DE69917749T2

DE69917749T2 - Flüssigkeitsfilter mit filtrierkammern geformt aus feldern mit abnehmender permeabilität

Info

Publication number: DE69917749T2
Application number: DE69917749T
Authority: DE
Inventors: R. James MUNSON; Paul Roberts
Original assignee: Dallas Group of America Inc
Current assignee: Dallas Group Of America Inc Whitehouse Nj
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: CA2321054A1; DE69917749D1; CA2321054C; EP1056381A4; AU2873599A; EP1056381A1; EP1056381B1; US6482326B2; WO1999042026A1; US20020050474A1; US6312598B1; ATE268202T1; WO1999042026A9

Description

Die Erfindung betrifft Filter für das Filtrieren von unerwünschten Stoffen oder Verunreinigungen aus Flüssigkeiten wie beispielsweise gebrauchten Frittierölen. Insbesondere betrifft die Erfindung Filter, die eine Filterhülle enthalten, wobei die Filterhülle aus Filterplatten gebildet ist, die aus Materialien verschiedener Stärke, struktureller Länge und/oder Permeabilität gebildet sind, wobei der Fluss der zu filtrierenden Flüssigkeit durch die Platte geleitet wird, die die höhere Permeabilität aufweist.
Der Ausdruck „Permeabilität", wie er hier verwendet wird, bedeutet die Fähigkeit eines Materials, das Hindurchfließen durch dasselbe zu gestatten. So weisen Materialien, die eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen das Hindurchfließen von Flüssigkeiten aufweisen, eine höhere Permeabilität auf und Materialien, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen das Hindurchfließen von Flüssigkeiten aufweisen, weisen eine geringere Permeabilität auf.
Bei einem typischen Frittiervorgang werden große Mengen von Frittierölen oder -fetten in Pfannen oder Kesseln auf Temperaturen von ca. 157 °C (= 315 °F) bis ca. 204 °C (= 400 °F) oder mehr erhitzt und die Speise wird zum Frittieren in das Öl oder Fett hineingetaucht. Während der wiederholten Verwendung des Frittieröls oder -fettes verursachen die hohen Frittiertemperaturen in Verbindung mit dem aus der frittierten Speise abgegebenen Wasser die Bildung freier Fettsäuren (oder FFS). Durch eine Erhöhung der FFS wird der Rauchpunkt des Öls gesenkt und führt zu einer Erhöhung der Rauchbildung mit dem Altern des Öls. Außerdem kann das Frittieröl feste Verunreinigungen wie beispielsweise kleine Stückchen der frittierten Speise, enthalten.
Zusätzlich zu der Hydrolyse, durch die freie Fettsäuren gebildet werden, findet eine oxidative Degenerierung von Fetten statt, die vom Kontakt des heißen Öls mit der Luft herrührt, wodurch oxidierte Fettsäuren (oder OFS) gebildet werden. Durch Erhitzen werden die oxidierten Fettsäuren in sekundäre und tertiäre Nebenprodukte verwandelt, die einen schlechten Geschmack und einen schlechten Geruch im Öl und der frittierten Speise verursachen können.
Während der Verwendung von Öl über eine gewisse Zeitspanne findet auch eine Karamellisierung statt, die zu einer sehr dunklen Farbe der Öls führt, die in Kombination mit anderen Nebenprodukten dunkle und unansehnliche frittierte Speisen verursacht.
Derartige feste und gelöste Verunreinigungen werden im Allgemeinen aus derartigen gebrauchten Frittierölen durch Hindurchleiten derartiger Öle durch ein Filter entfernt. Ein derartiges Filter umfasst eine oder mehrere der folgenden Komponenten, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt: Siebe, Metallabstandsgitter, Filterpapiere, Filterkissen oder Kombinationen derselben. Im Zusammenhang mit dem Filter kann das Öl mit einer Reihe verschiedener Materialien oder Filterhilfsmitteln, Adsorptionsmitteln oder Neutralisierungsmitteln in Kontakt gebracht werden, die im Allgemeinen in Pulver- oder Teilchenform vorliegen, zum Entfernen freier Fettsäuren, oxidierter Fettsäuren oder anderer Nebenprodukte aus dem Öl. Derartige Materialien umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Magnesiumsilicat, Diatomit, Calciumsilicat und Alkalimaterialien wie Erdalkalimetallhydroxide, Erdalkalimetalloxide, Alkalimetallcarbonate, Alkalimetallbicarbonate, Erdalkalimetallcarbonate und Alkalimetallsilicate. Derartige Materialien können auf das Filter aufgegeben werden oder innerhalb des Filters enthalten sein. Beispielsweise können derartige Materialien, wenn ein Filterkissen oder Filterpapier verwendet wird, in das Filterkissen oder Filterpapier einimprägniert werden.
Ein Beispiel eines Filters umfasst ein Metallabstandsgitter, das innerhalb einer Filterpapierhülle enthalten ist. Die Papierhülle kann mit einem Filterhilfsmittel, wie beispielsweise den oben beschriebenen, imprägniert sein. Ein derartiges Filter ist im Allgemeinen auf dem Boden der Pfanne von gebrauchtem Frittieröl angebracht. Das Metallabstandsgitter weist ein Verbindungsstück auf, das sich von dem Gitter durch eine Platte oder Seite der Filterhülle erstreckt. Das Verbindungsstück kann an ein Rohr angeschlossen sein, das an eine Pumpe angeschlossen ist. Wenn die Pumpe in Betrieb gesetzt wird, so fließt das Öl durch die Papierhülle auf beiden Seiten des Filters, durch die Zwischenräume des Metallabstandsgitters und durch das Metallverbindungsstück und das Rohr. Das filtrierte Öl kann dann zum weiteren Frittieren zurückgeführt werden.
