auf die Verwendung
des vorstehenden Verfahrens und Vorrichtung.
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Zeichnungen:
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1:
Zeigt eine grundlegende Trennvorrichtung, welche eine kontinuierliche
Filtration durchführen
kann, wobei das System geschlossen ist. Der Filter (4)
wird in der Richtung von A nach B bewegt. Der Filter (4)
wird durch Rollen (1) geführt, welche den Filter (4)
steuern und sichern. Der Filter (4) wird durch einen Satz
an Rollen (2) und (3) in dem Filtrationsgebiet
passiert. (5) ist der Einlass, durch welchen die zu trennende
Suspension geführt
wird, und (6) ist der Auslass für die filtrierte Suspension,
(7) sammelt die Suspension und kann als eine Quelle bzw.
Ursprung in der longitudinalen Richtung der Rollen (2)
und (3) geformt sein. Das aktive Filtrationsgebiet wird
durch ein Metallschild (8) mit der Wirkung einer Quelle
in der longitudinalen Richtung der Rollen (3) und (2)
eingeschlossen.
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2:
Zeigt eine Trennvorrichtung als ein geschlossenes System ähnlich zu 1,
wobei ein Filter (4) in der Richtung von A nach B bewegt
wird. Der Filter (4) wird durch Rollen (1) geführt, die
den Filter (4) steuern und sichern. Der Filter (4)
wird durch einen Satz von Rollen (2) und (3) in
dem Filtrationsgebiet passiert, worin er durch eine perforierte
Platte (28) getragen wird, die den Durchgang von Suspension
ermöglicht.
(5) ist der Einlass, durch welchen die zu trennende Suspension
geführt
wird, und (6) ist der Auslass für die filtrierte Suspension. 7)
sammelt die Suspension und kann als eine Quelle in die longitudinale
Richtung der Rollen (2) und (3) gebildet sein. Das
aktive Filtrationsgebiet wird durch ein Metallschild (8)
mit der Wirkung einer Quelle in die longitudinale Richtung der Rollen
(3) und (2) eingeschlossen. Das geschlossene System
kann einem Druck ausgesetzt werden und Kratzer bzw. Schaber (16) werden
bereitgestellt, die den akkumulierten Filterkuchen oder Teilchen
und/oder Objekte kontinuierlich von den Rollen (3) und
(2) und/oder Filter (4) entfernen. Der akkumulierte
Filterkuchen oder Teilchen und/oder Objekte werden durch einen Auslass
(10) nach Abfallen von dem Kratzer (16) des Filters
in ein Gehäuse
(11) entfernt. (18) ist offen, falls (17)
geschlossen ist, und umgekehrt. Der akkumulierte Filterkuchen oder
Teilchen und/oder Objekte werden durch ein Transportband (12)
entfernt. (9) ist ein Gehäuse für die Trennungsvorrichtung.
(14) ist eine Steuereinheit und (15) ist eine Überwachungsanlage, welche
mit (14) zusammenhängt.
(13) ist eine kontinuierliche Filterreinigungs- und Desinfektionseinheit.
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3:
zeigt das System wie in 1–2, wobei
die Rolle (19) verwendet wird, um das System auf der Oberseite/Unterseite
zu schließen,
und die Rollen (2) und (3) jeweils zu verbinden.
(4) ist der Filter (5) ist der Einlass, durch
welchen die zu trennende Suspension geführt wird, und (6)
ist der Auslass für
die getrennte Suspension.
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4:
zeigt das System wie in 3, wobei die Rollen (19)
verwendet werden, um das System auf der Oberseite und Unterseite
zu schließen,
und die Rollen (2) und (3) jeweils zu verbinden.
(4) ist der Filter (5) ist der Anlass, durch welchen
die zu trennende Suspension geführt
wird, und (6) ist der Auslass für die getrennte Suspension.
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5:
zeigt Rollen (2) und (20), welche Rillen umfassen.
Die Rillen sammeln einen rutschigen Filterkuchen, welcher durch
eine glatte Rolle schwer zu fangen sind. Die Rillen ermöglichen
einer Flüssigkeit,
zurück
in das Trenngebiet zu laufen.
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6:
zeigt eine Trennvorrichtung, welche mehrere Rollen (19)
umfasst, die das Trenngebiet auf der Ober- und Unterseite umschließen. Eine
Suspension tritt in eine Kammer (21) durch einen Einlass
(5) ein und tritt durch einen Auslass (6) aus.
Der auf dem Filter (4) akkumulierte Filterkuchen wird durch
die Rillen in der Rolle (20) gesammelt. Der Filterkuchen wird
gedrückt
bevor er in die Kammer (22) eintritt. Der Filterkuchen
wird zwischen die Rollen (2) und (3) gepresst
bevor er die Kammer (22) verlässt.
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7:
zeigt die Trennvorrichtung, wobei der Filter (4) in eine
Spule (23) aufgerollt wird an Stelle ein Band zu sein.
Der verwendete Filter (4d) wird in einer Spule (24)
gesammelt.
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8:
zeigt die Trennvorrichtung, wobei der verwendete Filter mit einer
Hackvorrichtung (25) und (26) zerhackt wird, die
den Filter zerhacken und reiben kann, und akkumulierten trockenen
Filterkuchen oder Teilchen und/oder Objekte, welche in (12)
gesammelt werden.
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9:
zeigt die Trennvorrichtung wie in 3 und 7,
welche sowohl einen Filter (4) als auch einen unterstützenden
bzw. tragenden Filter (27) umfasst. Der Filter (4)
wird von einer Spule (23) bereitgestellt und nach Verwendung
auf eine andere Spule (24) gewunden.
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10:
zeigt eine Trennvorrichtung, welche ein Vielschrittsystem mit Abwaschen
des Filterkuchens umfasst. Die Trennvorrichtung ist eine Erweiterung
der in 3 beschriebenen Vorrichtung. (1) sind
tragende Rollen. (2), (3) und (19) sind
Rollen, welche die Trenngebiete umschließen. Eine Suspension tritt
durch den Einlass (5) ein. Sie wird durch den Filter (4)
filtriert, um einen Zwischenzustand zu erreichen, wo sie verdünnt oder
eine Filterhilfe durch einen Einlass (29) hinzu gegeben
werden kann. Von dort wird sie wiederum durch den Filter (27)
filtriert, um einen neuen Zwischenzustand zu erreichen, wo sie verdünnt oder
Filterhilfe durch einen Einlass (30) hinzu gegeben werden
kann. Nach der letzten Filtration durch den Filter (28)
wird die Suspension durch den Auslass (6) entfernt. Der
in jedem Schritt erzeugte Filterkuchen kann durch Hinzufügen eines
Waschmediums durch die Einlässe
(32), (31) und (33) gewaschen werden.
Das Waschmedium mit den von dem Filterkuchen entfernten Bestandteilen
tritt aus dem System durch den Auslass (34) aus. Der Waschvorgang
kann durch Zufügen
eines Waschmediums durch die Einlässe (35), (36)
und (37) wiederholt werden, welches durch den Auslass (38)
austritt.
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11:
zeigt eine wie in 3 beschriebene Trennvorrichtung,
wobei allerdings die Rollen (2) und (3), welche
das Trenngebiet umschließen,
nicht parallel auf den beiden Seiten des Trenngebiets vorliegen.
Die Rollen (19), die das Trenngebiet auf der Oberseite
und Unterseite umschließen,
weisen in der Mitte den größten Durchmesser
auf, der schrittweise zu den Enden der Rollen (19) abnimmt.
(39) sind Blöcke,
welche die Rollen (2) mit (2) und (3)
mit (3) verbinden. (42) sind Dichtungen an der
Kante der Rollen (2) und (3), welche ein Entweichen
zwischen den Rollen (2) und (3) und den Blöcken (32)
vermeiden.
