DE69120152T2

DE69120152T2 - Automatische Anlage für die Mikrofiltration von Flüssigkeiten, insbesondere von Weinen

Info

Publication number: DE69120152T2
Application number: DE69120152T
Authority: DE
Inventors: Mattia Maurizio De
Original assignee: PERDOMINI SpA
Current assignee: PERDOMINI SpA
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2011-04-12
Also published as: ES2090163T3; IT9084969A1; ATE139141T1; EP0464322B1; EP0464322A1; IT9084969A0; DE69120152D1; IT1242866B

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Anlage zur Mikrofutration von Flüssigkeiten.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Membranultrafiltrationsanlage für Flüssigkeiten, insbesondere für Weine, bei welcher alle operativen Phasen des Filtrationsvorgangs konstant einer Steuerung unterworfen sind und bei welcher unterschiedliche Betriebsbedingungen direkt von einer Bedienungsperson eingegeben und automatisch ausgeführt werden können.
Die Erfindung kann hauptsächlich auf dem Gebiet der önologischen Industrie angewendet werden.
Membranmikrofiltrationsverfahren von Flüssigkeiten sind im Stand der Technik bekannt.
Derartige Verfahren werden bei submikronischen Filtrationssystemen verwendet&sub7; die auf der Verwendung von semipermeablen Membranen basieren, die von selektiven Permeatoren gebildet werden, welche die Trennmittel zwischen zwei chemischen Spezien bilden.
Diese selektiven Permeatoren werden im allgemeinen durch dünne Polymerfilme gebildet, die ein sehr hohes Qberflächen/Dicken-Verhältnis haben, wobei die Trennung zwischen den chemischen Spezien dank der selektiven Transfereigenschaften, d.h. der unterschiedlichen Transfergeschwindigkeiten dieser Filme stattfindet; die Schubkraft zum Aktivieren und Aufrechterhalten des Prozesses kann durch einen mechanisch aufgebrachten Druck oder durch einen Gradienten einer Konzentration oder eines elektrischen Potentials oder einer Temperatur dargestellt werden.
Beispielsweise werden derartige Verfahren im allgemeinen auf dem Gebiet der önologischen Industrie mittels Mikrofiltrationsanlagen durchgeführt, die vor Flaschenoder Faßabfüllmaschinen angeordnet sind.
Andere Anwendungen dieser Art von Verfahren können auf dem Gebiet der Herstellung von trinkbarem oder industriellem Wasser, der Filtration von trüben Lösungen, der sterilen Filtration von Essig, Most, Bier, der Entfernung von speziellen Viren oder Bakterien aus pharmazeutischen Lösungen, der sterilen Filtration von intravenösen Lösungen gesehen werden.
Die bekannten Mikrofiltrationsanlagen können mit einer oder mehreren Filtrationssektionen versehen sein; im allgemeinen hat eine jede Filtrationssektion Filtermerkmale, die unterschiedlich von denjenigen der anderen sind, um unterschiedliche oder aufeinanderfolgende Arbeitsphasen des Mikrofiltrationsverfahrens durchzuführen.
Beispielsweise kann hier darauf hingewiesen werden, daß auf dem önologischen Gebiet der Filtrationsprozeß eines jungen Rotweins besondere Arbeitsphasen hat, die unterschiedlich zu denjenigen sind, die für einen alten Rotwein erforderlich und weiterhin unterschiedlich zu denjenigen sind, die für einen Weißwein notwendig sind.
Um den Strom des zu filternden Produkts in Richtung spezieller Filtrationssektionen abzulenken, sind die bekannten Anlagen mit manuell betätigten Ventilen versehen, die von einer geschickten Bedienungsperson gemäß besonderen Betriebsablauffolgen geöffnet bzw. geschlossen werden sollten, die für den Prozeß typisch sind, der für ein vorgegebenes Produkt auszuführen ist.
Dies verursacht Probleme und Nachteile, da es von der Bedienungsperson ein hohes Maß von Vertrautheit mit den Filtrationsprozessen für jedes Produkt erfordert; in jedem Fall kann die Bedienungsperson Fehler begehen, die auch durch die Wiederholung der auszuführenden manuellen Tätigkeiten verursacht werden.
Ferner muß die Anlage kontinuierlich gewaschen und sterilisiert und die Membranen regeneriert werden; um den Filtrationsvorgang gut ausführen zu können, sollten die Membranen konstant mittels geeigneter Sensoren überwacbt werden, um eventuelle Brüche oder Verstopfungen zu erfassen.
Zum Waschen und Sterilisieren der Anlage ist es ferner im Stand der Technik bekannt, manuell betätigte Einrichtungen wie Ventile oder Schieber vorzusehen, die im gleichen Aktionsbereich der Ventile angeordnet sind, welche die Prozeßentwicklung steuern und es daher für die Bedienungsperson noch schwieriger machen, die Anlage fehlerfrei zu bedienen.
Letztlich bringt die Tatsache, daß die Anlage manuell bedient wird, den weiteren Nachteil mit sich, daß eine feststehende Bedienungsperson in der Nähe der Anlage selbst bereitstehen muß, die im allgemeinen in lauten und nicht gefahrlosen Räumen angeordnet ist.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Probleme und Nachteile zu beseitigen, die für den Stand der Technik typisch sind, und von daher eine automatische Mikrofiltrationsanlage zu schaffen, bei welcher alle Arbeitsphasen des Mikrofiltrationsprozesses, die für jede Flüssigkeitsart auszuführen sind, ohne menschliche Einwirkung gesteuert und automatisch durchgeführt werden.
Dies wird durch eine automatische Anlage mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erreicht.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Mikrofiltrationsanlage für Flüssigkeiten gemäß der Erfindung ist mit einer Reihe von Ablenkeinrichtungen für die Flüssigkeitsströmung versehen, deren Betätigung elektrisch steuerbar ist.
Alle Phasen des Mikrofiltrationsprozesses sowie die Wasch-, Sterilisations- und Membranregenerationsphasen werden automatisch ausgeführt, wobei der Start von einer Parametereingabe- und Anzeigeeinrichtung aus erfolgt, wie beispielsweise einem elektronischen Computer, welche die automatische Ausführung der festgelegten Arbeitsphasen hinsichtlich des zu filternden Produkts sowie hinsichtlich des Waschens und der Sterilisation der Anlage steuert.

ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, die als ein nicht begrenzendes Beispiel angegeben ist, mit Hilfe der in der Zeichnung dargestellten Figur, welche eine schematische Darstellung einer Mikrofiltrationsanlage zeigt.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In der Figur gibt das Bezugszeichen 10 im allgemeinen eine Anlage für die Mikrofiltration von Wein an.
Die Anlage 10 umfaßt drei Filtrationssektionen, die mit 11, 12 bzw. 13 bezeichnet sind, von denen die Sektion 11 als eine Vorfiltrationssektion und die Sektionen 12 und 13 als Mikrofiltrationssektionen wirken; die in der Sektion 13 enthaltenen Membranen sind im allgemeinen mit Poren versehen, die einen Durchmesser aufweisen, der kleiner als derjenige der Poren der Membranen ist, die zur Sektion 12 gehören.
Ferner umfaßt die Anlage 10 eine Zufuhrleitung A zum Zuführen der zu filternden Flüssigkeit und eine Ablaufleitung B zum Zuführen des gefilterten Produkts, sowie eine Reihe von pneumatisch betätigten Ventilen 14, 15, 16, 17, 18, 19 und 20 zum Anhalten der Flüssigkeit.
Insbesondere steuert das Ventil 14 die Zufuhr der Flüssigkeit in die Anlage, während die Ventilpaare 15-16, 17-18 und 19-20 in der Nähe des Eingangs bzw. des Ausgangs der Filtrationssektionen 11, 12 und 13 angeordnet sind.
Ferner ist jede Filtrationssektion mit einer Umgehungsleitung versehen, die von entsprechenden pneumatischen Ventilen 21, 22, 23 gesteuert wird, von denen das Ventil 23 die Umgehung der Sektion 11, das Ventil 22 diejenige der Sektion 12 und das Ventil 23 diejenige der Sektion 13 steuert.
Ferner ist die Anlage 10 mit einer Reihe von Ablaßleitungen C-H versehen, die von entsprechenden pneumatischen Ventilen 24-29 gesteuert werden, die im wesentlichen in der Nähe des Eingangs und des Ausgangs einer jeden Filtrationssektion angeordnet sind.
Jede Filtrationssektion 11, 12 und 13 ist ferner mit einer entsprechenden Entlüfterleitung J, K, L versehen, die von einem Elektroventil 30, 31, 32 gesteuert wird.
Differentialwandler 33-38 sind in der Nähe des Eingangs bzw. des Ausgangs einer jeden Filtrationssektion 11, 12, 13 angeordnet und spielen die wichtige Rolle, Informationen bezüglich des Zustands der in den Sektionen enthaltenen Membranen zur Verfügung zu stellen.
Die vorstehend beschriebenen Komponenten der Anlage 10 werden als wesentlich angesehen, um den Mikrof iltrationsprozeß als solchen auszuführen.
Die Anlage umfaßt jedoch weitere Elemente, die geeignet sind, das Waschen und die Sterilisation aller Leitungen auszuführen.