Wird jedoch eine Filterpapierhülle verwendet, so kann im Allgemeinen eine beschränkte Menge an Filterhilfsmittel in das Filterpapier einimprägniert sein. Daher kann das behandelte Öl eine unannehmbare Menge unerwünschter Materialien, wie freie Fettsäuren und oxidierte Fettsäuren sowie andere Nebenprodukte, beibehalten. Des Weiteren ist allgemein bekannt, dass das „Tieffiltrieren" die effektivste Art und Weise ist, teilchenförmige Materialien ohne „Blindwerden" oder Verstopfen des Filter zu entfernen. Das Tieffiltrieren wird durch Bilden eines dicken Filterkuchens auf einem Filterseptum wie einem Filterpapier oder -sieb oder durch Verwendung eines aus faserartigem Material wie Cellulose hergestellten Filterkissens erreicht. Der Filterkuchen oder das Filterkissen bildet einen gewundenen Weg ständig kleiner werdenden Kapillaren mit einem beträchtlichen Oberflächenbereich, der feine Teilchen auffängt. Obwohl ein Filterkissen mit einer ausreichenden Menge Filterhilfsmittel imprägniert werden kann, sind derartige Kissen im Allgemeinen strukturell weniger beständig als Filterpapiere für die Verwendung als Hülle und sind daher bis jetzt nicht zur Bildung von Abstandsgitter umgebenden Filterhüllen verwendet worden. Filterpapiere weisen jedoch eine ausreichende strukturelle Festigkeit auf, um leicht um ihre peripheren Kanten herum unter Bildung einer Filterhülle verschmolzen zu werden.
Aus US-A-4,849,297 ist ein Artikel mit einer korrosionshemmenden Beschichtung bekannt. Bei der Beschichtung handelt es sich um eine calciumhaltige, amorphe Fällungskieselsäure. Die Kieselsäure wird durch gleichzeitiges Vermischen, in einem Reaktor, von wässrigem Alkalimetallsilicat, z.B. Natriumsilicat, Ansäuerungsmittel, z.B. Salzsäure, und einer wasserlöslichen Quelle von Calcium, z.B. Calciumchlorid, zubereitet. Das Produkt enthält 6 bis 9 Gew.-% Calcium ( als CaO). Das Kieselsäureprodukt kann in eine Beschichtungszusammensetzung eingearbeitet werden, die für korrosionsfähige Metalloberflächen verwendet wird.
US-A-5,595,107 lehrt ein Filtrier- und Behandlungsgerät, das eine äußeres Drahtmaschenfiltersieb und eine innere, steife, durchlöcherte Stützhülse enthält. Die Hülse umfasst ein Inneres mit durchlöcherten Wänden und einer mittig angeordneten Spule. Die Spule enthält Fluiddurchgänge, die an eine Saugpumpe angeschlossen sind. Die Hülse und die Innenwände definieren Kompartimente zum Zurückhalten von Behandlungsmaterialien. Die Saugpumpe saugt Flüssigkeit von außerhalb der Maschendrahthülle durch die Stützhülse, durch die Stützhülsenkompartimente und durch die mittige Spule.
Aus US-A-5,702,237 ist ein Kraftstoff-Filter für den Einlass einer Kraftstoffpumpe mit oberen und unteren Wandteilen bekannt, die jeweils aus einem Material mit einer Vielzahl von Öffnungen hergestellt sind. Der untere Wandteil weist eine stärkere Gesamtdicke und/oder eine geringere durchschnittliche Öffnungsgröße auf als der obere Wandteil, um eine wirksamere Filtrierung des durch die untere Wand des Filters in die Kraftstoffpumpe gesaugten Kraftstoffs zu bieten. Das Filter führt auch zu einer höheren Widerstandsfähigkeit gegen den Kraftstoff-Fluss durch die untere Wand, wodurch die Geschwindigkeit, mit der der Kraftstoff durch die obere Wand des Filters gesaugt wird, erhöht wird.
Aus US-A-4,328,097 ist eine Filtervorrichtung bekannt, die ein Paar Filtersiebe umfasst, die so definiert sind, dass sie operativ nebeneinander positioniert sind, derart, dass eine hohle Kammer dazwischen definiert wird. Ein Abstandhalter wird an das Filtersieb in einer mittig definierten Position bezüglich der Kanten des Siebs befestigt. Der Abstandhalter besitzt eine ringförmige Gestalt mit einer Breite, die dem Abstand zwischen den beiden Filtersieben gleich ist. Ein wegwerfbares Filterelement ist in einer derartigen Gestalt definiert, dass es die Siebe einhüllt, derart, dass die Oberflächen der Siebe darin eingeschlossen sind. Ein Krümelsieb kann zum Auffangen größerer teilchenförmiger Substanz bereitgestellt werden, während sie aus einem Gefäß in eine Ablasspfanne fließt, um dadurch ein vorläufiges Filtrieren des Öls zu bieten. Die ersten und zweiten Siebe weisen die gleiche Permeabilität auf. Die ersten und zweiten Siebe weisen Umfangsbereiche auf. Diese Umfangsbereiche sind dicht und liegen eng aneinander, jedoch sind sie nicht mit einander verschmolzen und sie sind nicht mit nicht verschmolzenen Teilen ausgestattet, die eine Öffnung bieten. Der Abstandhalter der Filtervorrichtung ist als Nippel konstruiert.