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12:
zeigt eine Seitenansicht und einen Querschnitt durch A bis B einer
wie in 3 beschriebenen Trennungsvorrichtung. (1)
ist eine tragende Rolle, (2) und (3) sind Rollen,
welche das Trenngebiet in Zusammenwirkung mit den Rollen (19)
umschließen.
Der Filter (4) wird in dem Trenngebiet durch eine perforierte
Platte (44) getragen. (45) ist eine Platte mit
einer feineren Perforation als (44), um dem Filter (4)
einen gleichmäßigeren
Halt zu geben. (40) sind Endplatten, welche das Trenngebiet bei
den Rollen (2), (3) und (19) umschließen. (42) sind
Dichtungen an der Kante der Rollen (2), (3) und (19),
um die getrennte Suspension daran zu hindern entlang der Enden der
Rollen (2), (3) und (19) auszutreten.
(43) sind Haltungen, um die Rollen bzw. Walzen (1),
(2), (3) und (19) zu tragen, und (41)
sind Gehäuse
für die
Haltungen (43). Um Einstellungen der Rollen (1),
(2), (3) und (19) zu ermöglichen,
können die
Gehäuse
(41) für
die Haltungen (43) exzentrisch sein. Durch Drehen der exzentrischen
Gehäuse
(41) kann der Druck auf den Filterkuchen geändert werden.
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13:
zeigt die gleiche wie in 12 beschriebene
Trennvorrichtung mit Ausnahme des Querschnitts A nach B, der von
dort entfernt ist, wo die Rollen (2) und (3) in
Kontakt stehen. Dies zeigt die tragende Platte (44) in
Kontakt mit der Rolle (2) unterhalb des Filters (4).
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14:
zeigt die gleiche Trennvorrichtung, wie in den 12 und 13 beschrieben,
mit Ausnahme des Querschnitts A nach B, der in der Mitte des Trenngebiets
platziert ist. Der Querschnitt zeigt, das der Filter (4)
breiter als die perforierte Platte (45) ist, so dass die
getrennte Suspension den Filter (3) zum Erreichen des Auslasses
(6) passieren muss.
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15:
zeigt eine Trennvorrichtung, worin der Filter (4) eine
flache Platte ist, der von A nach B durch das Trenngebiet (49)
bewegt wird, welche durch die Rollen (2) und (3)
umschlossen wird. Falls der Filter (4) an die äußere Grenze
anstößt, wird
die Bewegungsrichtung umgedreht. Die Suspension tritt durch den
Einlass (5) ein und tritt durch den Auslass (6)
aus. (46) und (47) sind obere und untere Platten, welche
das Trenngebiet (49) umschließen. (46) und (47)
werden von B nach A, in die entgegengesetzte Richtung des Filters
(4) bewegt.
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16:
zeigt eine Trennvorrichtung für
eine Aufkonzentration. Das Trenngebiet (49) ist durch eine
feste Platte (48) in zwei Kammern (50) und (51) unterteilt.
Die aufzukonzentrierende Suspension wird in der Kammer (50)
durch den Einlass (5) und Auslass (6) zirkuliert.
Eine Kühlsuspension
wird in der Kammer (51) durch den Einlass (53)
und Auslass (52) zirkuliert. Augrund des Kühlens der
Platte (48) wird das Wasser in der aufzukonzentrierenden
Suspension auf der Platte (48) gefrieren. Die Platte (48) wird
aus dem Trenngebiet durch Rollen (2) und (3) entweder
zu der Linken oder der Rechten bewegt und das Eis kann außerhalb
des Trenngebietes (49) von der Platte (48) entfernt
werden.
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17:
zeigt die Trennvorrichtung wie in 15 mit
zusätzlichen
Kammern (61) zum Entfernen des Filterkuchens in einem geschlossenen
System. Eine strömende
bzw. Spül-Suspension tritt durch
den Einlass (54) ein, hebt den Filterkuchen von dem Filter
(4) an und transportiert ihn durch den Auslass (55)
weg.
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18:
zeigt eine Trennvorrichtung wie in 3 beschrieben.
Hierbei wird der Filter (4) durch eine perforierte Platte
(44) getragen. Die Perforation der Platte (44)
kann die gleiche Perforation wie der Filter (4) aufweisen,
wodurch die Filtration in Zusammenwirkung zwischen (4)
und (44) durchgeführt
wird, wobei (4) kontinuierlich den Filterkuchen durch Rollen
(2) und (3) weg transportiert. Die perforierte
Platte (44) kann als ein Schutz gegen Undichtigkeiten in dem
Filter (4) wirken.
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19:
zeigt eine Erweiterung für
eine wie in den 12–14 beschriebene
Trennvorrichtung. Die Erweiterung besteht in einer Förderschnecke (58),
welche der Trennvorrichtung eine schwierig zu pumpende Suspension
zuführt.
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20:
zeigt eine Oberansicht eines Fermentors (59). Der Filter
(4) umfasst immobilisierte Mikroorganismen. Der Fermentor
(59) enthält
eine Suspension, die als eine Zufuhr bzw. Versorgung für die Mikroorganismen
auf dem Filter (4) wirkt. Der Filter (4) tritt
durch die Rollen (2) und (3) in den Fermentor (59)
ein und verlässt
ihn. Außerhalb
des Fementors (59) befindet sich der Filter (4)
in einem sterilen Gehäuse
(9). (1) ist eine tragende Rolle. In dem sterilen Gehäuse (9)
kann der Filter (4) für
eine weitere Fermentation gereinigt und vorbereitet werden. Diese Ausführungsform
kann verwendet werden, um Schmutzwasser biologisch zu reinigen.
Das Schmutzwasser tritt durch den Einlass (5) in den Fermentor
(59) ein und verlässt
ihn durch den Auslass (6).
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21:
zeigt die Trennvorrichtung, welche einen Filter (64) umfasst,
der Material aufnehmen und abweisen kann, so kann beispielsweise
aufgenommenes Material von dem Filter durch Anwenden einer Flüssigkeit
mit einem geeigneten pH-Wert entfernt werden. (5) und (33)
sind Einlässe,
(1) sind tragende Rollen. (19) sind Rollen, welche
die Trennumgebung jeweils durch verbindende Rollen (3)
und (2) umschließen.
Eine erste Suspension tritt durch (5) ein und durch (6)
aus. In der Kammer (60) wird ein spezifisches Material
(62) der Suspension durch den Filter (64) aufgenommen,
wohingegen die verbleibende erste Suspension durch den Auslass (6)
austritt. Der Filter (64) wird durch die Rollen (3)
und (2) in die Kammer (61) passiert. Hierbei tritt
eine zweite Suspension durch (33) ein und durch (32)
aus, um irgendwelche Reste des abgewiesenen Materials zu entfernen.
Der Filter wird anschließend
durch die Rollen (3) und (2) in die Kammer (63)
passiert, worin eine dritte Suspension mit einem geeigneten pH-Wert
durch (37) ein- und durch (38) austritt, wodurch
das spezifische Material (62) von (64) entfernt wird.
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22:
zeigt die Trennvorrichtung, welche einen Filter (64) umfasst,
der ein Material aufnehmen und abweisen kann. (5) und (33)
sind Einlässe,
(1) sind tragende Rollen und (65) ist ein Magnet,
um ein magnetisches Feld an ein Gebiet des Filters (64)
anzulegen. (19) sind Rollen, um die Trennumgebung und die
verbindenden Rollen (3) und (2) jeweils zu umschließen. Eine
erste Suspension tritt durch (5) ein und durch (6)
aus. In der Kammer (60) wird ein spezifisches Material
der Suspension durch den Filter (64) aufgenommen, wohingegen
die verbleibende erste Suspension durch den Auslass (6)
austritt. Der Filter (64) wird durch die Rollen (3)
und (2) in die Kammer (61) passiert. Hierbei tritt
eine zweite Suspension durch (33) ein und tritt durch (32)
aus, um irgendwelche Reste des abgewiesenen Materials zu entfernen.