Hierzu ist eine Wassereinlaßleitung M parallel zur Hauptleitung A angeordnet und wird durch ein Pneumatikventil 39 gesteuert, und eine weitere Leitung N ist mit einer Dosierpumpe 40 ebenfalls parallel zur Hauptleitung A angeordnet und wird von einem Pneumatikventil 41 gesteuert.
Die Dosierpumpe 40 dient dazu, in die Anlage spezifische chemische Lösungen einzuspritzen, die geeignet sind, um in festgelegten Dosen die Konservierung und die Sterilisation der Filtrationssektionen auszuführen.
Letztlich ist die Anlage mit einer Drucksteuervorrichtung versehen, die von einer Lufteinlaßleitung P gebildet wird, die mittels geeigneter Elektroventile 42, 43, 44 mit jeder Filtrationssektion 11, 12, 13 verbunden ist.
Die Anlage wird durch eine Einrichtung 45 zum Messen des Strömungsdurchsatzes des gefilterten Produkts vervollständigt, wobei die Einrichtung 45 in der Nähe der Ablaufleitung B angeordnet ist.
Erfindungsgemäß steuert ein elektronischer Computer alle Phasen des Mikrofiltrationsprozesses.
Die verschiedenen Arbeitsphasen, die in den Computer eingegeben werden, der für die automatische Ausführung derselben sorgt, sind folgende:
1. Warteposition (alle Benutzer abgeschaltet);
2. Sanitärproduktablaß aus der Sektion 11;
3. Sanitärproduktablaß aus den Sektionen 11, 12;
4. Sanitärproduktablaß aus den Sektionen 11, 12, 13;
5. Spülen der Sektion 11;
6. Spülen der Sektionen 11, 12;
7. Spülen der Sektionen 11, 12, 13;
8. Sterilisation der Sektion 11;
9. Sterilisation der Sektionen 11, 12;
10. Sterilisation der Sektionen 11, 12, 13;
11. Ablaß der Sektion 11;
12. Ablaß der Sektionen 11, 12;
13. Ablaß der Sektionen 11, 12, 13;
14. Membranüberprüfung - Sektion 12 - Druckbelastung;
15. Membranüberprüfung - Sektion 12 - Zeitsteuerung;
16. Membranüberprüfung - Sektion 13 - Druckbelastung;
17. Membranüberprüfung - Sektion 13 - Zeitsteuerung;
18. Vorfutration der Flüssigkeit in der Sektion 11;
19. Vor- und Mikrofiltration in den Sektionen 11, 12;
20. Vor- und Mikrofiltration in der Mikrofiltration in den Sektionen 11, 12, 13;
21. Mikrofiltration in den Sektionen 12, 13;
22. Produktausgabe - Sektion 11;
23. Produktausgabe - Sektionen 11, 12;
24. Produktausgabe - Sektionen 11, 12, 13;
25. Waschsektion 11;
26. Waschsektionen 11, 12;
27. Waschsektionen 11, 12, 13;
28. Waschen des Versorgungsbehälters;
29. Totalablaß;
30. Sanitärvorgang.
Es ist zu beachten, daß jede Arbeitsphase einer Abfolge von Befehlen entspricht, die vom Computer gegeben und von den verschiedenen Komponenten ausgeführt werden.
Im folgenden wird eine praktische Ausführungsform des Mikrofiltrationsverfahrens auf dem önologischen Gebiet beispielshaft beschrieben.