Aus US-A-5,057,217 ist ein flüssigkeitsfester, integraler Filterblatt-Tuchaufbau bekannt umfassend ein Verbundfiltertuch mit einem Rahmen und einem Sieb. Das Sieb ist ein gewelltes thermoplastisches Polymersieb, das zwei Lagen Filtertuch auseinanderhält und bevorzugt durch Heißversiegeln am Gipfel jeder Falte des Filtertuchs verklebt ist. Das Filtertuch besteht aus einem Verbundstoff von zwei Lagen. Die eine Lage ist eine mikroporöse organische Polymermembran und die andere Lage ist ein organischer Polymer textilfilz. Das gewellte Sieb ist zwischen dem Verbundfiltertuch jedoch nicht zwischen den beiden Lagen des Filtertuchs bereitgestellt.
US-A-5,019,254 bietet ein Filterkissen mit einer Filtrier/Reinigungsmaterial wie Absorptionsmittel, die Zeolith und/oder Aktivkohle umfassen, enthaltenden Filtertasche. US-A-4,043,916 lehrt auch ein Filterelement/-papier, auf dem ein Filterhilfsmittel in Form von Diatomeenerde festgehalten ist.
US-A-5,597,600 lehrt ein Filterhilfsmittel in Form von Magnesiumsilicat für die Behandlung von Frittieröl- oder – fett zum Reduzieren des Gehalts an freier Fettsäure. Bei dem Magnesiumsilicat handelt es sich um ein amorphes, synthetische Magnesiumsilicat mit einem Oberflächenbereich von mindestens 300 Quadratmetern pro Gramm , bevorzugt von ca. 400 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 700 Quadratmetern pro Gramm und noch bevorzugter einem Oberflächenbereich von ca. 400 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 600 Quadratmetern pro Gramm. Bei dem Magnesiumsilicat kann es sich um amorphes, wasserhaltiges, ausgefälltes synthetisches Magnesiumsilicat handeln, das zum Reduzieren des pH-Werts desselben auf weniger als ca. 9,0 behandelt worden ist. Das Magnesiumsilicat kann ebenfalls einen Oberflächenbereich von ca. 50 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 150 Quadratmetern pro Gramm aufweisen.
US-A-4,681,768 lehrt ein Filterhilfsmittel in Form eines Magnesiumsilicats für die Behandlung von Frittierölen und – fetten. Bei dem Magnesiumsilicat handelt es sich um ein amorphes, synthetische Magnesiumsilicat mit einem Oberflächenbereich von mindestens 300 Quadratmetern pro Gramm, bevorzugt von ca. 400 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 700 Quadratmetern pro Gramm oder einem Oberflächenbereich von ca. 400 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 600 Quadratmetern pro Gramm. Bei dem Magnesiumsilicat kann es sich um amorphes, wasserhaltiges, ausgefälltes synthetisches Magnesiumsilicat handeln, das zum Reduzieren des pH-Werts desselben auf weniger als ca. 9,0 behandelt worden ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht aus dem Bereitstellen eines Filters für das Entfernen von unerwünschten Stoffen aus einem Fluid wie beispielsweise Frittieröl, das mit einer erwünschten Menge Filterhilfsmittel imprägniert sein kann, jedoch strukturell beständig bleibt.
Eine derartige Aufgabe wird durch ein Filter erfüllt, das die Merkmale von Anspruch 1 umfasst.
Das erfindungsgemäße Filter ist aus ersten und zweiten Filterplatten mit verschiedenen Permeabilitäten gebildet. Die erste Platte ist ein Filterkissen und die zweite Platte ist aus mindestens einem Filterpapier gebildet. Das Filterpapier, das eine höhere strukturelle Festigkeit aufweist als das Filterkissen, verleiht dem Filterkissen Stützung, wenn die Umfangskanten verschmolzen werden.
Des Weiteren ist es notwendig, um die volle Wirkung des Bestandteils bzw. der Bestandteile, die in das Filterkissen einimprägniert sind, zu erreichen, die Flüssigkeitsströmung durch das Filterkissen und nicht durch das Filterpapier zu leiten. Das lässt sich durch Verwenden eines Filterpapiers erreichen, das eine geringere Permeabilität aufweist als das Filterkissen.
Der vorliegenden Erfindung gemäß wird ein Filter bereitgestellt zum Entfernen unterwünschter Stoffe aus einem Fluid. Das Filter umfasst eine Filterhülle, die eine erste Platte und eine zweite Platte enthält. Die erste Platte weist eine erste Permeabilität auf und die zweite Platte weist eine zweite Permeabilität auf. Die erste Permeabilität ist höher als die zweite Permeabilität. Jede der ersten und zweiten Platten enthält einen Umfangsbereich, wobei ein Teil, jedoch nicht die gesamten Umfangsbereiche miteinander verschmolzen sind. Die nicht verschmolzenen Teile der Umfangsbereiche der ersten Platte und der zweiten Platte bieten eine erste Öffnung in der Hülle. Eine der ersten und der zweiten Platten weist eine zweite Öffnung auf für die Aufnahme von Leitungsmitteln zum Leiten einer Flüssigkeit von dem Filter.
Im Allgemeinen können die Permeabilitäten der ersten und zweiten Platten auf Grund der Menge an Vakuum bestimmt werden, das durch die ersten und zweiten Platten von einer Einlass-Seite zu einer Auslass-Seite gesaugt wird. Das durch die Platte gesaugte Vakuum steht in umgekehrtem Verhältnis zu der Permeabilität. So weist die erste Platte eine geringere Menge an hindurchgesaugtem Vakuum als die Menge an durch die zweite Platte gesaugtem Vakuum auf.
