DE69417070T2 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen filtrierbehandlung von flüssigkeiten des agrar-lebensmittelbereichs - Google Patents

Description

• Bei dieser Erfindung handelt es sich um ein unterbrechungsfreies Aufberedungsverfahren für Industneflüssigkeden aus der Lebensmittelindustrie mit unterbrechungsfreier Filterung mit automatischer Erneuerung des Filtermediums, wie in den Patentansprüchen § 1 beschrieben Insbesondere bei der Aufbereitung von trüben Säften der ersten und zweiten Karbonatation, die bei einem Vorgang, der in der Zuckerrübenindustrie Aufbereitung genannt wird, entstehen, bringt dieses Verfahren eine bedeutende Besserung mit sich.[0001]
• Vorerst ist es erforderlich den derzeitigen Stand des in der Zuckerrubenindustrie verwendeten Aufberedungsprozesses in Erinnerung zu rufen.[0002]
• Der aus dem vorhergehenden, DIFFUSION genannten Vorgang, erhaltene Saft ist selbstverständlich zuckerhaltig, enthält jedoch auch zahlreiche andere organische Elemente wie Lipide, Proteine, Starke, Saponine, usw, welche die Konzentration und die Kristallisation des Zuckers bei den darauffolgenden Industneverfahren verhindern Zur Entfernung dieser storenden Elemente ist für den Diffusionssaft (A), üblicherweise grüner Saft genannt, einen AUFBEREITUNG erforderlich Sie wird auf der Tafel Nr 11 im Schema des klassischen Aufberedungsverfahrens kurz beschrieben.[0003]
• Synthetisch gesehen, geht es darum in einer Reihe von drei Gerten zum Vormischen (1), Vorwärmen (2), Warmen (3) den grünen Saft nach und nach it der Kalkmilch zu mischen bis der pH-Wert 12 bis 13,5 erreicht die Kalkmilch bindet die unerwunschten organischen Moleküle, jedoch nicht die m Wasser löslichen Zuckermoleküle Dieser Kalkungssaft genannte Saft wird m den Austauschern (4) mit heißem Wasser im Gegenstrom und anschließend in Rohrenvorwarmern (5) mit Dampf erwärmt, der Kalkungssaft wird in einem Gefäß (6) homogenisiert und anschließend über einen Vormischer (7) in den Karbonatationskessel (8) geschickt Dieser erste Karbonatation genannte Vorgang erlaubt durch die Berührung mit Kohlendioxid das Fällen der Kalkmilch zu Kalziumkarbonat.[0004]
• Das Kalziumkarbonat, eine feste Substanz, umgibt im wörtlichen Sinn die unerwunschten organischen Elemente und erlaubt damit deren Eliminierung durch Filterung Der so erhaltene Saft, der trüber Saft erster Karbonatation, oder JT1 (E) genannt wird, durchquert anschließend ein Stabilisationsgefäß (10).[0005]
• Eine Pumpe füllt konstant ein hoch gelagertes Versorgungsgefäß (11), das dazu bestimmt ist die Filtergeräte (12), auch erste Filter genannt, zu versorgen, die einerseits eine konzentrierte Phase mit starker Kalziumkarbonatkonzentration liefern die SCHLÄMME DER ersten Karbonatation (B), und andererseits ein Filtrat, das FILTERSAFT DER 1 Karbonatation oder JF1 (F) genannt wird.[0006]
• Die Schlamme der 1 werden ihrerseits aus einem Gefäß (13) auf die im Vakuum (15, 16, 17, 18) arbeitenden Bandfilter (14) geschickt Dabei entsteht eine Phase mit extremer Kalziumkarbonatkonzentration in Form von Kuchen, die SCHAUM genannt werden, und ein Filtrat, das ABSUSSWASSER genannt wird Ein Teil dient zur Herstellung von Kalkmilch durch Verdunnung von gebranntem Kalkstein, der andere Teil wird im Gefäß des gefilterten Safts (1) recyklet (20).[0007]
• Der gefilterte Saft wird anschließend durch Heißwasser im Gegenstrom m den Austauschern (21) erwarmt und in einem Karbonatationskessel (22) mit Kohlendioxid gemischt (dieser Vorgang wird zweite Karbonatation genannt), man erhält trüben Saft der zweiten Karbonatation (JT2), der in ein Stabdisationsgefäß (24) wiedergeleitet wird.[0008]
• Die Wiederholung des ersten Karbonatationsvorganges erlaubt ein Eliminieren der feinsten der unerwunschten organischen Karbonatmoleküle.[0009]
• Der JT2 wird seinerseds auf die Filter (25) geleitet (dieser Vorgang wird 2 FILTERUNG genannt) wodurch flüssige Phase mit Kalziumkarbonatkonzentration entsteht, die SCHLÄMME DER 2 genannt wird und wesentlich weniger dicht ist als die mit der ersten Filterung, sowie ein Filtrat (G).[0010]
• Dieses Filtrat enthält etwa 14 bis 15 g Zucker für 100 ml und freie mineralische Ionen mit einer überwiegenden Anzahl von Kalziumionen, die aus der Kalkmilch stammen und bei den beiden Karbonatationen nicht gefallt wurden.[0011]
• Je nach den Zuckerfabriken werden die Schlamme der 2 Karbonatation von einem Gefäß (26) aus entweder in Schlamme der ersten, oder in Kalkungssaft, oder JT1 recyclet Jeder dieser Recyclingvorgange weist Probleme auf m Schlamme der 1 und in JT1, die Schlamme der 2 verursachen eine unerwünschte Verdunnung, da sie den Durchsatz der bei der Filterung zu behandelnden Mischung Flussig- Feststoffe erhöhen und im Fall einer Nichtbeherrschung der Aubereitungsparameter (Anfahrphase des Werks oder Aufberedung von aufgetauten Zuckerruben) die betroffene Filterungskapazität überlasten.[0012]
• Das Recycling der Schlamme der 2 in Kalkungssaft führt zu einer Konzentration an feinen Kalziumkarbonatpartikeln, die unerwünscht ist, da sie in den Austauschern durch die der Kalkungssaft fließt, um auf die geeignete Temperatur erwarmt zu werden und die für eine optimale Leistung der Karbonatation erforderlich ist, Ablagerungen verursacht.[0013]
