WO2010083940A1 - Verfahren zur filtration von fluiden - Google Patents

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WO2010083940A1
WO2010083940A1 PCT/EP2010/000033 EP2010000033W WO2010083940A1 WO 2010083940 A1 WO2010083940 A1 WO 2010083940A1 EP 2010000033 W EP2010000033 W EP 2010000033W WO 2010083940 A1 WO2010083940 A1 WO 2010083940A1
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filtrate
pressure
filter
unfiltrate
differential pressure
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PCT/EP2010/000033
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Ulrich Sander
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Khs Ag
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H1/00—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages
    • C12H1/02—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages combined with removal of precipitate or added materials, e.g. adsorption material
    • C12H1/06—Precipitation by physical means, e.g. by irradiation, vibrations
    • C12H1/063—Separation by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D37/00—Processes of filtration
    • B01D37/02—Precoating the filter medium; Addition of filter aids to the liquid being filtered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
    • C12H1/00—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages
    • C12H1/02—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages combined with removal of precipitate or added materials, e.g. adsorption material
    • C12H1/04—Pasteurisation, sterilisation, preservation, purification, clarification, or ageing of alcoholic beverages combined with removal of precipitate or added materials, e.g. adsorption material with the aid of ion-exchange material or inert clarification material, e.g. adsorption material

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the filtration of fluids, such as beverages such as beer or the like, according to which unfiltrate is fed with a Unfiltrat réelle a Unfiltratraum with at least one filter element therein, and then the unfiltered filtered through the filter element and as a filtrate in a transferred Filtratraum and withdrawn from this with a filtrate.
  • fluids such as beverages such as beer or the like
  • non-filtrate space and the filtrate space are realized together in a filter unit and separated from one another by a dividing wall.
  • filter candles are regularly arranged as filter elements, as the generic EP 1 250 948 B1 describes in detail.
  • filter aids such as diatomaceous earth, cellulose (see, for example, DE 198 04 882 A1), polymers, etc., a filter aid layer or a filter cake, for example on a horizontal screen, a horizontal gap filter or on vertical gap filters or the introductory already form filter cartridges or candle gap filters described.
  • the precoat layer or precoat filter layer forming as a result of the filter aids added to the unfiltered material or the filter aids to be filtered ensures that the turbid substances contained in the fluid are wholly or partly retained.
  • the beer filtration at this point is usually yeasts, protein-tannin compounds, microorganisms or protein-carbohydrate compounds.
  • the permeability of the filter cake formed from the filter aid and the turbidity changes.
  • the permeability decreases, so that a differential pressure increases as a difference between the pressure prevailing on the input side of the filter element and the output-side pressure.
  • the input side pressure is the unfiltrate pressure
  • the output side pressure is the filtrate pressure.
  • the change in the permeability of the filter cake or corresponding permeability changes is accompanied by a change in the throughput. , In either case, as filtration progresses, the pressure drop across the filter element increases between the unfiltrate pressure and the filtrate pressure as the filter cake loses its permeability more and more.
  • a method for controlling a precoat filtration is known in which the unfiltrate pressure is proportional to the reduced by a predetermined pressure pressure difference between the non-filtrate and filtrate side of the filter or to the pressure difference or is held by a gas pressure vessel.
  • the permeability of the filter cake is further reduced with increasing compression due to this effect. That is, the permeability of the filter cake is not only reduced by the fact that this is increasingly closed by the accumulation and storage of the turbid matter in terms of its pores. But this effect is exacerbated by the fact that the components forming the filter cake are often compressible and, in connection with the decrease in the permeability of the filter cake, increasing the differential pressure ensures a corresponding compression. As a result, previously permeable channels within the filter cake are additionally closed, so that as a result the differential pressure on the filter element often increases exponentially at the end of the filter cycle.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such a method and a device for the filtration of fluids so that a homogeneous structure of the filter cake and a maximum filtration time are achieved while maintaining the filtrate quality.
  • the invention proposes in a generic method for the filtration of fluids, that the unfiltrate pressure and the filtrate pressure within a given differential pressure over a be kept constant for a longer period of time.
  • This differential pressure may be set in the range of less than 10 bar (or 1 MPa). That is, the pressure difference between the unfiltrate pressure and the filtrate pressure is set to values ⁇ 10 bar.