Bei einer Ausführungsform werden die Permeabilitäten der Materialien, die die ersten und zweiten Platten bilden, einem Filtermediums-Permeabilitättest entsprechend gemessen, das Verfahren für welchen im Folgenden angegeben ist. Bei diesem Test wird ein Filterapparat angewendet. Der Filterapparat umfasst einen äußeren zylindrischen Behälter, der ein rundes und planes Sieb enthält, auf das das zu prüfende Filtermedium aufgebracht wird. Der Behälter ist an eine Leitung angebracht, die an eine Verdrängungspumpe angeschlossen ist. Der Apparat umfasst auch ein Vakuum-Messgerät zum Messen des durch das Filter gesaugten Vakuums. Im Allgemeinen wird bei jedem Test eines Filtermediums eine Scheibe des Filtermediums oben auf das Sieb aufgelegt. Im Allgemeinen ist der Durchmesser der Scheibe größer als der Durchmesser des Siebs. Ein innerer Zylinder mit einem Innendurchmesser, der weniger beträgt als derjenige der Scheibe des Filtermediums wird daraufhin oben auf das Filtermedium aufgebracht. So wird das Filtermedium für das Testen auf Permeabilität vorbereitet.
Für jedes geprüfte Filtermedium wird eine Probe von 150 g Maisöl in einen 250 ml-Becher eingebracht. Ein Whatman 41-Filterpapier wird auf das Sieb in dem äußeren zylindrischen Behälter aufgelegt. Der innere Zylinder wird dann in den äußeren Zylinder und auf das Filterpapier aufgebracht. Der Apparat wird 5 Minuten mit mindestens 150 g heißem Öl bei 150 °C ausgespült. Das Whatman 41- Filterpapier wird entfernt und durch eine Probe des Filtermediums, wie beispielsweise ein Filterkissen oder Filterpapier, ersetzt. Eine Probe von 150 g Öl wird auf 150 °C ± 2 °C erhitzt. Das Öl wird daraufhin in den inneren Zylinder gegossen und kommt mit dem Filtermedium in Berührung. Die Verdrängungspumpe wird daraufhin derart in Betrieb gesetzt, dass das Öl zirkuliert und wieder durch das Filtermedium hindurchgeführt wird. Das Öl wird mit einer Fließgeschwindigkeit oder Verdrängung von 52 ml/min pro 6,45 cm² (pro Quadratzoll) Oberflächenbereich des Filtermediums zirkuliert. Nachdem das Öl fünf Minuten lang zirkuliert worden ist, wird die Menge Vakuum, die angesaugt wird, in Zoll Quecksilber gemessen.
Das Öl wird dann in einen Sammelbecher geleitet. Bei der ersten Platte, die eine höhere Permeabilität aufweist als die zweite Platte, wird eine geringere Menge Vakuum hindurchgesaugt als bei der zweiten Platte. Im Allgemeinen wird bei dem Filterkissen, wenn die erste Platte ein Filterkissen und die zweite Platte ein Filterpapier ist, ein Vakuum von ca. 25,4 mm (1,0 Zoll) bis ca. 305 mm (12,0 Zoll), bevorzugt von ca. 63 mm (2,5 Zoll) bis ca. 203 mm (8,0 Zoll) Quecksilber mit einer Verdrängung von 52 ml/min pro 6,45 cm² (pro Quadratzoll) Oberflächenbereich des Filterkissens dem oben beschriebenen Verfahren entsprechend hindurchgesaugt und bei dem Filterpapier wird ein Vakuum von ca. 127 mm (5,0 Zoll) bis ca. 762 mm (30,0 Zoll), bevorzugt von ca. 483 mm (19, 0 Zoll) bis ca. 711 mm (28, 0 Zoll) Quecksilber mit einer Verdrängung von 52 ml/min pro 6,45 cm² (pro Quadratzoll) Oberflächenbereich des Filterpapiers hindurchgesaugt, vorausgesetzt, dass die Menge Vakuum, die durch das Filterkissen hindurchgesaugt wird, geringer ist als dasjenige, das durch das Filterpapier gesaugt wird.
Bei einer anderen Ausgestaltung können die ersten und zweiten Platten der Filterhülle durch eine Reihe verschiedener Mittel, wie beispielsweise Nähen oder durch einen Klebstoff, miteinander verschmolzen werden. Bei einer weiteren Ausgestaltung kann ein kleiner Streifen des gleichen Materials und der gleichen Permeabilität wie das Filterpapier auf den Umfangsbereich des Filterkissens aufgebracht werden. Der Streifen, das Filterkissen und das Filterpapier werden dann unter Bildung der Filterhülle aneinandergenäht.
Die Filterhülle kann irgendeine Gestalt, einschließlich viereckig, rechteckig, trapezförmig und rund, aufweisen. Die Gestalt der Filterhülle kann der Gestalt der Pfanne oder des Kessels von gebrauchtem Frittieröl, in das die Filterhülle eingebracht wird, entsprechen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung befindet sich die Öffnung für die Aufnahme eines Leitungsmittels in der ersten Platte. Bei einer anderen Ausführungsform befindet sich die Öffnung für die Aufnahme eines Leitungsmittels in der zweiten Platte.