• Der gefilterte Saft 2 wird anschließend zur Entkalkung und Verdampfung weitergeleitet.[0014]
• Die geläufig für die Vorgange der 1 und 2 Filterung verwendeten Filtergeräte (Geräte 12 und 25 siehe Schema des konventionellen Aufbereitungsprozesses Seite 11) sind identisch gestaltet und unterscheiden sich nur durch die Filteroberflächen und die Feinheit der einzelnen Filtermedien.[0015]
• Sie haben die Form zylindrischer Gefäße, deren Boden kegelstumpfartig ist Im oberen Teil sind sie mit einem Deckei versehen Die Filtermedien bestehen aus Gewebe, häufig auf der Basis von Polyamiden, die wie Socken einen mit Gittern versehenen Metallrahmen abdecken Die Rahmen sind aufgehängt und derart im zylinderförmigen Gefäß befestigt, daß die Verbindung, die das Ausfließen des gefilterten Saftes aus dem Rahmen erlaubt, den Saft direkt in ein zentrales Sammelgefäß außerhalb des zylindrischen Gefäßes leitet.[0016]
• Diese Rahmen können abmontiert werden unter der Bedingung, daß die Filter nicht im Betrieb sind und der Deckel abmontiert ist Ein Techniker lost die Verbindungsmutter des Rahmens mit dem Sammelgefäß und wiederholt diesen Vorgang so viele Male wie es Rahmen gibt, befestigt die Einheit an einem Zug und stellt das Anheben der gesamten Einheit sicher Er setzt danach diese Baugruppe ab und entfernt das Filtertuch Es ist erforderlich darauf hinzuweisen, daß die Safte eine Temperatur von etwa 80ºC haben und das Filtertuch beim Abmontieren mit Kuchen gefüllt ist die Arbeitsbedingungen sind deshalb gräßlich.[0017]
• Sobald das Tuch entfernt ist wird es rasch mit heißem Wasser gereinigt, um die verklebten Schlamme zu entfernen und entweder in ein Bad von verdünnter Satzsäure gelegt oder in eine Waschmaschine, die ebenfalls verdünnte Salzsäure als Reinigungsmittel verwendet.[0018]
• Diese Abmontage dauert eine bis zwei Stunden und wird alle zwei bis drei Tage wiederholt, je nach der Filterbarkeit der Safte, die weitgehend von den Einstellungen bei der Aufbereitung abhängt, die ihrerseits schwer zu stabilisieren sind, da die Zusammensetzung der grünen Safte vom Boden abhängt auf dem die Zuckerruben wachsen, von der Zeit, welche die Zuckerrüben nach dem Ausreißen außerhalb der Erde verbracht haben und vom deren Gesundheitszustand zuvor tiefgefrorene Zuckerrüben, können beim Auftauen eine Blockierung der Filterung verursachen, wenn bestimmte Einstellungen bei der Aufberedung nicht sehr genau und streng überwacht werden.[0019]
• Wahrend des Betriebs werden die Filter je nach der Bauweise von oberen oder vom unteren Teil des zylinderförmigen Gefäßes mit trübem Saft (1 oder 2) versorgt, und zwar an einer, zwei oder drei verschiedenen Stellen Die Beschickung des Filters von oben erlaubt neben der Filterung auch das Fallen der schwersten Partikel.[0020]
• Der Saft durchquert bei jedem Rahmen das Filtertuch, danach das Gitter und gelangt durch Leitungen, die mit einem Schieber versehen sind, in das zentrale Sammelgefäß für gefilterten Saft Dieser Schieber erlaubt es, falls das Tuch Locher aufweist, das Durchdringen des Saftes zu vermeiden Selbstverständlich erfordert dies eine strenge Überwachung der Produktion, deren Ausmaß mit der Anzahl der Filter anwächst Nun nimmt die Anzahl der Filter bei hoher Kapazität des Werkes zu, und bei schwiengen Bedingungen (Aufbereitung von aufgetauten Zuckerruben) nimmt die Anzahl der außer Betrieb befindlichen Filter rasch zu, so daß die Verstopfung auf der Hohe dieser Abteilung sich auf das ganze Werk auswirkt Zur Information sei hinzugefugt, daß ein Werk mit einer Produktion von 16 000 t/J Zuckerruben eine 1 Filterung mit 12 Filtern und eine 2 Filterung mit 7 Filtern umfaßt.[0021]
• [00022] Wenn unter normalen Bedingungen 10 von 12 Filtern funktionieren, kann deren Anzahl unter schwiengen Bedingungen auf 7 oder 8 sinken danach muß das Werk aufgrund der Filterung seine Produktion senken
• Im übrigen befindet sich beim Anfahren von Filtern mit neuen oder sauberen Geweben eine große Menge von Kalziumkarbonat im gefilterten Saft was für die folgenden Vorgange Nachteile mit sich bringt, vor allem wenn dies bei der 2 Filterung eintritt Auch in diesem Fall ist es erforderlich eine strenge Überwachung sicherzustellen um die ersten Filtrate den oben genannten Recyclingstationen zuzuführen.[0023]
• Schließlich treten die Schlamme durch den unteren Teil des Filters aus, das heißt durch die Spitze des Kegels Ein durch einen Servomotor gesteuertes Ventil, der seinerseds durch eine Zeituhr gesteuert wird, öffnet wahrend einer gegebenen Zeitdauer zwischen zwei Aufbereitungszeden Auch hier ist die Einstellung überaus präzise wenn die Öffnung nicht lang genug dauert, oder wenn die Öffnung zwischen zwei Öffnungen zu lange dauert, füllt sich das Filter sehr rasch mit Schlamm, erfüllt nicht mehr seine Funktion und endet dermaßen verstopft, daß das Abmontieren der Rahmen unmöglich ist.[0024]