Der Filter (64) wird anschließend durch die Rollen (3)
und (2) in die Kammer (63) passiert, worin eine
dritte Suspension durch (37) ein- und durch (38) austritt,
wodurch das spezifische Material (62) von (64)
entfernt wird.
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23:
zeigt eine Trennvorrichtung, welche einen Filter (4) und
Rollen (19) umfasst, welche die Rollen (3) und
(2) jeweils verbinden. Kristalle (62) treten durch
den Einlass (5) der Kammer (60) ein. Hierbei ist
der Auslass (6). In der Kammer (61) treten die Kristalle
in Kontakt mit beispielsweise einer gesättigten Suspension, welche
durch (33) ein- und durch (32) austritt, wodurch
die Kristalle auf dem Filter (4) wachsen. In einer optionalen
Kammer (63) können die
Kristalle in einem Waschmedium gewaschen werden, welches durch einen
Einlass (37) ein- und durch einen Auslass (38)
austritt. Durch Trocknen des Filters (4) mit einer Trocknungseinrichtung
(66) werden die Kristalle (67) von dem Filter
(4) entfernt. Ein Kratzer (16) wird bereitgestellt,
falls die Kristalle (64) an dem Filter (4) hängen bleibt.
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24:
zeigt eine Trennvorrichtung, worin (1) tragende Rollen
für den
Filter (4) sind. (2), (3) und (19)
sind Rollen, welche das Trenngebiet umschließen. Eine Filterhilfe umfassende
Suspension tritt durch in die Kammer (60) durch den Einlass
(5) ein und das Filtrat tritt durch den Auslass (6)
aus. In der Kammer (61) wird der Filterkuchen auf Filter
(4) mit einem Waschmedium gewaschen, was durch den Einlass
(33) ein- und durch den Auslass (32) austritt. Der
verbleibende Filterkuchen (67) wird von dem Filter (4)
mit einem Kratzer (16) gekratzt und in (12) gesammelt.
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Definitionen:
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Aus
Gründen
der Klarheit des vorliegenden Textes wird der Ausdruck "Trennung" synonym mit dem
Ausdruck "Filtrieren
bzw. Filtern" verwendet.
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Der
Ausdruck "Filterkuchen" bedeutet eine Akkumulation
von Trockensubstanz bevor Flüssigkeit gemäß der vorliegenden
Erfindung entfernt wird.
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Der
Ausdruck "gleiche
umschlossene Filtrationsumgebung" bedeutet
eine Umgebung, worin der Vorgang von Trennen einer Trockensubstanz
von einer Flüssigkeit
in der gleichen umschlossenen physischen Entität durchgeführt wird.
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Im
vorliegenden Zusammenhang umfasst der Ausdruck "im wesentlichen trockner Filterkuchen" eine Akkumulation
von Trockensubstanz nachdem Flüssigkeit
entfernt wurde.
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"Partikel und/oder
Objekte" bedeuten
irgendetwas, dass der Filter, welcher durch die Erfindung beschrieben
wird, zurückhalten
wird.
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Nachstehend
wird eine wechselseitige Beschreibung von sowohl dem Verfahren als
auch der Vorrichtung der Erfindung aufgeführt.
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Filtration
von Trockensubstanz von Flüssigkeit
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Es
liegt im Bereich der Erfindung ein Trennverfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, welche bei der Filtration einer Trockensubstanz
von einer Flüssigkeit
verwendet werden. Der Trennvorgang kann kontinuierlich stattfinden.
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung von sowohl einem Verfahren als
auch einer Trennvorrichtung aufgeführt, ebenso Ausführungsformen,
worin die vorliegende Vorrichtung nicht spezifisch erwähnt wird.
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Demgemäß liegt
es im Bereich der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum trennen
von Trockensubstanz und Flüssigkeit
bereitzustellen umfassen die Schritte von:
- i)
Bereitstellen einer geschlossenen Trennungsumgebung, bei welcher
ein Druck eingestellt werden kann, wobei in der geschlossenen Trennungsumgebung
- ii) zumindest ein Filter mit einer Suspension in Kontakt gebracht
wird, wobei Trockensubstanz auf dem zumindest einen Filter akkumuliert
wird, und
- iii) Erhalten eines Filterkuchens, und
- iv) Passieren des zumindest einen Filters durch zumindest einen
Satz von Rollen, wodurch Flüssigkeit
von dem zumindest einen Filter entfernt wird,
- v) Erhalten eines im wesentlichen trocknen Filterkuchens,
- vi) Entfernen des im Wesentlich trocknen Filterkuchens von dem
zumindest ein Filter, wobei Schritte i)–iv) in der gleichen geschlossenen
Trennumgebung entweder unter Vakuum oder Überdruck durchgeführt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der zusätzliche Schritt vii) umfasst,
worin der zumindest eine Filter erneut in die Suspension eintritt
und der zumindest eine Filter erneut mit der Suspension gebracht
wird.
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Filtrationsumgebung
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Gemäß der Erfindung
kann die "gleiche
geschlossene Filtrationsumgebung" in
einer Ausführungsform
zumindest eine Kammer umfassen.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die "gleiche
geschlossene Filtrationsumgebung" zumindest
zwei Kammern umfassen, wie beispielsweise zumindest drei Kammern,
wie beispielsweise zumindest vier Kammern, wie beispielsweise zumindest fünf Kammern,
wie beispielsweise zumindest sechs Kammern, wie beispielsweise zumindest
sieben Kammern, wie beispielsweise zumindest acht Kammern.
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Jede
Kammer kann erfindungsgemäß einen bestimmten
Zweck aufweisen. Eine Kammer kann die Funktion aufweisen, eine Aufnahme
für eine
zu filtrierende Suspension zu sein. Eine andere Kammer kann die
Funktion aufweisen, eine Aufnahme für eine Flüssigkeit oder Suspension zu
sein, welche für
ein Waschen des zumindest einen Filters verwendet werden soll. Eine
derartige Flüssigkeit
oder Suspension kann, wie beispielsweise Wasser, neutral sein.
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Erfindungsgemäß kann die
vorliegende Vorrichtung und/oder Verfahren in einer Ausführungsform
zumindest zwei geschlossene Filtrationsumgebungen umfassen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
umfassen die vorliegende Vorrichtung und/oder Verfahren zumindest
drei geschlossene Filtrationsumgebungen, wie beispielsweise vier
geschlossene Filtrationsumgebungen, wie beispielsweise fünf geschlossene
Filtrationsumgebungen, wie beispielsweise sechs geschlossene Filtrationsumgebungen,
wie beispielsweise sieben geschlossene Filtrationsumgebungen, wie
beispielsweise acht geschlossene Filtrationsumgebungen.
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Druck
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Die
Trennung von einer Trockensubstanz von Flüssigkeit wird erfindungsgemäß in einer
geschlossenen Trennungsumgebung durchgeführt, in welcher der Druck eingestellt
werden kann. Der Ausdruck "Druck
reguliert bzw. eingestellt" bedeutet
eine Trennungsumgebung, worin Mittel zum Regulieren/Steuern des
Drucks in der geschlossenen Trennungsumgebung bereitgestellt sind.
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Der
Druck kann derart reguliert/gesteuert werden, dass entweder ein
Vakuum oder Überdruck in
der Trennungsumgebung vorliegt. "Vakuum" bedeutet einen Druck,
welcher in Bar bestimmt wird, der geringer als der Atmosphärendruck
ist. "Überdruck" bedeutet ein Druck
welcher höher
als der Atmosphärendruck
ist. In der vorliegenden Erfindung wird der Atmosphärendruck
als 0 (Null) bar definiert.
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In
einer Ausführungsform
ist der auf die Trennungsumgebung ausgeführte Druck von –1 bis –0,05 Bar
relativ zu dem Atmosphärendruck.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der auf die Trennungsumgebung ausgeführte Druck von 0,05 bis 10
Bar relativ zu dem Atmosphärendruck.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der auf die Trennungsumgebung ausgeführte Druck von 1,0 bis 6 Bar
relativ zu dem Atmosphärendruck.