Erfindungsgemäß umfasst das Filter des Weiteren ein Abstandsgitter, das in der Filterhülle enthalten ist, wobei das Abstandsgitter eine erste Oberfläche, die mit dem Filterkissen in Kontakt ist und eine zweite Oberfläche, die mit dem Filterpapier in Kontakt ist, enthält. Im Allgemeinen weist das Abstandsgitter die gleiche Gestalt auf wie diejenige der Filterhülle und ist in die Filterhülle durch Öffnungen eingeführt, die durch die nicht verschmolzenen Teile der Umfangsbereiche der ersten und zweiten Platten der Filterhülle gebildet sind.
Im Allgemeinen kann es sich bei dem Abstandsgitter um ein Metallgitter handeln, das aus einem Material gebildet ist, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, durchlöchertem Metall, Streckmetall oder Drahtgewebe, das eine Mehrzahl von Öffnungen oder Zwischenräumen enthält, durch die die Flüssigkeit hindurchgehen kann. Bei einer Ausführungsform besteht das Gitter aus Streckmetall, das durch eine Vielzahl von sich überschneidenden gewellten Metallstreifen gebildet ist, die eine Mehrzahl von Zwischenräumen bilden, durch die das Fluid hindurchgehen kann. Ein Beispiel eines Metallgitters, das verwendet werden kann, wird von Semrow Perforated and Expanded Metal Corporation, Des Plaines, Illinois, verkauft. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filter des Weiteren ein Leitungsverbindungsstück, das sich von dem Abstandsgitter durch die Öffnung erstreckt für die Aufnahme des Leitungsmittels in einer der ersten oder der zweiten Platten, die in fluider Kommunikation mit dem Bereich zwischen den ersten und zweiten Platten steht. Bei einer Ausführungsform ist das Leitungsverbindungsstück ein Gewindenippel, der beispielsweise durch Schweißen an das Abstandsgitter angebracht ist.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Filter des Weiteren ein Rastmittel, wobei das Rastmittel über der Öffnung in die Hülle befestigt ist, die durch die nicht verschmolzenen Teile der Umfangsbereiche der ersten und zweiten Platte gebildet sind, um die Öffnung abzudichten. Bei einer Ausführungsform kann die Rastvorrichtung eine Öffnung enthalten für die Aufnahme des Leitungsmittels oder des Leitungsverbindungsstücks, wodurch die Flüssigkeit von dem Filter durch einen Durchgang durch die Rastvorrichtung geführt wird. Bei einer derartigen Ausführungsform enthält weder die erste Platte noch die zweite Platte eine Öffnung für die Aufnahme des Leitungsmittels.
Bei einer bevorzugtesten Ausführungsform können das Filterkissen und das Filterpapier aus Materialien gebildet sein, wie denjenigen, die hier beschreiben sind. Eine Öffnung für die Aufnahme eines Leitungsmittels ist in dem Filterkissen bereitgestellt. Das Filterkissen weist eine Permeabilität auf, die höher ist als diejenige des Filterpapiers. Das Filterkissen ist mit einem Filterhilfsmittel, wie hier beschrieben, imprägniert.
Bei einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Filterhülle eine viereckige oder rechteckige Gestalt und ein Streifen Filterpapier wird oben auf das Filterkissen an drei Seiten des Filterkissens aufgelegt. Der Streifen, das Filterkissen und das Filterpapier werden an den drei Seiten zusammengenäht. Die vierte Seite wird nicht zusammengenäht, sondern offen gelassen unter Bildung einer Hülle mit einer transversalen Öffnung zwischen dem Kissen und dem Papier. Ein Abstandsgitter wird dann durch die Öffnung in die Filterhülle eingeführt. Das Abstandsgitter kann durch sich überschneidende und gewellte Metallstreifen gebildet werden, die durch Punktschweißen aneinander befestigt sind. Ein Leitungsverbindungsstück wird an das Abstandsgitter angeschweißt und steht aus der Öffnung in dem Filterkissen hervor. Sobald das Abstandsgitter in die Filterhülle eingeführt ist, wird eine Metallrastvorrichtung über der Öffnung befestigt, die durch die nicht verschmolzenen Seiten des Filterkissens und des Filterpapiers gebildet sind. So ist das Filter dann auf allen Seiten abgedichtet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine auseinandergezogene Ansicht einer Ausführungsform einer Filterhülle der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 eine auseinandergezogene Ansicht einer Ausführungsform eines Filters der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei eine Filterhülle ein Filtergitter umschließt; und
3 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines zusammengebauten Filters darstellt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen umfasst ein Filter 10 (3) eine Filterhülle 11 (1), die eine bevorzugt rechteckige Filterplatte enthält, die bevorzugt ein Kissen 12 mit einer mittigen Öffnung 13 und eine Platte umfasst, die bevorzugt ein rechteckiges Filterpapier 14 umfasst. Das Filterkissen 12 und das Filterpapier 14 können die gleiche Länge und Breite aufweisen oder das Filterpapier 14 kann an der offenen Umfangskante etwas länger sein, um eine überlappende Klappe für das Abdichten der Öffnung mit der Rastvorrichtung (2) bereitzustellen. Das Filterkissen 12 und das Filterpapier 14 können aus Materialien gebildet sein, die Cellulosefasern und Harzbindemittel enthalten. Cellulosefasern, die verwendet werden können, umfassen diejenigen, die aus Holzstoff erhalten werden. Beispiele derartiger Holzstoff-Fasern, die verwendet werden können, umfassen diejenigen, die unter dem Warennamen „Regular Kraft" von Weyerhaueuser Company, Federal Way, Washington verkauft und diejenigen, die unter dem Warennamen „Tyee Kraft" ebenfalls von Weyerhaueuser Company verkauft werden. Harzbindemittel, die verwendet werden können, umfassen Melamin-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze und irgendeine Anzahl von im Handel erhältlichen Harzen von „Nahrungsmittelqualität".