• Und umgekehrt, wenn die Öffnungszeit zu lange dauert, oder wenn die Zeitdauer zwischen zwei Öffnungen zu kurz ist, gelangt trüber Saft in die Schlamme, die Recyclingvorgange werden zu umfangreich und die Filterelemente für den Schlamm der ersten Filterung werden überlastet.[0025]
• Um alle vorstehenden Nachteile zu vermeiden wurden in der Vergangenheit mehrere Patente angemeldet sie haben jedoch alle große Fehler in Verbindung mit der Tatsache, daß das Filtermedium in keinem der Falle automatische erneuert wird.[0026]
• Bei der Patentanmeldung FR-A-1437727 handelt es sich um eine Filterung durch Kerzenfilter Im Vergleich zu dem in der Industrie verwendeten System, werden die Rahmen mit Gewebetaschen durch Kerzenfilter ersetzt Deren Reinigung erfolgt durch einen Druckstoß, der durch die programmierte Öffnung / Schließung geeigneter Ventile verursacht wird, sowie durch die Entspannung der zuvor unter Druck stehenden Druckluft am Deckel.[0027]
• Bei dieser Art von Gerät sind mehrere Mängel zu beklagen die Kerzenfilter sind lang und werden nur an ihrem oberen Ende an einer Platte festgehalten, dies fuhrt dazu, daß viele davon bei der plötzlichen Entspannung der Luft knapp unterhalb der Platte zerbrechen.[0028]
• Das konstant unterhalb des Deckeis vorhandene Luftkissen fordert die Infektionsmöglichkeit durch Leuconostocs oder diverse Mikroorganismen, die häufig in Zuckerfabriken auftreten sobald lufthaltige tote Zonen vorhanden sind.[0029]
• Das für die Reinigungsflüssigkeit der Kerzenfilter verwendete System ist identisch mit dem für den gefilterten Saft und die Schlamme Fehler oder Fehlfunktionen der Ventile, die diese Systeme mit den Reinigungskreisläufen verbinden können aufgrund der Präsenz von Saure in den basischen Elementen, die einen Niederschlag von Kalziumkarbonat enthalten, zu schweren Störungen führen.[0030]
• Bei der Reinigung ist der Filter vom Produktionsvorgang ausgeschlossen In diesem Fall sind also mehr Filter erforderlich als normalerweise für eine homogene Produktion notwendig sind Schließlich sind die Wartung und der Betrieb eines solchen Gerätes aufgrund der Komplexität der Herstellung der Kerzenfilter kostspielig.[0031]
• Die Patentanmeldung FR-A-2005887 übernimmt die Filterung durch Kerzenfilter, sieht hingegen für die Kerzenfilter eine Gewebeverkleidung vor hier hat man erneut mit den Schwierigkeiten der Filterung mit Rahmen zu tun. Darüber hinaus, und da der ringförmige Hals allen Kerzenfiltern gemeinsam ist, besteht keine Möglichkeit im Fall des Bruches eines Gewebes eine Isolierung vorzunehmen.[0032]
• Diese Filterungssysteme mit Kerzenfiltern erlauben keine Anpassung an die unterschiedliche Filterbarked des Safte aufgrund der Aufberedung verschiedener Zuckerrübenarten.[0033]
• Die Patentanmeldungen FR-A-2140389 und FR-A-2464736 betreffen wieder die Filterung durch Platten, doch die Rahmeneinheit wird durch eine umfangreiche mechanische Vorrichtung gedreht und durchqueren sukzessive die Kammern, in denen gefiltert, das Sediment gereinigt und letzteres mit Hilfe von Druckluft evakuiert wird.[0034]
• [0036] Bei der Patentanmeldung FR-A-2140389 wird die Flüssigkeit mittels eines Vakuum durch die Rahmen angesaugt Dies erfordert schwere und komplizierte Geräte stromaufwärts, wie eine Vakuumpumpe, einen Extraktionskolben, eine Entspannungstrommel, eine Tropfentrennvorrichtung, einen Kondensator (von mindestens 15 Meter Hohe), usw. ... Das Vakuum bringt eine derartige Beanspruchung mit sich, daß das Patent ein System vorschlagt, das den Bruch der überaus brüchigen und empfindlichen Kuchen vermeidet, und dessen Wartungskosten überaus hoch sind.
• Das Patent FR-A-2664T36 gewahrt die Entfernung der Kuchen mit Hilfe von Druckluft.[0036]
• Damit kommen wir zu den gleichen Problemen zurück wie vorstehend beschrieben Saftinfektionen durch Mikroorganismen, Unmöglichkeit im Falle des Bruchs eines Filtermediums ein einzelnes Element zu isolieren, Notwendigkeit das Filter für die Reinigung stillzulegen sobald die Filterungskapazität absinkt und Fehlen jeder Anpassungsfähigkeit an Änderungen der Einstellparameter für die Aufberedung.[0037]
• Auch diese beiden Verfahren erlauben es nicht die Filterung an die einzelnen aufzubereitenden Zuckerruben anzupassen.[0038]
• Unsere Patentanmeldung besteht dann dieses Verfahren mit einem Filtergerät umzusetzen, das die Geräte 12 und 25 (siehe Schema des konventionellen Verfahrens für die Aufbereitung auf Seite 11) ersetzt und damit die oben beschriebenen Beanspruchungen vermeidet, und zwar aufgrund des automatischen Vorschubs des Filtermediums in Abhängigkeit vom Grad der Filterbarkeit des aufzubereitenden Saftes.[0039]
• Genauer gesagt präsentiert sich das in Abbildung Nr 1 beschriebene Filtergerät in Form eines horizontalen, quaderförmigen Gefäßes (1), dessen Lange, Breite und Hohe von der Art, dem Durchsatz und der Filterbarkeit des aufzubereiten Produktes abhängen. Nur zu Information kann gesagt werden, daß solche Geräte 2 m bred, 3 m hoch und 20 m lang sein können.[0040]
• Aus U-förmigen Eisen bestehende Zwischenstücke (2) oben und auf einem Drittel Hohe des Filters gewähren die Festigkeit der Baugruppe.[0041]