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In
einer noch weiteren Ausführungsform
ist auf die Trennungsumgebung ausgeführte Druck von 1,5 bis 4 Bar
relativ zu dem Atmosphärendruck.
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Suspension
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung wird es nun möglich gemacht, eine Suspension
für ein
Trennungs-/Filtrationsverfahren auf eine kontinuierliche Art bereitzustellen.
Dies bedeutet, dass die Suspension der Filtrationsvorrichtung zugeführt werden
kann, und was ebenso im Bereich der Erfindung liegt, kontinuierlich über den
Filtrationsvorgang. Das Volumen der zugeführten Suspension und die Geschwindigkeit
mit welcher die Suspension der Filtrationseinrichtung zugeführt wird,
hingen von Faktoren ab, wie beispielsweise der physischen Beschaffenheit
der Suspension, die Menge an Suspension, von der erwünscht wird
aufkonzentriert zu werden, und die Größe und Arten des zumindest
einen Filters.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird die Suspension als ein nicht kontinuierlicher
Strom bereitgestellt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, falls
eine Suspension in einem Behälter stationär platziert
wird, wobei der zumindest ein Filter in Kontakt mit der Suspension
gebracht wird.
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Durch
Verwenden des vorliegenden Filtrierverfahrens, ist es möglich eine
Trockensubstanz von einer Flüssigkeit
in einer hoch wirksamen Rate zu trennen. In einer Ausführungsform
der Erfindung weist die Suspension vor der Trennung einen Trockensubstanzgehalt
von zumindest 5% auf. In einer anderen Ausführungsform ist allerdings der
Trocken substanzgehalt der Suspension vor einer Trennung zumindest
10%. In einer noch anderen Ausführungsform
ist der Trockensubstanzgehalt der Suspension vor einer Trennung
zumindest 15%, beispielsweise zumindest 20%, beispielsweise zumindest
25%, beispielsweise zumindest 30%, beispielsweise zumindest 35%,
beispielsweise 40%, beispielsweise zumindest 45%, beispielsweise
zumindest 50%.
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Durch
die vorliegende Erfindung können Suspensionen
mit einem relativ hohen Trockensubstanzgehalt filtriert werden.
Derartige Suspensionen können
beispielsweise Saft sein, welche Fruchtfleisch bzw. Pulpe oder Schlamm
umfasst.
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Der
Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Verfahren bereitzustellen,
worin die Suspension nach Trennung einen Trockensubstanzgehalt von
höchstens
50%, wie beispielsweise höchstens
45%, wie höchstens
beispielsweise 40%, wie höchstens
beispielsweise 35%, wie beispielsweise höchstens 30%, wie beispielsweise
höchstens 25%,
wie beispielsweise höchstens
20%, wie beispielsweise höchstens
35%, wie beispielsweise höchstens
30%, wie beispielsweise höchstens
25%, wie beispielsweise höchstens
20%, wie beispielsweise höchstens
15%, wie beispielsweise höchstens 10%,
wie beispielsweise höchstens
5%, wie beispielsweise höchstens
2% aufweist.
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Filter
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Der
zumindest eine Filter wird erfindungsgemäß in Kontakt mit der Suspension
gebracht. Der zumindest eine Filter kann in einer Ausführungsform durch
die Suspension bewegt werden, wenn der zumindest eine Filter die
Suspension kontaktiert. Diese Bewegung kann mechanisch durchgeführt werden oder
sie kann manuell durchgeführt
werden. In einer anderen Ausführungsform
wird es angestrebt, dass zumindest der eine Filter in Kontakt mit
der Suspension gebracht wird, wonach sie stationär ist. In beiden der vorstehenden
Ausführungsformen
wird der Filter in die Richtung seiner eigenen Länge bewegt.
-
Das
vorliegende Verfahren umfasst zumindest einen Filter, wie beispielsweise
zumindest zwei Filter, wie beispielsweise zumindest drei Filter,
wie beispielsweise zumindest vier Filter, wie beispielsweise zumindest
fünf Filter.
Die Anzahl von Filtern, welche für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden, hängt von
Faktoren ab, wie beispielsweise der Beschaffenheit der Suspension
und dem Volumen der zu filtrierenden Suspension. In einer Ausführungsform
kann zumindest ein erster grobporiger Filter während eines Vor-Filtrationsvorgangs
verwendet werden, gefolgt durch die Verwendung eines zweiten feinporigen
Filters für
eine klärende
Filtration. "Beschaffenheit
der Suspension" bedeutet
die physischen und/oder chemischen Eigenschaften, wie beispielsweise
die toxischen Eigenschaften; die Art des Materials und den Trockensubstanzgehalt
der Suspension.
-
Porengröße:
-
Der
zumindest eine Filter der vorliegenden Erfindung kann eine Porengröße gemäß beispielsweise
der Art der zu filtrierenden Suspension und den Erwartungen an das
Niveau an Trockensubstanzgehalt der Suspension nach einer Trennung
aufweisen.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist der Filter eine Porengröße von höchstens 5 mm auf, wie beispielsweise
höchstens
4 mm, wie beispielsweise höchstens
3 mm, wie beispielsweise höchstens
2 mm, wie beispielsweise höchstens
zwischen 1 mm, wie beispielsweise höchstens 75 μm, wie beispielsweise höchstens
50 μm, wie
beispielsweise höchstens
25 μm, wie
beispielsweise höchstens
10 μm, wie
beispielsweise höchstens
1 μm, wie beispielsweise
höchstens
0,5 μm.
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Permeabilität:
-
Die
Permeabilität
des Filters gemäß der Erfindung
kann hinsichtlich der Beschaffenheit der zu filtrierenden/trennenden
Suspension ausgewählt werden
und von dem erwünschten
Ziel der vorliegenden Trockensubstanz nach der Trennung. In einer Ausführungsform
der Erfindung weist der Filter allerdings eine Wasser Permeabilität von zumindest 20000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 30000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 40000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 50000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 60000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 70000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 80000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 90000
l/h/bar/m2, wie beispielsweise zumindest 100000
l/h/bar/m2.
-
Physische
Form des Filters
-
Das
vorliegende Verfahren umfasst in einer Ausführungsform einen Filter, der
ein Band ist. Es wird angestrebt, dass der Filter in einer anderen
Ausführungsform
in einem geschlossenen Kreis bewegt wird, was es dem Band in einer
noch weiteren Ausführungsform
ermöglicht,
endlos zu sein.
-
In
einer Ausführungsform
kann der Filter durch einen Rahmen auf zumindest einer Seite des Filters
umgeben sein, um die Suspension daran zu hindern von dem Filter
in die Vorrichtung auszulaufen, und dadurch ein Verfahren mit einem
verringerten Entweichen bzw. Auslaufen bereitzustellen. Der Rahmen
kann mit Zähnen
bereitgestellt werden, um so die Bewegung des Filters zu unterstützen.
-
Der
Filter der Erfindung kann angepasst sein, um an die Beschaffenheit
der zu trennenden Suspension zu passen. Dies kann der Fall sein,
falls der Filter beschichtet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Beschichtung
Gelteilchen. In einer anderen Ausführungsform ist der Filter,
beispielsweise durch ein Tragen magnetischer Teilchen auf der Oberfläche, geladen.
Durch Beschichten des Filters mit ausgewählten Molekülen ist es möglich bestimmte
Teilchen/Substanzen von der Suspension auszuwählen.
-
Der
Filter der Erfindung kann mit Ionen-Austauschmaterial bereitgestellt
sein, wobei der Filter eine Regenerationszone anschließend an
die Filtrationszone aufweist. Diese Ausführungsform kann vorteilhafterweise
verwendet werden, um beispielsweise Wasser von Nitrat zu trennen.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung wird der Filter mit einem tragenden Band bereitgestellt.