Das Filterkissen 12 kann aus einer Wasseraufschlämmung hergestellt werden, die Cellulosefaser, Harzbindemittel und ein Filterhilfsmittel, wie oben beschrieben, enthält. Die Aufschlämmung wird gründlich gemischt und daraufhin einer Scherbeanspruchung in einem Refiner unterzogen.
Die aufgeschlagene Aufschlämmung wird zum Entwässern auf ein Sieb gegossen, wobei ein Filterkissen gebildet wird. Die Gleichförmigkeit der Dicke des Kissens lässt sich durch sich bewegende Rechen erzielen, die die aufgeschlagene Aufschlämmung über der Oberfläche des Siebs verteilen. Nach dem Entwässern wird das Kissen in einem Ofen getrocknet. Nach dem Trocknen wird das Kissen in die gewünschte Gestalt geschnitten und eine Öffnung wird in das Kissen geschnitten, um den Durchgang eines Leitungsmittels durch dieses hindurch zu ermöglichen. Die Schneideabfälle, die vom Zuschneiden des Filterkissens herrühren, können als Teil des Einsatzmaterials von Feststoffen in einem späteren Filter verwendet werden.
Das Filterkissen 12 weist eine höhere Permeabilität auf als diejenige des Filterpapiers 14. Die Permeabilität kann durch Ändern der Menge an Cellulose in der Aufschlämmung und/oder durch Ändern des Aufschlaggrads geändert werden. Die Papierplatte 14 verleiht der Filterhülle 11 eine verbesserte strukturelle Beständigkeit. Im Allgemeinen weist das Filterpapier 14 eine Permeabilität auf, die geringer ist als diejenige des Filterkissens 12. Ein langezogener schmaler Papierstreifen 16 wird auf den Umfangsbereich des Filterkissens 12 so aufgebracht, dass der Papierstreifen 16 drei der vier Kanten des Umfangsbereichs bedeckt. Stiche 17 befestigen den Papierstreifen 16 an dem Filterkissen 12 und befestigen das Filterkissen 12 an dem Filterpapier 14. Die nicht genähten Seiten des Filterkissens 12 und Filterpapiers 14 bilden eine transversale Öffnung 15 (2) in der Filterhülle 11. In die Öffnung 15 wird ein Filtergitter 18 (2) eingeführt, das aus einer Mehrzahl von sich überschneidenden und gewellten Metallstreifen 19 gebildet ist, die eine Mehrzahl von Zwischenräumen bilden. An dem Filtergitter 18 ist ein Gewindeleitungsverbundstück oder Nippel 20 angebracht. Das Filtergitter 18 wird in die Öffnung 15 derart eingeführt, dass der Nippel 20 durch die Öffnung 13 des Filterkissens 12 nach oben herausragt. Eine langgezogene Rastvorrichtung 22 wird daraufhin über die Öffnung 15 über die Länge der Öffnung 15 befestigt, wodurch die Rastvorrichtung 22 die nichtgenähten Enden des Filterkissens 12 und das Filterkissen 14 gegeneinander drückt unter Bereitstellung einer kompletten Abdichtung der Umfangbereiche des Filters. Bei der Rastvorrichtung 22 kann es sich um ein U-förmiges langgezogenes Metallplattenglied handeln.
Das Filter 10 kann dann an den oder in die Nähe des Bodens einer Pfanne oder eines Kessels (nicht gezeigt) von gebrauchtem Frittieröl positioniert werden. Ein Rohrverbindungsstück 24 (2), das an ein Saugrohr 26 angeschlossen ist, wird dann auf den Nippel 20 geschraubt, um das Saugrohr 26 am Filter zu befestigen. Eine an das Saugrohr 26 angeschlossene Vakuumpumpe (nicht gezeigt) wird dann in Betrieb gesetzt. Das Filterkissen 12 weist eine höhere Permeabilität auf als das Filterpapier 14. Dadurch folgt der Ölstrom dem Weg des geringsten Widerstands und wird so von dem Filterpapier 14 hinweg und auf das Filterkissen 12 zu und durch dieses hindurchgeleitet. Während das Öl durch das Filterkissen 12 hindurchgeht können feste Komponenten wie Krümel und andere Stoffe oben auf den Filterkissen 12 aufgefangen und Verunreinigungen wie freie Fettsäuren und oxidierte Fettsäuren können durch die Filterhilfsmittel, wie unten beschrieben, die in dem Filterkissen 12 enthalten sein können, entfernt werden.
Das Öl kontaktiert dann das Filtergitter 18 und geht zwischen den Zwischenräumen und gewellten Metallstreifen 19 des Filtergitters 18 zum Nippel 20 hindurch. Das Öl geht dann durch den Nippel 20 und das Verbindungsstück 24 zum Saugrohr 26 nach oben. Das Saugrohr 26 transportiert das behandelte Öl von der Pfanne oder dem Kessel derart, dass das Öl aufgefangen und/oder zur Wiederverwendung transportiert werden kann.
Bevorzugt ist das Filterkissen mit Reinigungsmaterial für das Reinigen der Flüssigkeit, wie beispielsweise einem Filterhilfsmittel, einem Adsorptionsmittel oder einem Neutralisiermittel bevorzugt in Form eines Pulvers zum Entfernen von unerwünschten Stoffen aus dem Fluid imprägniert. Wenn das Fluid in Frittieröl verwendet wird, umfassen derartige Verunreinigungen freie Fettsäuren oder oxidierte Fettsäuren und die Filterhilfsmittel können unter den hier beschriebenen ausgewählt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält die erste Platte des Weiteren Magnesiumsilicat.