• Der Boden des Gefäßes besteht aus drei Teilen: einem Gestell (16), einer Kammer für den gefilterten Saft (17) und einem Gitterstützeisen (18). (siehe Zeichnungen Abb. 1, Abb. 2 und Abb. 3).[0042]
• Das Gestell (16) besteht aus zwei an das Gestell angeschweißten I-förmigen Längseisen und einer Reihe U-förmiger Quereisen. Das Filter ruht auf diesem Gestell wodurch eine verfrühte Abnutzung des Bodenblechs vermieden wird, die durch die Ablagerung verschiedener Flüssigkeiten in Verbindung mit der Reinigung, Überfließen und Kondensation.[0043]
• Der untere Teil des Gefäßes besteht aus der Kammer für den gefilterten Saft (17) begrenzt vom Bodenblech und einer Reihe von Quereisen in U-Form (18), die an horizontalen Winkelstahlen angeschweißt sind, ihrerseits an den Seiten des Gefäßes angeschweißt (siehe Tafel Abb. 2). Der Abstand zwischen den U-förmigen Quereisen entspricht den Längen der Filterungsgitter (3), die aneinanderstoßend aufgeschraubt sind.[0044]
• Die Kammer für den gefilterten Saft (17) ist etwa 60 bis 80 cm hoch und im Stillstand durch Besichtigungsklappen zugänglich (13). Diese werden bei der jährlichen Kontrollbesichtigung des Gerätes benutzt und ihre Abmessungen entsprechen den gültigen Normen.[0045]
• Das Filtermedium (Papier oder Stoff) hat die Form von Rollen (4) und wird am rückwärtigen Teil des Filters auf einem geeigneten Untersatz angeordnet. Es wird durch ein Abstreifsystem (5) mitgenommen, das einerseits sein Aufdrücken auf die Gitter sicherstellt, und andererseits dessen Antrieb und Spannung.[0046]
• Dieses Abstreifsystem (5) besteht aus einer Reihe von Abstreifern (7), die zwischen zwei Gliederketten montiert sind. An den Enden der Abstreifer sind Scheiben (19) montiert, deren Ausschlag in Richtung Breite durch die Seiten der Kettenglieder begrenzt wird, wobei die Achse der Scheibe denjenigen des Abstreifers und der Kettenglieder entspricht. Die Scheiben bewegen sich auf Rollbahnen (20) bestehend aus zwei Flacheisen: ein ersten Flacheisen ist auf einer Seite des Gefäßes angeschweißt, ein zweites ist auf dem ersten angeschweißt. Dies ermöglicht ein rasches Ersetzen im Fall einer Abnutzung nach einigen Jahren. Der Ausschlag der Scheibe ist in Höhenrichtung durch einen Winkelstahl (10) begrenzt, der entweder angeschweißt oder auf einer Platte angeschraubt werden kann, die ihrerseits an den Seiten des Filters angeschweißt ist. Dieser Winkelstahl dient als Rollbahn in den Zonen wo sich die Ketten heben.[0047]
• [48] Die Ketten werden von konventionellen breitzähnigen Zahnrädern angetrieben, die untereinander durch eine Welle verbunden sind, die ihrerseits von einem Getriebemotor (6) angetrieben wird. Die Kettenspannung wird durch ein Zahnradsystem (21) sichergestellt, die auf einer der ersten Welle ähnlichen Welle, im rückwärtigen Teil des Filters montiert sind, etwas weiter vorn und tiefer als die Rolle des Filtermediums.
• Das Antriebssystem (6) kann entweder kontinuierlich oder intermittierend arbeiten. In letzterem Fall wird der Druck stromaufwärts und -abwärts des Gitters von einem Druckregler (15) gemessen; danach wird der Meßwert mit dem Sollwert verglichen; sobald der Meßwert höher als der Sollwert ist, startet das Abstreifsystem und löst den Vorschub einer bestimmten Menge neuen Filtermediums aus. Die Längeneinstellung dieser Portion erfolgt durch einen Zeitschalter, der die Fortbewegungsdauer des Antriebssystems steuert.[0049]
• Die Erneuerung des Filtermediums erfolgt demnach direkt in Abhängigkeit einer technischen Messung des Filterbarkeitsgrades der Säfte: wenn der Filterbarkeitsgrad stark ist, entwickelt sich der Druckunterschied stromaufwärts I stromabwärts des Gitters nur langsam und der Verbrauch von Filtermedium bleibt gering; wenn der Filterbarkeitsgrad jedoch schwach ist, entwickelt sich der Druckunterschied stromaufwärts / stromabwärts des Gitters rasch und der Verbrauch von Filtermedium ist hoch. Aber auf keinen Fall wird das Werk verlangsamt oder stillgelegt aufgrund von Filterungsproblemen, die auf das Anfahren, die Aufbereitung von aufgetauten Zuckerrüben, oder ganz einfach durch eine schlechte Einstellung der Aufbereitungsparameter zurückzuführen sind.[0050]
• Darüber hinaus rückt das Filtermedium jedes Mal nur um einen Teil der Gesamtlänge nach auf welcher der Saft gefiltert wird. Dies vermeidet das Eindringen von Schwebepartikeln in den gefilterten Saft, was sonst bei den gebräuchlichen Techniken beim Neustart eines frisch gewaschenen Filtermediums unvermeidbar ist: die Durchsichtigkeit des gefilterten Saftes ist besser.[0051]
• Unser System setzt die komplette Beseitigung der Stillstände voraus: es handelt sich also um eine kontinuierliche Filterung ohne Unterbrechung. Damit sind Stillstände für Reinigung mit Handhabung heißer und gefährlicher Produkte, sowie gewichtiger mechanischer Bauteile endgültig ausgeschlossen. Die einfache Steuerung erlaubt eine auf ein Mindestmaß beschränkte Überwachung (Stärke der Rollen des Filtermediums) und das Personal kann sich interessanteren Aufgaben widmen.[0052]