Das tragende Band weist den Vorteil eines erneuten Verstärken des
Filterbands beispielsweise bei Situationen auf, wo der Trockensubstanzgehalt der
Suspension hoch ist und/oder bei Situationen, wo das Gewicht der
Trockensubstanz hoch ist. Der Filter kann weiterhin zerbrechlich
sein und daher ein tragendes Band benötigen, oder es kann ein Druckverlust über den
Filter vorliegen, was den Filter zerbrechlich macht, und daher ein
tragendes Band benötigt.
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In
noch einer weiteren Ausführungsform
ist der Filter wegwerfbar.
-
Relativer Temperaturunterschied
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung weist der Filter eine Temperatur auf, welche unterhalb
der Temperatur der zu trennenden Suspension liegt. Diese Ausführungsform
kann auf den Filter für die
Aufkonzentration von Flüssigkeiten
angewendet werden. Bestimmte Bestandteile in einer Suspension können auf
dem Filter aufgrund des relativen Temperaturunterschieds zwischen
der Suspension und dem Filter gesammelt werden. In einer Ausführungsform beträgt der Temperaturunterschied
höchstens
10°C. In
einer anderen Ausführungsform
beträgt
der Temperaturunterschied höchstens
5°C.
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Vorliegen von Bakterien/Pilzen
-
In
einer anderen Ausführungsform
liegen Bakterien oder Pilze auf dem Filter vor. Das Vorliegen von
Bakterien oder Pilzen kann bei einem Fermentationsvorgang unterstützen. Es
wird beispielsweise angestrebt, dass die vorliegende Erfindung in
der Molkereiindustrie, wie beispielsweise bei der Herstellung von
aus geronnener Milch hergestellten Produkten, verwendet wird.
-
Ferner
können
Bakterien oder Säugerzellen in
der zumindest einen geschlossenen Kammer der vorliegenden Vorrichtung
kultiviert werden. Diese Ausführungsform
kann in einem Laboraufbau verwendet werden. Eine Suspension kann
in die Kammer gesprüht
werden, wodurch die relative Luftfeuchtigkeit in der Kammer kontrolliert
werden kann.
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Filtermaterial
-
Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung kann zumindest einen Filter
umfassen, der aus verschiedenen Materialen hergestellt ist. Das
Material, aus dem der Filter hergestellt ist kann für die einzelnen
Suspensionen geeignet sein.
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In
einer Ausführungsform
ist der zumindest eine Filter aus Juncus, Gras oder Pflanzenfasern
hergestellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der zumindest eine Filter aus Metall, Gummi oder Plastik hergestellt.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der mindestens eine Filter aus Kohlenstofffaser, oder Papier,
oder Textil oder künstlichem
Textil hergestellt.
-
Erfindungsgemäß kann der
Filter zumindest eine Vertiefung umfassen. Der Ausdruck "Vertiefung" bedeutet einen physischen
Raum in dem Filtermaterial, worin beispielsweise eine Suspension
gefunden werden kann. Die Vertiefungsstruktur des Filters kann mit
der Struktur eines Schwamms verglichen werden. Die zumindest eine
Vertiefung des zumindest einen Filters kann in einer Ausführungsform
Teilchen/Verbindungen für
ein Binden an bestimmte Teilchen/Verbindungen in der zu trennenden
Suspension enthalten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der zumindest eine Filter aus einem flexiblen Material hergestellt. "Flexibles Material" bedeutet ein Material, das
sich vertikal und horizontal bewegen kann, falls es einem physischen
Druck ausgesetzt wird. Ein derartiges Material kann beispielsweise
Gummi oder Plastik sein.
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In
einer anderen Ausführungsform
umfasst der zumindest eine Filter zumindest eine Vertiefung und
ist aus einem flexiblen Material hergestellt. Das flexible Material
kann dabei unterstützen
die Flüssigkeit
von dem Filterkuchen zu pressen, falls der Filterkuchen auf dem Filter
durch zumindest einen Satz von Rollen passiert wird.
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Der
Filter kann in einer weiteren Ausführungsform eine Halterung umfassen.
Ein Beispiel für eine
derartige Ausführungsform
kann in 18 gefunden werden.
-
In
noch einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist der zumindest eine Filter steril. Ein derartiger
steriler Filter kann bei der Trennung von sterilen Suspensionen
verwendet werden, beispielsweise bei pharmazeutischen Zusammensetzungen,
worin Sterilität
für die
erfolgreiche Qualität
der Erfindung von höchster
Wichtigkeit ist.
-
Filtrierkapazität
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Für den Zweck
des vorliegenden Verfahrens, kann der zumindest eine Filter zumindest
500 l/m2/t, wie beispielsweise zumindest
550 l/m2/t, wie beispielsweise zumindest
600 l/m2/t, wie beispielsweise zumindest
650 l/m2/t, wie beispielsweise zumindest 700
l/m2/t, wie beispielsweise zumindest 750
l/m2/t, wie beispielsweise zumindest 800
l/m2/t filtrieren. Die Filtrierkapazität ist eine
Abschätzung,
welche die Kapazität
abdeckt, bevor der eigentliche Filterprozess angefangen hat.
-
Geschwindigkeit
der Filterbewegung
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Erfindungsgemäß kann die
Bewegung des zumindest einen Filters beim Filtrieren eine Geschwindigkeit
von 0 km/h aufweisen. In dieser Ausführungsform bewegt sich der
Filter nicht und weist daher eine Geschwindigkeit von 0 km/h auf.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Geschwindigkeit der Filterbewegung in Schritten erfolgen,
umfassend einen Schritt eines Stillstands, d. h. 0 km/h, und zumindest
einen anderen Schritt einer Bewegung, d. h, einer Geschwindigkeit
von mehr als 0 km/h. Die Dauer der einzelnen Schritte hängt von Parametern
ab, die beispielsweise in den physischen Eigenschaften des Filters
und der Beschaffenheit der zu filtrierenden Suspension.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung bewegt sich der zumindest eine Filter mit einer Geschwindigkeit
von zwischen 0,2–100
km/h, wie beispielsweise zwischen 0,4–70 km/h, wie beispielsweise
zwischen 0,6–50
km/h, wie beispielsweise zwischen 0,8–20 km/h, wie beispielsweise
zwischen 1–10
km, wie beispielsweise zwischen 1,5–5 km/h.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
allerdings liegt die Geschwindigkeit der Bewegung des Filters zwischen
1 und 10 km/h.
-
In
noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Geschwindigkeit
der Bewegung des Filters zwischen 1,5 und 5 km/h.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Filters durch den Druck
gesteuert.
-
In
noch einer weiteren Ausführungsform
wird die Geschwindigkeit der Bewegung des Filters durch die Flussrate
der Suspension gesteuert.
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Rollenmaterial
-
Erfindungsgemäß kann der
Filter über
zumindest eine Führungsrolle
passiert werden. Weiterhin wird der Filter durch zumindest einen
Satz von Rollen passiert. Die nachstehende Beschreibung von Rollenmaterial
gilt sowohl für
Führungsrollen
als auch für
einen Satz von Rollen.
-
In
einer Ausführungsform
ist die zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen teilweise
aus Gummi hergestellt. "Teilweise" bedeutet, dass die
zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen aus
einem verschiedenen Material hergestellt sein kann, wie beispielsweise
in einer Ausführungsform
mit einem Metallkern, wie beispielsweise Stahl, und einer äußeren Schicht
aus Gummi.
-
In
einer anderen Ausführungsform
weist die zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von
Rollen einen Kern auf, der aus Hartgummi hergestellt ist, und eine äußere Schicht,
die aus Gummi, welcher weicher als der Kerngummi ist, hergestellt wird.
Der Shore-Wert des
Gummis kann zwischen 20 und 95, wie beispielsweise zwischen 60 und
90 liegen.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen
weiterhin aus Nylon gefertigt.