Im Allgemeinen kann es sich bei dem Magnesiumsilicat um ein Magnesiumsilicat handeln, das als Filterhilfsmittel bei Nahrungsmittel-Verarbeitungsanwendungen akzeptabel ist. Beispielsweise gibt der Food Chemical Codex (Nahrungsmittelchemikalienkodex), dritte Ausgabe, die folgenden Spezifikationen für synthetisches Magnesiumsilicat an, das bei der Nahrungsmittelverarbeitung und bei industriellen Frittiervorgängen akzeptabel ist:
Bei einer weiteren Ausführungsform handelt es sich bei dem Magnesiumsilicat um ein amorphes, synthetisches Magnesium silicat mit einem Oberflächenbereich von mindestens 300 Quadratmetern pro Gramm und bevorzugt mit einem Oberflächenbereich von ca. 400 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 700 Quadratmetern pro Gramm und noch bevorzugter einem Oberflächenbereich von ca. 400 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 600 Quadratmetern pro Gramm. Außerdem wird ein derartiges Magnesiumsilicat bevorzugt als grobe Teilchen verwendet, wobei mindestens 75 % und bevorzugt mindestens 85 % der Teilchen eine Teilchengröße aufweisen, die größer ist als 400 Maschen und wobei nicht mehr als 15 % und noch bevorzugter nicht mehr als 5 %, alles auf das Gewicht bezogen, eine Teilchengröße von mehr als 40 Maschen aufweisen. In den meisten Fällen liegt die durchschnittliche Teilchengröße des verwendeten Magnesiumsilicats in der Größenordnung von 20 – 75 Mikron, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Man sollte sich jedoch im Klaren darüber sein, dass das Magnesiumsilicat eine andere Teilchengröße aufweisen kann als die bevorzugte Größe. Beispielsweise kann das Magnesiumsilicat als fein verteiltes Pulver verwendet werden., d.h. 50 % gehen durch einen 325-Maschendraht hindurch.
Außerdem besitzt das hydratisierte Magnesiumsilicat, das einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform gemäß verwendet wird, im Allgemeinen eine Schüttdichte einer Größenordnung von 240,27 – 560,63 kg/m³ (15 – 35 lbs./cu.ft), einen pH-Wert von 7 – 10,8 (5 %ige Wassersuspension) und ein Molverhältnis von MgO zu SiO₂ von 1:1,8 bis 1:4.
Das Folgende ist eine Spezifikation und ein typischer Wert für Magnesiumsilicat, das einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform gemäß verwendet wird: TABELLE
Ein repräsentatives Beispiel eines derartigen synthetischen Magnesiumsilicats mit einem Oberflächenbereich von mindestens 300 Quadratmetern pro Gramm ist als Magnesol^® Polysorb 30/40, einem Produkt der Dallas Group of America, Inc. Liberty Corner, N.J., erhältlich und auch in der US-Patentschrift Nr. 4,681,768 beschrieben.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das Magnesiumsilicat ein amorphes, wasserhaltiges, ausgefälltes, synthetisches Magnesiumsilicat, das zum Reduzieren des pH-Werts desselben auf weniger als ca. 9,0 behandelt worden ist. Der Ausdruck "ausgefällt", wie er hier verwendet wird, bedeutet, dass das amorphe, wasserhaltige, ausgefällte synthetische Magnesiumsilicat durch Ausfällung gebildet wird, die auf den Kontakt eines Magnesiumsalzes und einer Quelle von Silicat in einem wässrigen Medium hin stattfindet.
Zum Zweck der vorliegenden Erfindung ist der pH-Wert des Magnesiumsilicats der pH-Wert des Magnesiumsilicats, wie er in einer 5 %igen Aufschlämmung des Magnesiumsilicats in Wasser gemessen wird. Der pH-Wert des behandelten Magnesiumsilicats in einer 5 %igen Aufschlämmung beträgt bevorzugt ca . 8,2 bis ca . 8,9 und noch bevorzugter ca . 8,5 bis ca. 8,8 und am bevorzugtesten ca. 8,5. Ein Beispiel eines derartigen behandelten amorphen, wasserhaltigen, ausgefällten synthetischen Magnesiumsilicats ist als Magnesol^® XL, einem Produkt der Dallas Group of America, Inc. Liberty Corner, N.J., erhältlich und auch in der US-Patentschrift Nr. 5,006,356 beschrieben.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist das Magnesiumsilicat ein Magnesiumsilicat, das einen Oberflächenbereich von ca.50 Quadratmetern pro Gramm bis ca. 150 Quadratmetern pro Gramm aufweist. Bevorzugt weist ein derartiges Magnesiumsilicat ein Molverhältnis von MgO zu SiO₂ von ca. 2:2,6 bis ca. 1:3,4 und einen pH-Wert (5 %ige Wassersuspension) von ca. 9,5 bis ca. 10,5 auf. Ein Beispiel eines derartigen Magnesiumsilicats ist als Magnesol^® HMR-LS, einem Produkt der Dallas Group of America, Inc., Liberty Corner, N.J., erhältlich.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Magnesiumsilicat in Form von Talk vorliegen.