BEISPIEL

Herstellung von milden Rotweinen

Dieser Vorgang verwendet nur die Vorfiltrationssektion 11; in diesem Fall werden daher unter den oben zitierten Phasen nur die folgenden an der Computertastatur eingegeben: 1, 2, 5, 8, 11, 18, 22, 25, 28, 29 und 30.
Es ist zu beachten, daß:
- die Phase 2 das Öffnen der Ventile 15, 16, 21, 22, 23, 24 und 25 umfaßt;
- die Phase 5 das Öffnen der Ventile 391 15, 25, 21, 22 und 23, das Öffnen des Elektroventils 30 für eine festgelegte Zeitdauer und sein nachfolgendes Schließen umfaßt;
- die Phase 8 das Öffnen der Ventile 39, 15, 16, 22 und 23, das Öffnen des Elektroventils 30 für eine festgelegte Zeitdauer und sein nachfolgendes Schließen umfaßt;
- die Phase 11 das Öffnen der Ventile 15, 16, 21, 22, 23, 24, 25 und das Öffnen des Elektroventils 30 umfaßt;
- die Phase 18 das Öffnen der Ventile 14, 15, 16, 22, 23 und das Öffnen des Elektroventils 30 für eine festgelegte Zeitdauer umfaßt;
- die Phase 22 das Öffnen der Ventile 15, 16, 21, 22, 23, 24, 25 und das Öffnen des Elektroventils 30 umfaßt;
- die Phase 25 das Öffnen der Ventile 39, 15, 25 und das Öffnen des Elektroventils 30 für eine festgelegte Zeitdauer umfaßt;
- die Phase 28 das Öffnen der Ventile 391 21, 22 und 23 umfaßt;
- die Phase 29 das Öffnen der Ventile 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 und der Elektroventile 30, 31, 32 umfaßt;
- die Phase 30 das Öffnen der Ventile 39, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 und 23 umfaßt; ferner ist die Pumpe 40 aktiviert, das Elektroventil 41 geöffnet und die Elektroventile 30, 31, 32 für eine festgelegte Zeitdauer geöffnet.
Wie bereits betont worden ist, betrifft dieses praktische Realisationsbeispiel der Erfindung ein Verfahren, bei dem nur die Vorfiltrationssektion 11 verwendet wird.
Bei anderen Mikrofiltrationsverfahren werden auch die Sektionen 12 und 13 benutzt, beispielsweise während der Herstellung von jungen Rotweinen oder von Weißweinen, wobei diese Vorgänge das Öffnen verschiedener Ventile in jeder Phase umfassen.
Die Öffnungsdiagramme der Ventile werden nicht weiter beschrieben, da sie auf einfache Weise aus dem in der Figur gezeigten allgemeinen Diagramm ableitbar sind.
Die automatische Organisation der Mikrofiltrationsanlage mittels eines Computers bringt mehrere Vorteile hinsichtlich der bekannten manuellen Betätigung mit sich. Unter diesen Vorteilen kann entsprechend aufgelistet werden:
- Eine höhere Zuverlässigkeit der Anlage, da die Abfolgen der auszuführenden Betriebsphasen automatisch ausgeführt werden, ohne daß Fehler auftreten können;
- die Möglichkeit, die Anlage von der Ferne aus mittels Befehlen zu organisieren, die von einer entfernt angeordneten Betriebsstation aus übertragen werden;
- die Möglichkeit, von einer einzigen Betriebsstation ausgehend, eine Vielzahl von Anlagen oder von unterschiedlichen, parallel angeordneten Produktionslinien gleichzeitig zu organisieren;
- die Möglichkeit, die Ausführung der verschiedenen Arbeitsphasen auch von einer entfernten Stelle aus und auf einem Papierträger mit sofortiger Erfassung eventueller Prozeßanomalien kontinuierlich zu überwachen;
- die Möglichkeit, auf eine vollständig automatische Weise Erfassungen bezüglich Prozeßparametern durchzuführen, beispielsweise durch Einfügen von Temperatur- oder Trübungsdetektoren oder von Sensoren, die geeignet sind, um den momentanen oder gesamten Strömungsdurchsatz der Flüssigkeit durch die Membranen hindurch zu erfassen;
- die Möglichkeit, das Produkt automatisch wiederzugewinnen, das im Totvolumen der Anlage stagniert; bei Berücksichtigung der Menge und des Wertes des Produkts ist dies ein äußerst vorteilhafter Vorgang sowohl vom ökonomischen als auch vom ökologischen Gesichtspunkt her, da die verschmutzenden Abflüsse bedeutend verringert werden.