• Die Rückwärtsbewegung (8) des Abstreifsystems wird durch das Rollenlager auf der Rollbahn (9) sichergestellt, bestehend aus Winkelstahlen, die auf eine Zwischenplatte geschraubt sind, die ihrerseits an die Seitenwand des Gefäßes angeschweißt ist. Der Anstiegswinkel (11) des Abstreifsystems hängt von der Widerstandsfähigkeit des Filtermediums und vom Typ der filtrierten Flüssigkeit ab. Zur Information: es wurde bei 45º befestigt.[0053]
• Das Filtermedium und der Kuchen aus Feststoffen der Flüssig-Feststoffphase gelangen über eine Rinne (22) in einer beliebigen für die Aufnahme von Abfällen geeigneten Behälter.[0054]
• Auf den Seiten der Wanne sind auf der Innenseite und an bestimmten Stellen flache Bleche angeordnet, welche die Führung und die korrekte Spannung der Ketten sicherstellen. Diese Vorrichtungen hängen von den Anwendungsbereichen ab, in denen die Filter verwendet werden.[0055]
• Das Erneuern der Rolle Filtermedium wird auf folgende Weise vorgenommen: die Bedienungsperson rollt das Endstück der vorigen Rolle ab, entfernt die Verpackung der neuen Rolle und setzt diese ein, indem er sie an das Ende der vorigen anheftet. Dieser Vorgang kann sehr schnell abgewickelt werden.[0056]
• Der gefilterte Saft wird mit Hilfe von Pumpen (nicht dargestellt) aus einem Ansaugkasten (12) angesaugt.[0057]
• Um eine optimale Leistung der Anlage sicherzustellen wird empfohlen bei hohem Stand (14) zu arbeiten. Dieser Stand kann konstant sein und entweder durch einen Überlauf mit Rücklauf in das Gefäß für den trüben Saft (Fall des trüben Saftes 1: siehe Schema des klassischen Verfahrens Seite 11, Geräte 10 und 11) sichergestellt sein oder über einen Standfühler geregelt werden, der auf ein Regelventil stromabwärts der Pumpe für den trüben Saft einwirkt (Fall des trüben Saftes 2: siehe Schema des klassischen Aufbereitungsverfahrens auf Seite 11, Gerät 24).[0058]
• Die Erneuerung der zu filternden Flüssigkeit nach einem hohen Stand wird die Luftkontaktflächen verringern, auf denen die Kondensation erfolgt und damit das Risiko einer Entwicklung von Mikroorganismen vermeiden, die in den Industrieanlagen für die Aufbereitung von süßen Säften stets zu befürchten sind.[0059]
• Unser vorstehend beschriebenes Filtergerät mag mit dem im Patent FR-A-1 235 090 (G. HIRS) vom 11. September 1959 beschriebenen Gerät Ähnlichkeiten aufweisen, das für das Aufbereitungsverfahren von Schneideflüssigkeiten in der Maschinenbauindustrie verwendet wird (siehe Seite 1, rechte Spalte, Paragraph 2, Zeilen 5 bis 7 und letzter Paragraph, Zeilen 37 bis 40, und dann Seite 2, linke Spalte, Zellen 1 und 2, und Abb. 1 des genannten Patents).[0060]
• Die in diesem Patent beschriebene Technologie hat sich im Laufe der Jahrzehnte durch Verbesserungen optimiert, deren bedeutendste in den Patenten US-A-4 865 724 (BRANDT und AL) vom 12.09.89, DE-U-89 11 023 (BOLL und KIRSCH FILTERBAU GMBH) vom 21.12.89 und DE-A-37 39 496 (FAB FILTERTECHNIK ANLAGENBAU) vom 01.06.89.[0061]
• Nichtsdestoweniger betreffen all diese Patente nur einen einzigen Anwendungsbereich: nämlich den der Aufbereitung von Schneideflüssigkeiten (auch Kühlflüssigkeiten genannt), die bei der Bearbeitung von Maschinenteilen verwendet werden.[0062]
• Die auch Kühlflüssigkeiten genannten Schneideflüssigkeiten werden in der Maschinenbauindustrie, und insbesondere der Automobilindustrie für die Beseitigung der bei der Bearbeitung dieser Teile an den Werkzeugmaschinen produzierten Späne und der dabei erzeugten Wärme. Die bei einer Filterung zu trennenden festen Elemente sind in diesem Fall Metallteile hoher Dichte, das heißt mit einer hohen Sinkgeschwindigkeit, vor allem innerhalb einer Flüssigkeit mit einer emulgierten Wasser-Öl-Phase, die den Filtervorgang fördert. Darüber hinaus hat diese von Natur aus ölige Flüssigkeit Tendenz die Gleitvorgänge durch Schmierung zu begünstigen.[0063]
• Im Gerät des Patents FR-A-1235 090, ist das Antriebssystem des Mediums mit Hilfe von zwei seitlichen Ketten (64) mit Abstandsstücken (66) an ihren Enden an die entsprechenden Kettenglieder angeschweißt oder angebaut (Seite 2, linke Spalte, Paragraph 4, Zeilen 48 bis 56 und rechte Spalte, Paragraph 1, Zeilen 1 bis 6). Die Ketten werden von horizontalen Flanschen (85, 86, 87) getragen, die als Gleitschiene dienen: Seite 2, rechte Spalte, leizter Paragraph, Zeilen 47 bis 56 und Seite 3, linke Spalte, Paragraph 1, Zeilen 1 bis 6: die gesamte Vorrichtung gleitet demnach, doch sie rollt nicht; dieses Konzept kann nicht für klebrige Säfte der Zuckerindustrie verwendet werden. Bei diesem Patent wird die Druckanzapfung durch eine Leitung (130) gebildet, die als Umgehungsleitung auf dem Ansaugkasten der Pumpe montiert und an einen Balg angeschlossen ist: siehe Seite 3, rechte Spalte, Paragraph 2, Zeilen 12 bis 16 und Abb. 2: der Druckanschluß an dieser Stelle gewährt eine hohe Genauigkeit bei der Messung, die sehr nähe der Ansaugstelle stark gestört ist und vor allem die Montage als Umgehung läuft Gefahr sich im Fall von klebrigen Säften zu verstopfen. In demselben Patent wird bestimmt, daß das Pumpen der klaren Flüssigkeit durch eine Rohrleitung (59) gewährt wird: siehe Abb. 2 und Abb. 3, und Seite 3, rechte Spalte, Paragraph 3; Zeilen 36 und 37: dies führt zu einem hohen Lastverlust, der sich umso nachteiliger auswirkt als an dieser Stelle Unterdruck herrscht, und in Zuckerfabriken, bei schäumenden Flüssigkeiten, nahe dem Siedepunkt besteht für die Pumpe Kavitationsgefahr. Schließlich ist hinzuzufügen, daß in diesem Dokument keine Geräteabmessungen angegeben sind; aufgrund des Konzepts des Mediumantriebs ist diese Kapazität sicherlich begrenzt.[0064]