-
In
noch einer anderen Ausführungsform
ist die zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen
aus Plastik hergestellt.
-
In
sogar noch einer weiteren Ausführungsform
ist die zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen
aus Filz hergestellt.
-
Der
zumindest eine Satz von Rollen der Erfindung kann aus einem gleichen
Material oder er kann einem verschiedenen Material hergestellt sein. Die
einzelnen Rollen können
aus einem Material oder aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt
sein.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die einzelnen Rollen des zumindest einen Satz von Rollen aus
rostfreiem Stahl und Gummi hergestellt.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
ist die zumindest eine Führungsrolle
aus Gummi hergestellt.
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In
noch einer anderen Ausführungsform weist
der zumindest eine Satz von Rollen eine Temperatur von unter 0°C, wie beispielsweise
unter –2°C, wie beispielsweise
unter –5°C, auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
weist zumindest eine Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen
eine Temperatur von unter 0°C,
wie beispielsweise unter –2°C, wie beispielsweise
unter –5°C, auf und
zumindest eine andere Rolle von dem zumindest einen Satz von Rollen
ist aus Gummi oder einem anderen Material, wie vorhergehend beschrieben,
hergestellt. Falls die zumindest eine Rolle von dem zumindest einen
Satz von Rollen eine Temperatur von unter 0°C aufweist, kann Wasser von
der Suspension in der Form von Eis entfernt zu werden, welches auf
dem zumindest einen Satz von Rollen mit einer Temperatur von unter
0°C positioniert
ist.
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Der
zumindest eine Satz von Rollen kann ferner in einer Ausführungsform
eine Temperatur von unter 0°C
(Null Grad Celsius), wie vorstehend erwähnt, aufweisen und zumindest
ein anderer Satz von Rollen kann aus Gummi oder einem anderen Material,
wie vorhergehend beschrieben, hergestellt sein.
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Aufblasbare
Rollen
-
Es
liegt ferner im Bereich der Erfindung zumindest einen Satz von Rollen
bereitzustellen, die aufblasbar sind. Aufblasbare Rollen können in
einer Ausführungsform
den Sitz verstärken,
mit welcher die Rollen den zumindest einen Filter umschließen. In
einer weiteren Ausführungsform
ist nur ein Teil der Rollen aufblasbar, wie beispielsweise der Endabschnitt
der einzelnen Rolle. In einer anderen Ausführungsform wird die erste einzelne
Rolle von zumindest einem Satz von Rollen in zumindest einem Gebiet
aufgeblasen, welches von dem zumindest einen Gebiet verschieden
ist, das in der zweiten einzelnen Rolle aufgeblasen wird.
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Die
Ausführungsform,
worin der zumindest eine Satz von Rollen Rillen aufweist, liegt
ebenso im Bereich der Erfindung. Die Rillen können perforiert sein, wodurch
eine Flüssigkeit
durch die Perforationen in den Rillen passieren kann. Die Rillen
können bei
der Bewegung der Trockensubstanz entlang des Filters unterstützen. Rillen
können
ebenso bei dem Entwässern
der Suspension unterstützen,
in dem sie die Bewegung von Flüssigkeit
von den Rollen in die zumindest eine Kammer unterstützen.
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Erfindungsgemäß übt der zumindest
eine Satz von Rollen eine gleich wirkende Kraft auf den zumindest
einen Filter auf. Es ist angestrebt, dass der zumindest eine Satz
von Rollen zwei oder mehr Rollen umfassen kann, welche entgegengesetzt
zu einem anderen Satz von Rollen befindlich sind, der zwei oder
mehr Rollen umfasst. Beispielsweise ist in einer Ausführungsform,
worin der zumindest eine Satz von Rollen zwei Rollen umfasst, eine
der beiden Rollen entgegengesetzt zu der anderen der beiden Rollen
befindlich. Der Ausdruck "entgegengesetzt" bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass der Filter zwischen den beiden Rollen platziert
ist.
-
In
einer Ausführungsform
werden weiterhin zumindest zwei oder mehr Sätze von Rollen bei dem vorliegenden
Verfahren verwendet und erlauben es daher, Druck auf den Filter
mit unterschiedlichen Stärken
auszuüben.
Die zumindest zwei Sätze
von Rollen sind mit einer anderen Ausführungsform vertauscht platziert.
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Rollkraft
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In
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann der zumindest eine Satz von Rollen einen Druck von 5 kg/cm2 auf den zumindest einen Filter ausüben, wie beispielsweise
zumindest 10 kg/cm2 auf den zumindest einen
Filter, wie beispielsweise zumindest 15 kg/cm2 auf
den zumindest einen Filter, wie beispielsweise zumindest 20 kg/cm2 auf den zumindest einen Filter, wie beispielsweise
zumindest 25 kg/cm2 auf den zumindest einen
Filter, wie beispielsweise zumindest 30 kg/cm2 auf
den zumindest einen Filter, wie beispielsweise zumindest 35 kg/cm2 auf den zumindest einen Filter, wie beispielsweise
zumindest 40 kg/cm2 auf den zumindest einen
Filter, wie beispielsweise zumindest 45 kg/cm2 auf
den zumindest einen Filter, wie beispielsweise zumindest 50 kg/cm2 auf den zumindest einen Filter.
-
Entfernung
von im Wesentlichen trockenen Filterkuchen
-
Hat
sich einmal die Trockensubstanz auf den zumindest einen Filter angesammelt,
kann sie erfindungsgemäß entfernt
werden. Die auf den zumindest einen Filter angesammelte Trockensubstanz
wird als "im Wesentlichen
trockener Filterkuchen" bezeichnet.
Die Entfernung des im Wesentlichen trockenen Filterkuchens kann
gleichzeitig mit Fortsetzen des Trennungsvorgangs stattfinden, d.
h. die Tatsache, dass der im Wesentlichen trockene Filterkuchen
entfernt wird, beeinträchtigt
die Fortdauer des Trennungsvorgangs nicht.
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Demgemäß wird in
einer Ausführungsform der
Erfindung der im Wesentlichen trockene Filterkuchen von dem zumindest
einen Filter mittels komprimierter Luft entfernt.
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In
einer zweiten Ausführungsform
wird der im Wesentlichen trockene Filterkuchen von dem zumindest
einen Filter mittels Vibration entfernt.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
wird der im Wesentlichen trockene Filterkuchen von dem zumindest
einen Filter mittels Kratzen bzw. Schaben entfernt. Der Kratzer
bzw. Schaber kann aus einer Vielzahl von verschiedenen Materialien
ausgewählt sein
und der Kratzer kann ebenso selbst ein Filter sein.
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Reinigen des
Filters
-
Es
ist ein Zweck der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, worin
der zumindest eine Filter wieder verwendet werden kann. Dieser erfordert
das Reinigen des zumindest einen Filters. Die Haltbarkeit des zumindest
einen Filters kann von der Art des Filters, der Beschaffenheit der
Suspension und der Verwendungszeit des Filters abhängen.
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Das
Reinigen des Filters gemäß der Erfindung
kann in einer Ausführungsform
mittels Enzymen durchgeführt
werden, die Trockensubstanz Materialrückstände auf den zumindest einen
Filter verdauen können.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird der zumindest eine Filter mittels Hochdruckwaschen gereinigt.
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In
noch einer anderen Ausführungsform
wird der zumindest eine Filter ferner mittels Chemikalien, wie beispielsweise
einem Detergenz, gereinigt werden.
-
Aus
Gründen
der Klarheit ist die vorstehend beschriebene Beschreibung des vorliegenden
Verfahrens ebenso für
die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung gültig.
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Filterkuchen
-
Der
im Wesentlichen trockene Filterkuchen, der durch die vorliegende
Erfindung erhalten wird, kann einen Trockensubstanzgehalt von zumindest 30%
aufweisen, wie beispielsweise zumindest 40%, wie beispielsweise
zumindest 50%, wie beispielsweise zumindest 60%, wie beispielsweise
zumindest 70%.