Claims

1. Automatische Anlage (10) zur Mikrofutration von Flüssigkeiten, insbesondere von Weinen, die mindestens eine Zufuhrleitung (A) und eine Ablaufleitung (B) für die Flüssigkeit, eine Vorfutrationsektion (11) und ein Paar Mikrofiltrationssektionen (12, 13) umfaßt, wobei jede Sektion (11, 12, 13) mit mindestens einer porösen Filtrationsmembrane, die sich zwischen den genannten Leitungen für die Zufuhr und den Ablauf (A, B) befindet sowie mit einer Entlüfterleitung (J, K, L), die von entsprechenden Elektroventilen (30, 32) gesteuert wird, versehen ist, wobei die Anlage (10) ferner erste Mittel (33-38) zur Erfassung des Membranzustands, die aus elektrische Signale aussendenden Druckdifferentialswandlern bestehen, zweite Mittel (M, 39) mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung, die das Spülen der genannten Leitungen (A, B) und der genannten Vorfiltration- und Mikrofiltrationsektionen (11, 12, 13) ermöglichen, dritte Mittel (N, 40, 41) mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung, um chemische Konservierungs- und Regenerierungselemente in die Rohre (A, B) der mindestens einer porösen Filtrationsmembrane einzugeben, umfaßt, wobei die genannte Anlage (10) darüberhinaus vierte Mittel mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung (C-H, 24-29) zum Ablassen der sich in dieser Anlage (10) befindenden Flüssigkeiten, fünfte Mittel mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung (14; 15, 16; 17, 18; 19, 20) zum Aufhalten des Flüssigkeitssflusses vor und nach der genannten Vor- und Mikrofiltrationssektionen (11, 12, 13), und sechste Mittel zum Erfassen und Verarbeiten von Daten. umfaßt, wobei diese sechsten Mittel elektrische Signale abgeben können, um entsprechend festgesetzter Ablauffolgen jeweils die genannten ersten (33-38), zweiten (39), dritten (40, 41), vierten (24, 29) und fünften (15, 20) Mittel, wie auch siebten Mittel (21-23) mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung zum Umleiten des Flüssigkeitssflusses zu einjeder der genannten Vor- und Mikrofiltrationssektionen (11, 12, 13), in Betrieb einoder auszusetzen.

2. Anlage nach Anspruch 1, die mindestens eine Leitung (P), um Luft unter Hochdruck in die genannte eine Filtrationssektion (11; 12, 13) zu führen, umfaßt, wobei diese Leitung (P) mit achten Mittel (42-44) mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung, um den Druckluftfluß umzuleiten oder aufzuhalten, versehen ist.

3. Anlage nach einem der vorherigen Ansprüche, die ferner Vorrichtungen zur Messung des Moments- und Gesamtdrucks der Flüssigkeit und/oder Vorrichtungen zur Durchsatzmessung der Flüssigkeit, und/oder Vorrichtungen zur Temperaturmessung, und/oder Vorrichtungen zur Trübemessung umfaßt, wobei diese Vorrichtungen mit pneumatischer und/oder elektrischer Betätigung sind.

4. Anlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in der die zweiten (39) und/oder die dritten (41) und/oder die vierten (24-29) und/oder die fünften (15-20) und/oder die siebten (21-23) Mittel aus pneumatisch betätigten Ventilen bestehen.

5. Anlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in der die genannten achten Mittel (42-44) aus Elektroventilen bestehen.

6. Anlage (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, in der die genannten dritten Mittel (40, 41) weiterhin eine Dosierpumpe (40) umfassen.