Man sollte sich jedoch im Klaren darüber sein, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf irgendeinen Typ Magnesiumsilicat oder ein Verfahren zur Herstellung desselben beschränkt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Filterhilfsmittel, das in der ersten Platte enthalten ist, zusätzlich zu dem Magnesiumsilicat des Weiteren mindestens ein Alkalimaterial, das aus der Gruppe ausgewählt wird bestehend aus Erdalkalimetallhydroxiden, Erdalkalimetalloxiden, Alkalimetallcarbonaten, Alkalimetallbicarbonaten, Erdalkalimetallcarbonaten und Alkalimetallsilicaten.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Alkalimaterial ein Erdalkalimetallhydroxid.
Bevorzugt ist das Erdalkalimetallhydroxid Calciumhydroxid (Ca(OH)₂).
Bei einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Alkalimaterial ein Erdalkalimetalloxid. Erdalkalimetallhydroxide, die verwendet werden können, umfassen Magnesiumoxid (MgO) und Calciumoxid (CaO), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Alkalimaterial ein Alkalimetallcarbonat. Alkalimetallcarbonate, die verwendet werden können, umfassen Natriumcarbonat (Na₂CO₃) , sind jedoch nicht darauf beschränkt .
Bei einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Alkalimaterial ein Alkalimetallbicarbonat. Alkalimetallbicarbonate, die verwendet werden können, umfassen Natriumbicarbonat (NaHCO₃) und Kaliumbicarbonat (KHCO₃), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Alkalimaterial ein Erdalkalimetallcarbonat. Erdalkalimetallcarbonate, die verwendet werden können, umfassen Calciumcarbonat (CaCO₃), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Bei einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Alkalimaterial ein Alkalimetallsilicat. Alkalimetallsilicate, die verwendet werden können, umfassen Natriummetasilicat (Na₂SiO₃), sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Bei einer anderen Ausführungsform liegt das mindestens eine Alkalimaterial in einer Menge von ca. 3 Gew.-% bis ca. 35 Gew.-%, bevorzugt von ca. 5 Gew.-% bis ca. 10 Gew.-% vor, wobei der Rest aus Magnesiumsilicat, auf die beiden Komponenten bezogen, besteht.
Beispiele von Kombinationen von Magnesiumsilicat und mindestens einem Alkalimaterial sind in der US-Patentschrift Nr. 5,597,600 noch näher beschrieben.

Claims

Filter zum Entfernen unerwünschter Stoffe aus einem Fluid, mit einer Filterhülle (11), die eine erste Platte mit einem ersten Umfangsbereich und eine zweite Platte mit einem zweiten Umfangsbereich umfasst, wobei die erste Platte ein Filterkissen (12) mit einer ersten Permeabilität ist und die zweite Platte ein Filterpapier (14) mit einer zweiten Permeabilität ist, wobei die erste Permeabilität höher als die zweite Permeabilität ist, wobei ein Teil des ersten Umfangsbereichs, jedoch nicht der gesamte erste Umfangsbereich, und ein Teil des zweiten Umfangsbereichs, jedoch nicht der gesamte zweite Umfangsbereich, miteinander verschmolzen sind, wodurch nicht verschmolzene Teile des ersten und des zweiten Umfangsbereichs zurückbleiben, die in der Hülle (11) eine Öffnung (15) ergeben, und wobei das Filterkissen (12) oder das Filterpapier (14) eine Öffnung (13) für die Aufnahme von Leitungsmitteln (20) zum Leiten einer Flüssigkeit von dem Filter (10) enthält, und mit einem Abstandsgitter (18), das in der Filterhülle (11) enthalten ist und eine erste Oberfläche, die mit dem Filterkissen (12) in Kontakt ist, und eine zweite Oberfläche, die mit dem Filterpapier (14) in Kontakt ist, enthält.
Filter nach Anspruch 1, ferner mit Leitungsverbindungsmitteln, die sich von dem Abstandsgitter durch die Öffnung erstrecken, um die Leitungsmittel in der ersten Platte oder in der zweiten Platte in einer Fluidverbindung in dem Bereich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte aufzunehmen.
Filter nach Anspruch 1, ferner mit Rastmitteln, die über der Öffnung in die Hülle, die durch die nicht verschmolzenen Abschnitte der Umfangsbereiche der ersten Platte und der zweiten Platte gebildet sind, befestigt sind, um die Öffnung abzudichten.
Filter nach Anspruch 1, bei dem die erste Platte ferner ein Reinigungsmaterial enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Filterhilfsmitteln, Adsorptionsmitteln und Neutralisierungsmitteln besteht.
Filter nach Anspruch 4, bei dem das Reinigungsmaterial Magnesiumsilikat ist.
Filter nach Anspruch 5, bei dem das Magnesiumsilikat ein amorphes synthetisches Magnesiumsilikat mit einer Oberfläche von wenigstens 300 Quadratmeter pro Gramm ist.
Filter nach Anspruch 6, bei dem das Magnesiumsilikat eine Oberfläche im Bereich von etwa 400 Quadratmeter pro Gramm bis etwa 700 Quadratmeter pro Gramm besitzt.
Filter nach Anspruch 7, bei dem das Magnesiumsilikat eine Oberfläche im Bereich von etwa 400 Quadratmeter pro Gramm bis etwa 600 Quadratmeter pro Gramm besitzt.
Filter nach Anspruch 5, bei dem das Magnesiumsilikat ein amorphes, wasserhaltiges, ausgefälltes synthetisches Magnesiumsilikat ist, das so behandelt worden ist, dass sein pH-Wert auf weniger als etwa 9,0 verringert ist.
Filter nach Anspruch 5, bei dem das Magnesiumsilikat ein Magnesiumsilikat ist, das eine Oberfläche im Bereich von etwa 50 Quadratmeter pro Gramm bis etwa 150 Quadratmeter pro Gramm besitzt.