• Das Patent US-A- 1 865724 (BRANDT und AL) vom 12.09.89 beschreibt eine Gerätekombination die unter anderen ein Filter enthält, und wie das vorige, für Schneideflüssigkeiten an Werkzeugmaschinen (Spalte 1, Zeilen 6 bis 9, Spalte 2, Zeilen 5 bis 11; Spalte 5, Zeilen 49 bis 64, Abb. 5; Spalte 6, Zeilen 4 bis 6, und Zeilen 56 bis 60; Spalte 7, Zeilen 27 bis 31). Darüber hinaus erlaubt diese Vorrichtung die Aufbereitung von Schneideölen, die zuvor durch schwebende Fettkörper und (oder) metallische Festkörper verschmutzt worden waren (Spalte 1, Zeilen 16 bis 27 und 31 bis 33, Spalte 2, Zeilen 13 bis 16; Spalte 4, Zeile 55, Spalte 5, Zeilen 49 bis 64, Abb. 5 und Spalte 6, Zeilen 4 bis 6). Diese kompakte Baugruppe umfaßt Wannen, einen Ölabscheider, ein Filter, Pumpen und Versorgungsgefäße; sie kann auch auf eine Plattform montiert werden, um in der Nähe jeder beliebigen Maschine, an einem beliebigen Ort aufgestellt werden zu können (Spalte 3, Zeilen 5 bis 11); ihre Kapazität ist daher sehr begrenzt was das Volumen, die Abmessungen und den Durchsatz betrifft; 25 gpm (Spalte 4, Zeile 49), das ist, wenn wir eine amerikanische Gallone nehmen, die 3,78 Liter entspricht, ein Durchsatz von 220 Liter/Stunde, also 0,2 m³/h. Die Versorgung der im Patent US-A-865 724 beschriebenen Baugruppe erfolgt durch sukzessive Beschickung: das schmutzige Gefäß wird bis zu einem bestimmten Stand gefüllt; dieses Volumen wird während einer bestimmten Zeit aufbereitet, dann, nach automatischer Hinzufügung von frischer Schneideflüssigkeit (Spalte 2, Zeilen 18 bis 22 und Spalte 5, Zeilen 1 bis 16) wird die Baugruppe zur Werkzeugmaschine zurückgeschickt (Spalte 4, Zeilen 8 bis 15, Zeilen 26 bis 40 und 51 bis 68; Spalte 5, Zeilen 25 bis 38 und 49 bis 64): es ist daher keine kontinuierliche Aufbereitung der Flüssigkeit vorgesehen. Schließlich liefert das Patent wenig Angaben über die Bautechnik des Filters, indem es den technologischen Hintergrund des vorigen Patents übernimmt; im besonderen wird das Vorhandensein weder von Rollen auf den Ketten, noch eines Ansaugkastens angegeben, an den die Pumpen angeschlossen werden und die Druckanzapfung wird auch nicht besprochen.[0065]
• Das Patent DE-U-89 11 023 (BOLL und KIRSCH FILTERBAU GMBH) vom 21.12.89 bespricht ebenfalls nur die Aufbereitung der Schneide- und Schmierflüssigkeiten für Werkzeug- und Formmaschinen (Seite 1, Zeilen 6 bis 13) und betrifft nur die Anordnung einer spezifischen Kammer am Eintritt des Filtermediums auf das Gitter (Seite 9, Zeilen 15 bis 28 und Seite 13, Zeilen 9 bis 18), die das Eindringen der Partikel bei der Anordnung der neuen Portion Filtermedium vermeiden soll, bevor der Kuchen gebildet wird, der allein ermöglicht eine einwandfreie Filterungsqualität zu erreichen; diese Lösung erinnert an die im Patent FR-A- 1 235 090 vorgeschlagene Aufbauvariante: Seite 4, rechte SpaRe, Paragraph 1, Zeilen 6 bis 22 und Abb. 13, 14 und 15. Dieses System verfügt über eine zusätzliche Pumpe, zahlreiche Rohrleitungen und Ventile in denen der Saftfluß im Vergleich zur gesamten Betriebszeit der Anlage zeitmäßig sehr begrenzt wäre. Dadurch entstünden ebenfalls tote Zonen, welche die Entwicklung von Mikroorganismen, wie Leuconostoc, begünstigen. Der davon abgeleitete, in Abb. 4 beschriebene Vorschlag ist im Verhältnis zu diesem Nachteil noch schlimmer, da er über eine zusätzliche, im. Bypass montierte Rohrleitung verfügt (Seite 11, Zeilen 31 bis 34) welche das Volumen der toten Zonen noch erhöhte. In diesem Patent ist die Beschreibung des Filters sehr allgemein gehalten (Seite 6, Zeilen 21 bis 27) und übernimmt den technologischen Hintergrund dieses Gerätes; es wird angegeben, daß der Vorschub der Abstreifer schrittweise abgewickelt wird (Seite 7, Zeilen 17 bis 21), vom Vorhandensein von Rollen an den Ketten wird jedoch nichts erwähnt; die vorgeschlagene Anlage benutzt als Medium ausschließlich Nylonstoff (Seite 1, Zielen 18 bis 23, Seite 2, Zeilen 1 bis 3 und Seite 7, Zeilen 1 bis 3), der eine hohe Zugfestigkeit aufweist; das Vorhandensein von Rollen würde die Kräfte keineswegs verringern. Was die Druckanzapfung betrifft wird angegeben, daß der "Unterdruck in der Filtratkammer während des Filterungsprozesses mit Hilfe eines Kontaktmanometers oder eines ähnlichen Gerätes überwacht werden kann" (Seite 8, Zeilen 11 bis 14), es wird jedoch nicht angegeben ob das Manometer am Ansaughals der Pumpe oder direkt am Behälter angeschlossen ist. Auf den Zeichnungen weist nichts darauf hin. Es wird auch keine doppelte Druckanzapfung stromauf- und stromabwärts der Baugruppe Filtermedium/Gitter erwähnt. Darüber hinaus sind die Pumpen über eine Pumpenrohrleitung (11) an den Behälter für den gefilterten Saft (4) angeschlossen (Seite 7, Zeilen 22 bis 26 und Abb. 1) und die spezifische Kammer (17) ist über eine Rohrleitung (20) an eine Pumpe angeschlossen (Seite 9, Zeilen 20 bis 23 und Abb 2) Schließlich fehlt jede Angabe bezüglich der Kapazität der Anlage.[0066]