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Es
liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung einen Filter ohne Perforationen
bereitzustellen. Dies bedeutet, dass der Filter keine Poren aufweist. Der
nicht perforierte Filter kann in einer derartigen Ausführungsform
Trockensubstanz von Flüssigkeit durch
das Sammeln von Trockensubstanz trennen. Die 16, 20 und 23 sind
Beispiele einer derartigen Ausführungsform.
Das Material eines derartigen Filters kann irgendeines der vorstehenden
erwähnten
Filtermaterialien sein.
-
Verwendung
von im Wesentlichen trockenem Filterkuchen Die Verwendung der im
Wesentlichen trockenen Filterkuchen liegt ebenso im Bereich der
vorliegenden Erfindung. In einer Ausführungsform kann der im Wesentlichen
trockene Filterkuchen als Tierfutter verwendet werden. In einer
anderen Ausführungsform
kann der im Wesentlichen trockene Filterkuchen als Isoliermaterial
verwendet werden, wie beispielsweise beim Gebäudebau. In einer anderen Ausführungsform
kann die Textilindustrie den im Wesentlichen trockenen Filterkuchen
als Isolationsmaterial in beispielsweise Freiluftausrüstungsartikeln,
wie beispielsweise Schlafsäcken,
verwenden.
-
Verwendung
von Verfahren und Vorrichtung
-
Ferner
liegt die Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung, wie hierin
festgelegt, im Bereich der Erfindung.
-
Die
vorliegende Erfindung kann in einer großen Vielzahl von kommerziellen
Industrien verwendet werden. Eine der derartigen Verwendungen kann in
der Nahrungsmittelindustrie liegen. Für bestimmte Anwendungsgebiete,
wie beispielsweise einer Saftherstellung, kann die Erfindung zusätzlich in
privaten Haushalten verwendet werden. Hier kann die vorliegende
Erfindung auf irgendeine Nahrungsmittelsuspension angewendet werden,
wo es wünschenswert ist
Trockensubstanz von einer Flüssigkeit
zu trennen.
-
Saft
-
Ein
Beispiel einer derartigen Anwendung liegt in der Herstellung von
Saft, wobei es erwünscht ist,
Frucht oder Gemüse
usw. Bestandteile von der Frucht oder dem Gemüse usw. Flüssigkeit zu trennen. Ferner
kann eine Filterhilfe von flüssigem
Saft entfernt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden Frucht oder Gemüse
usw. Bestandteile von der Frucht oder Gemüse Flüssigkeit ohne die Hilfe von Enzymen
oder Erhitzen getrennt. Dies stellt ein natürlicheres Produkt bereit, da
mehr Nährstoffe
durch Verwendung der vorliegenden Erfindung, im Vergleich zu herkömmlichen
Trennungstechniken erhalten werden, bei denen beispielsweise Enzyme oder/und
Erhitzen verwendet werden. Diese sorgfältige Behandlung kann bei der
Herstellung von einer Vielzahl von Nahrungsmittelprodukten verwendet werden.
Ferner kann Filterhilfe von flüssigem
Saft entfernt werden.
-
Brauerei
-
Ein
anderes Beispiel für
die Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt in der Brauereiindustrie. Hier
kann in einer Ausführungsform
Malz von einer Maske entfernet werden, um Stammwürze zu erhalten. In einer anderen
Ausführungsform
kann Bodensatz (trub) von Stammwürze
entfernt werden, um Bodensatz -freie Stammwürze zu erhalten. In noch einer anderen
Ausführungsform
werden Hefezellen von bereits hergestelltem Bier entfernt, um hefefreies Bier
zu erhalten. In noch einer weiteren Ausführungsform wird eine Trübung von
hefefreiem Bier entfernt, um ein trinkfertiges Bier zu erhalten.
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Weinherstellung
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Ein
weiteres Beispiel der Anmeldung der vorliegenden Erfindung ist die
Weinherstellungsindustrie. Hier kann in einer anderen Ausführungsform Fruchtfleisch
von gepressten Trauben entfernt werden. In einer anderen Ausführungsform
werden Hefezellen von bereits hergestelltem Wein entfernt, um hefefreien
Wein zu erhalten. In einer weiteren Ausführungsform wird eine Trübung von
hefefreiem Wein entfernt, um trinkfertigen Wein zu erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung kann herkömmliche
Techniken zur Weinherstellung ersetzen, in dem keine Enzyme in dem
Weinherstellungsvorgang verwendet werden. In einer weiteren Ausführungsform kann
der durch einen Filtriervorgang erhaltene Filterkuchen allerdings
dehydriert und Enzyme hinzugegeben werden. Dies wird durchgeführt, um
Farbe und verbleibenden Saft zu extrahieren (siehe die Darstellung
in 10).
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Molkereiindustrie
-
Das/die
vorliegende Trennverfahren/Vorrichtung kann auf die Trennung von
Bakterien oder Fett von roher Milch angewendet werden. Weiterhin
können
Sporen von Milch entfernt werden, die für eine Käseherstellung verwendet wird.
In einer anderen Ausführungsform
wird Wasser, Protein oder Laktose von Molke entfernt.
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Industrie für genießbare Öle
-
Weiterhin
wird es gemäß der Erfindung
angestrebt, dass das vorliegende Verfahren und die Vorrichtung in
der Industrie für
genießbare
bzw. verzehrbare Öle
verwendet werden kann. Beispielsweise durch Trennen von Flüssigkeit,
d. h. Öl
von der Quelle des Öls,
wobei die Quelle beispielsweise Bestandteile von Oliven, verschiedenen
Samen, und andere Quellen für
genießbare Öle ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein Filter vom Grastyp für
diese Anwendung verwendet. In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird gebleichter Boden (bleach soil) von rohem genießbarem Öl entfernt. Die
vorliegende Erfindung kann eine herkömmliche Schraubenpresse ersetzen.
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Schlammbehandlung
-
In
einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Verwendung des Verfahrens
in der Vorrichtung für eine
Schlammbehandlung, beispielsweise durch Entfernen unerwünschter
Teilchen vor erneutem Eintreten in die Umgebung liegen. Es liegt
ferner im Bereich der Erfindung Schmutzwasser durch Anwenden der
vorliegenden Erfindung wieder zu verwerten. Eine derartige Wiederverwertung
kann bei kommerziellem Autowaschen angewendet werden.
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Papier/Pulpeindustrie
-
In
noch einer weiteren Ausführungsform
wird die Verwendung des vorliegenden Verfahrens und der Vorrichtung
auf die Papier und Pulpeindustrie angewendet.
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Dungbehandlung
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In
einer umweltgemäßem Ausführungsform liegt
die Verwendung der Erfindung in einem Verarbeiten von Dung. Dies
ist ein wichtiger Vorgang, der mit modernen landwirtschaftlichen
Industrien zusammenhängt.
Der Dung kann dem vorliegenden Trennvorgang unterzogen werden, um
Wasser vor einem Wiederverwerten des Dungs, in beispielsweise einer Biogasanlage,
zu entfernen.
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Biomasse
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Die
vorliegende Erfindung kann ferner verwendet werden, um Wasser, Trockensubstanz
und Keime von Fermentationsflüssigkeiten
zu entfernen und als ein Vorbehandlungs-Erfordernis für eine Sterilisierung
eines Substrats, welches in dem Fermentationsvorgang verwendet wird.
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Pharmazeutika
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Die
vorliegende Erfindung kann in einer weiteren Ausführungsform
in der pharmazeutischen Industrie verwendet werden. Beispielsweise
durch Anwenden des Trennverfahrens bei der Reinigung von pharmazeutischen
Zusammensetzungen.
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Kosmetika
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Die
Erfindung kann ferner in einer anderen Ausführungsform in der Kosmetik-Industrie für das Entfernen
von Verunreinigungen aus kosmetischen Produkten, wie beispielsweise
Salbe, Make-up und Feuchtigkeitscremen, verwendet werden.