• Das am 01 06 89 veröffentliche Patent DE-A-3 739496 (FAB FILTERTECHNIK ANLAGENBAU) beschreibt wieder eine Anwendung für Schmiermittel von Werkzeugmaschinen Spalte 2, Zeilen 38 bis 41 und bringt drei Verbesserungen mit sich:[0067]
• - das Vorhandensein einer Rolle (12) die den Schlamm am Neigungsende zwischen den Elementen (6) und (11) mitnehmen (Spalte 1, Zeilen 63 bis 68 und Spalte 2, Zeile 1)
• - Vorhandensein eines Trockengitters (5) (Spalte 2, Zeilen 1 bis 8)
• - das Vorhandensein einer Reservekammer (4) unterhalb von (11) Spalte 2, Zeilen 30 bis 41), die, was ihre Funktionalität anlangt, genau dem Gefäß (15) des Patents DE-U-89 11 023 entspricht, das Gefäß wird wahrend der Filterung gefüllt, und zwar mit Hilfe eines Sammelgefäßes, das aus dem Rückflußsammelgefäß der gefilterten Flüssigkeit abgeleitet ist, um die Werkzeugmaschinen zu diesem Zeitpunkt mit Schneideflüssigkeit zu versorgen Diese drei einfallsreichen Änderungen bringen bei der Aufbereitung der Schneideflüssigkeit ein Plus mit sich, können jedoch auf dem Gebiet der Zuckerindustrie nicht angewandt werden
• - die Mitnehmerrolle für den Schlamm (12) ist sehr gut ausgeklügelt, da sich die öligen Schneidflüssigkeiten das Gleiten fordern, eine zusätzliche, auf die Baugruppe "Filtermedium/Kuchen wirkende Kraft, fuhrt, selbst wenn sie für den Antrieb der Baugruppe eine zusätzliche Beanspruchung darstellt, zu keinem unlösbaren technischen Problem, das ist jedoch ganz anderes bei den klebrigen Flüssigkeiten der Zuckerindustrie, wo diese Art von Losung zu verwerfen ist
• - das Trockengitter wurde umso mehr zur Entwicklung von Mikroorganismen fuhren als es sich in einer belüfteten und kalten toten Zone befindet Die Anwendung bei süßem Saft wird zu einer umfangreichen Schaumbildung fuhren, die durch die interne Struktur des Gitters, die selbst bereits die Kontaktflächen erhöht, die Entwicklung von Mikroorganismen erlauben wurde
• - die Reservekammer (4) ihrerseds hat den Nachteil den süßen Saft wahrend einer bestimmten Zeit unterhalb einer Lage Luft stagnieren zu lassen (Abb 1, Tafel 2/3)
• [0068] Im übrigen ist die Beschreibung des Filters nicht sehr detailliert, erneut mit Übernahme des technologischen Hintergrunds (Spalte 1, Zeilen 52 bis 63, Spalte 2, Zeilen 9 bis 17 und Zeilen 21 bis 24), es fehlt jede Angabe bezüglich der Verwendung von Rollen in den Kettengliedern Es wird hinzugefugt, daß die Bildung einer Schlammschichte mit einer bestimmten Starke "durch eine Erhöhung des Unterdrucks n der sauberen Kammer (3)" kundtut (Spalte 2, Zeilen 20 und 21), es wird jedoch nicht angegeben an welchen Stellen der Druckregler angeschlossen ist und wie er arbeitet Darüber hinaus wird bestimmt, daß die saubere Kammer (3) über eine Leitung (21) (Spalte 2, Zeilen 9 und 10, und Abb 1 und Abb 2) an eine Pumpe (20) angeschlossen ist, es ist also kein Ansaugkasten vorgesehen, der als Schaumfang dient und die Kavitation der Pumpen begrenzt Auch die Kapazität des Gerätes ist nicht angegeben.
• [0069] Im Vergleich zu den Geräten, die n der Zuckerindustrie für die Filterung benutzten benutzt werden, und zu jenen m den Patenten in der Beschreibung Paragraph 0027 bis 0038 im Rahmen unserer Analyse der Zuckerfilterungstechnologie, umfaßt unser Filterungsverfahren keine Elemente mit rascher Abnutzung wie Dichtungen oder mechanisch empfindliche flexible Elemente, die zu einem Produktionsstopp fuhren konnten Die Wartung, die derart auf jene eines Getriebemotors beschrankt ist und auf die jährliche Überprüfung der Ketten und Rollbahnen der Abstreifeinheit, ist einfach und wenig kostspielig.
• [0070] Im übrigen verwendet dieses Verfahren, im Gegensatz zu dem in den anderen Patenten beschriebenen, m keiner der Etappen des Filterungszyklus ein Vakuum oder Druckluft Dres spart den Kondensator ein, ein Gerät von etwas 15 m Hohe und 3 m Durchmesser (im oberen Ted), die Vakuumpumpen, deren Leistung häufig von externen Faktoren wie Wassertemperatur der Flüssigkeitsringe abhängt, die Tropfenabscheider, die den Zuckerverlust vermeiden sollen, da diese Tropfen von der Verdampfung des Saftes herstammen (Temperatur gleich 80ºC) Siehe Geräte 15/16/17/18 der Schaumdrehfilter auf dem Schema des konventionellen Aufbereitungsverfahrens auf Seite 11.
• [0071] Die einzige Möglichkeit für die Verwendung von Druckluft besteht im Anschluß einer pneumatischen Reglerschleife ab dem Fühler für den Druckunterschied Dieser Durchsatz, der demjenigen der Ventilbefätigung identisch ist, ist im Vergleich mit dem der Anlage der Patentanmeldung 1437727 unwesentlich.
• [0072] Abschließend kann gesagt werden, daß dieses Filterungsverfahren in diesem besonderen Anwendungsbereich Ersparnisse einbringt:
• * im Bereich Investitionen: ein einziges dieser Filter muß, um das Beispiel eines Werkes mit 16000 Tonnen Zuckerruben pro Tag zu nehmen, zwölf Filter für die Filterung der ersten und sieben Filter für die Filterung der zweiten Karbonatation ersetzen.