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Kaffeemaschinen
-
Es
wird ferner angestrebt, dass die vorliegende Erfindung in einer
automatischen Kaffeemaschine verwendet werden kann. Durch Anwenden der
vorliegenden Erfindung wird der hergestellte Kaffee die gleiche
Stärke über den
gesamten Brauvorgang beibehalten.
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Bodenreinigungsmaschinen
-
Eine
andere Anwendung der vorliegenden Erfindung und Vorrichtung besteht
für eine
Verwendung bei Bodenreinigungsmaschinen. Es wird angestrebt, dass
Wasser, welches bei industriellen Bodenreinigungsmaschinen verwendet
wird, wiederverwertet werden kann, da der Filtriervorgang zu der
gleichen Zeit durchgeführt
wird, wie der Boden gereinigt wird.
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Trinkwasser
-
Die
vorliegende Erfindung kann weiterhin verwendet werden, um Nitrat,
Bakterien und/oder Ocker bzw. Erde von Trinkwasser zu entfernen.
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Andere Anwendungen
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Die
vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um Verunreinigungen
von Farbe; biologischem Material, wie beispielsweise Pflanzenmaterial von
einem Rinnenausfluss; Verunreinigungen von Treibstoff; Verunreinigungen
von Blut und Trockensubstanz von Wasser von einem Küchen Spülauslass
zu trennen.
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Versuche
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Versuch 1
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Ein
Fruchtfleisch von schwarzer Johannisbeere wurde durch ein Nylonfiltergewebe
mit 5 Mikrometer Poren filtriert. Anschließend wurde das Filtergewebe
mit dem Filterkuchen zwischen zwei Gummilagen gerollt. Der Filterkuchen
fiel nach einem Rollen leicht von dem Filtergewebe ab.
-
Der
Trockensubstanzgehalt vor einer Filtration betrug 14,6%, nach Filtration
war er auf 12,7% unten.
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Der
Filterkuchen vor einem Rollen wies einen Trockensubstanzgehalt von
21,2% auf, nach einem Rollen war er bis zu 42,9% oben.
-
In
einem anderen Versuch wurde ein Fruchtfleisch in schwarzer Johannisbeere
durch ein Metallfilterblech bzw. Lage mit 250 Mikrometer Poren gefiltert.
Das Filterblech mit Filterkuchen wurde zwischen zwei Rollen gerollt.
Nach einem Rollen fiel der Filterkuchen leicht von dem Filterblech
ab.
-
Der
Trockensubstanzgehalt vor einer Filtration betrug 11,5%, nach einer
Filtration war er unten auf 10,2% unten.
-
Der
gerollte Filterkuchen wies einen Trockensubstanzgehalt von 32,3%
auf.
-
Beispiel 2
-
Äpfel wurden
püriert
und bei Raumtemperatur ohne irgendeine Hitze- oder enzymatische
Behandlung filtriert. Das Filtrieren wurde auf einer Prototypfilterausstattung
durchgeführt,
welche Rollen umfasst, um den Filterkuchen zu pressen und das Trenngebiet
zu umschließen,
und ein Sefar Nitex 03-1/1 Filter von Sefar Inc., das von einem
Metallblechfilter mit Poren von 120 Mikrometern getragen wird.
-
Der
Versuch wurde sowohl mit glatten Rollen als auch mit einer Rolle
mit Rillen durchgeführt.
Die pürierte
Apfelsuspension wies einen Trockensubstanzgehalt von 12,6% auf.
Nach Filtration wies die Apfelsuspension einen Trockensubstanzgehalt
von 10,7% auf. Der gepresste Filterkuchen wies einen Trockensubstanzgehalt
von 31,5% auf. Der durch die Rolle mit Rillen gesammelte Filterkuchen
wies einen Trockensubstanzgehalt von 25,4% auf.
-
Beispiel 3
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Karotten
wurden püriert
und bei Raumtemperatur ohne irgendeine Hitze- oder enzymatische Behandlung
filtriert. Dies wurde auf einer Prototypfilterausrüstung durchgeführt, welche
Rollen umfasst, um den Filterkuchen zu pressen und das Trennungsgebiet
zu umschließen,
und einen Sefar Nitrex 03-1/1 Filter von Sefar Inc., der durch einen
Metallblechfilter mit Poren von 120 Mikrometern getragen wird.
-
Der
Versuch wurde sowohl mit glatten Rollen als auch mit einer Rolle
mit Rillen durchgeführt.
Die Karottensuspension wies einen Trockensubstanzgehalt von 11,3%
auf. Nach Filtration wies der Karottensaft einen Trockensubstanzgehalt
von 8,3% auf. Der gepresste Filterkuchen wies einen Trockensubstanzgehalt
von 28,3% auf. Der durch die Rollen mit Rillen gesammelte Filterkuchen
wies einen Trockensubstanzgehalt von 31,3% auf.
-
Beispiel 4
-
Trauben
wurden püriert
und die Traubensuspension wurde bei Raumtemperatur ohne irgendeine Hitze-
oder enzymatische Behandlung auf einer Prototypfilterausrüstung filtriert,
welche Rollen umfasst, um den Filterkuchen zu pressen und das Trenngebiet zu
umschließen,
und ein Sefar Nitex 03-1/1 Filter von Sefar Inc., der durch einen
Metallblechfilter mit 120 Mikrometer Poren getragen wird.
-
Der
Versuch wurde sowohl mit glatten Rollen als auch mit einer Rolle
mit Rillen durchgeführt.
Die Traubensuspension wies einen Trockensubstanzgehalt von 22,7%
auf. Nach Filtration wies der Traubensaft einen Trockensubstanzgehalt
von 18,5% auf. Der gepresste Filterkuchen wies einen Trockensubstanzgehalt
von 44,1% auf. Der durch die Rollen mit Rillen gesammelte Filterkuchen
wies einen Trockensubstanzgehalt von 36,7% auf.
-
Beispiel 5
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In
Wasser suspendiertes, gemahlenes Getreide wurde bei Raumtemperatur
auf einer Prototypfilterausrüstung
filtriert, welche Rollen umfasst, um den Filterkuchen zu pressen
und das Trenngebiet zu umschließen,
und einen Filter mit 5 Mikrometer Poren, der auf einem Metallblechfilter
mit 120 Mikrometer Poren getragen wird.
-
Die
Suspension wies einen Trockensubstanzgehalt von 22,6% auf. Das erhaltene
Filtrat wies einen Trockensubstanzgehalt von 15,7% auf. Der gepresste
Filterkuchen wies einen Trockensubstanzgehalt von 45,4% auf.
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Zwei
Proben der Suspension wurden bei 700g für 10 Minuten zentrifugiert,
was einen Sedimentanteil von 34% erzielte.
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Ein
anderer Versuch mit einer gröberen Kornsuspension
unter Verwendung eines Metallblechfilters mit 120 Mikrometer Poren
führte
zu einer Suspension mit einem Trockensubstanzgehalt von 34,5%. Das
Filtrat wies einen Trockensubstanzgehalt von 30,2% auf und der gepresste
Filterkuchen wies einen Trockensubstanzgehalt von 48,7% auf.
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Beispiel 6
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Malzmaische
für eine
Bierherstellung wurde in einer Prototypfilterausrüstung filtriert,
welche Rollen umfasst, um den Filterkuchen zu pressen und den Filterkuchen
zu umschließen,
und ein Sefar Nitex 03-1/1 Filter von Sefar Inc., der durch einen
Metallblechfilter mit 120 Mikrometer Poren getragen wird.
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Die
Maische wies einen Trockensubstanzgehalt von 36,0% auf. Die Stammwürze (Filtrat)
wies einen Trockensubstanzgehalt von 28,0% auf und der Filterkuchen
wies einen Trockensubstanzgehalt von 45,4% auf.