• * Platzgewinn ein Filter anstatt von zwölf Filtern, der Platzgewinn kann auf einen Faktor von 10 geschätzt werden
• * im Betrieb
• - vereinfachte, auf ein Minimum beschränkte Überwachung
• - keine Reinigung
• - keine Handhabung heißer und gefährlicher Produkte
• - keine Stillstände und Verlangsamungen aufgrund der unterschiedlichen Filterbarkeit der Produkte
• - kerne Nebenanlagen, wie zum Beispiel: Vakuum-, Dampf- oder Drucklufterzeugung
• * bei der Wartung keine Elemente mit schneller Abnutzung
• [0073] Weitere Anwendungen in der Zuckerindustrie können ins Auge gefäßt werden:
• 1) Filterung von Schlammen der Ersten in der Zuckerrubenmdustrie, keine Vakuum-Drehfilter (Gerät 14 auf dem Schema des konventionellen Aufbereitungsverfahrens Seite 26) noch deren in Betrieb und Wartung sehr kostspielige Nebenanalagen (Geräte 15, 16, 17, 18 auf demselben Schema Seite 11)
• 2) Filterung von Sirups in der Zuckerrübenindustrie, sie erfolgt derzeit in riesigen Filterpressen mit manueller Kuchenentfernung
• 3) Filterung der Aufberedungssafte, der Schlamme der 1 und von Sirup in der Zuckerrohrindustrie.
• [0074] Die auf diesem Gebiet bewanderten Fachleute werden anerkennen, daß auf dieses Verfahren zahlreiche Varianten und Änderungen angewandt werden können ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird Die Patentansprüchen werden hier nachstehend definiert.

Claims (8)

1. Unterbrechungsfreies Aufbereitungsverfahren für Säfte; Sirups und Schlämme, die in der Zuckerindustrie verarbeitet werden und feste Elemente enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der unterbrechungsfreien Filterung der oben genannten Flüssigkeiten ein Filtergerät benutzt, das ein Bandfiltermedium umfaßt, das in die zu filternden Flüssigkeiten eingetaucht und dann angetrieben und bewegt wird, damit die Filteroberfläche ohne Unterbrechung des Filterbetriebs erneuert wird, unter Berücksichtigung der Filterbarkeit der zu behandelnden Säfte, und das dann zusammen mit dem Kuchen der aus der Fest- Flüssigphase ausgeschiedenen Feststoffe in einen Abfallbehälter fällt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, durch seine Anwendung in Zuckerrübenfabriken für die Aufbereitung von trüben Säften der ersten und zweiten Karbonatation gekennzeichnet.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, durch seine Anwendung in Zuckerrübenfabriken für die Aufbereitung von Schlämmen der ersten Karbonatation und von Sirups gekennzeichnet.

4. Verfahren gemäß, Anspruch 1, durch seine Anwendung in Zuckerrohrfabriken für die Aufbereitung von Flüssigkeiten gekennzeichnet, die mit denen in den Zuckerrübenfabriken vergleichbar sind: Säfte der ersten und zweiten Karbonatation, Schlämme der ersten Karbonatation, Sirup.

5. Filtergerät für die Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, das aus einem waagerechten Behälter (1) besteht, dessen Festigkeit durch Abstandsteile (2) gewährleistet ist, die sich ungefähr am Drittel der Höhe und oben am Gerät befinden; wobei der Behälter (1) auf seinem Boden über eine Reihe von aneinandergrenzenden Gittern (3) verfügt, die an Stützeisen (18) befestigt sind, die wiederum mit den Flanken des Behälters fest verbunden sind; wobei der Boden des Behälters den Teil für den gefilterten Saft (17) des Geräts darstellt, und die Versorgung des Filtermediums erfolgt ausgehend von Walzen (4), die durch ein Abstreifsystem (5) angetrieben werden, das aus einer Reihe von Abstreifern (7) besteht und an der Vorderseite des Geräts durch den Boden des Behälters geführt wird, dessen Neigung (11) von der Festigkeit des mediums und vorn Typ der zu filternden Flüssigkeiten abhängt, und von Ketten mit Hilfe von Scheiben angetrieben wird; die an den Enden einer Welle befestigt sind die wiederum durch einen Getriebemotor (6) angetrieben wird, der sich oben an der Vorderseite des Filter befindet, wobei die Spannung der besagten Ketten einerseits durch die angetriebene Welle mit den Scheiben (21) geführt wird, vergleichbar mit der Antriebswelle, die sich an der Rückseite des vorderen Filters befindet und leicht unter der Walze des Filtermediums (4) liegt, und andererseits durch geschweißte Blechführungen, die sich im Behälter (1) befinden und unter Berücksichtigung der aufzubereitenden Flüssigkeiten positioniert sind, wobei das besagte Abstreifsystem (5) aus Rollen (1) besteht, die auf den Enden der Abstreifer (7) montiert sind, deren Achse mit der der Glieder der Antriebskette identisch ist, wobei die Rollen gitterseitig auf Rollbahnen (20) und an der Oberseite des Filters auf Rollbahnen (9) laufen.

6. Filtergerät nach Anspruch 5, durch eine automatische Startvorrichtung gekennzeichnet, die durch einen Druckregler (15) gesteuert wird, der den Druck vor und hinter der Filterbaugruppe (4) und dem gitter (3) erfaßt, wobei die Fortbewegungsdauer des Abstreifsystems (5) durch einen Zeitschalter programmiert wird, dessen Einstellung vom Typ des aufrubereitenden Saftes und von der Qualität des gefilterten Sattes, die man erhalten möchte, abhängt.

7. Filtergerät gemäß Anspruch 5, durch das Vorhandensein eines Ansaugkastens (12) gekennzeichnet, von dem aus die besagte gefilterte Flüssigkeit gepumpt wird.

8. Filtergerät gemäß Anspruch 5, durch Abmessungen gekennzeichnet, die 2 Meter Breite, 3 Meter Höhe und 20 Meter Länge erreichen können.