  • EP 1 250 948 B1 In the context of the invention, so to speak, an "isobaric filtration" is made, because in contrast to the prior art according to EP 1 250 948 B1 expressly not the volume flow is kept constant, but rather the differential pressure between the unfiltrate and the filtrate (!) , In contrast, for example, EP 1 250 948 B1 prefers a quantitative regulation of the filtrate effluent in such a way that the ratio of the unfiltrate stream to the filtrate stream is set. This is not what it is according to the invention.
  • the constant differential pressure between the unfiltrate pressure and the filtrate pressure ensures that the filter cake initially has a homogeneous structure.
  • the compression of the introduced filter cake is constant over a longer period of time.
  • the invention does not necessarily resort to introduced into the unfiltered filter aid. But the filter cake can basically be constructed by filtered out of the unfiltered components. As a rule, however, there is a precoat filtration taking recourse to the already mentioned filter aids such as kieselguhr, cellulose, polymers, etc. instead.
  • the differential pressure set across the entire filtration cycle ensures that the components constituting the filter cake (turbidity and / or filter aids) ultimately do not experience the constantly increasing compression observed in the prior art. That is, the filter cake builds up under constant compressible forces, whereby a homogeneous layer structure is ensured.
  • the set differential pressure can be kept constant at least over 70% to 80% of the filtration cycle, depending on the filter properties or the permissible minimum flow rates 85% to 90% can be achieved or economically may still be useful.
  • differential pressure is usually set in response to an on the filter element unfiltrate side forming precoat. That is, depending on the filter aid usually used and its properties of the differential pressure within the previously specified limits (0 to about 10 bar) adapted to the precoat or the material of the filter aid.
  • the filtrate is completely or partially recycled, depending on its remaining turbidity after passing through the filter element in the Unfiltratraum.
  • the filtrate is discharged on the one hand in the Unfiltratraum and on the other hand via a metering valve for further use.
  • the further use usually means the immediate bottling, when it comes to the filtration of beer in the present case.
  • the decision as to how large the proportion of the filtrate returned to the unfiltrate compartment is or will depend on the remaining turbidity of the filtrate.
  • the turbidity of the filtrate can be measured, for example, optically, with the aid of a so-called scattered light measurement. With the help of this scattered light measurement can ultimately the number of turbidity in the filtrate on the basis of this backscattered light intensity can be estimated, as described in DE 197 51 180 C1 or DD 276 239 A1. This results in derived turbidity values, which serve to control the metering valve in a Filtratab effet.
  • the metering valve takes into account the amount of unfiltrate fed on the input side. That is, the metering valve is adjusted not only as a function of the remaining turbidity or the turbidity values derived therefrom in the filtrate, but also taking into account the amount of unfiltrate present at the inlet or supplied.
  • the invention also provides a device for the filtration of fluids, which advantageously serves to carry out the method described and is described in claim 8. Advantageous embodiments of this device are the subject of claims 9 et seq ..
  • Fig. 1 shows the device according to the invention schematically
  • FIG. 2A and 2B show a comparison of the pressure profile and the volume flow taking into account the constant differential pressure set according to the invention (FIG. 2A) in comparison with the constant-flow filtration, as is traced in the prior art (FIG. 2B).
  • Fig. 1 an apparatus for the filtration of fluids is shown.
  • the fluids are beer, which is supplied to the device via a non-filtrate feed line 1.
  • the liberated from turbid beer leaves the filtrate as a filtrate via a Filtratabtechnisch 2.
  • For this metering valve 3 is controlled by a volume meter 4 in the Unfiltratzutechnisch 1, which is indicated by an associated connecting line 5.
  • a filter unit 6 which is not limited to a rotationally symmetrical filter boiler 6.
  • This filter unit or the filter vessel 6 is subdivided into a non-filtrate space 6a and a filtrate space 6b separated therefrom.
  • a partition 7 For the separation between the Unfiltratraum 6a and the filtrate 6b provides a partition 7.
  • a plurality of filter elements 8 are attached hanging in the exemplary embodiment, which are filter cartridges.
  • the filter elements or filter candles 8 extend into the unfiltered space 6a and serve to form a precoat layer or subsequently the filter cake on its outer wall.
  • the interior of the filter elements or filter candles 8 is connected to the filtrate 6b, because the passing through the precoat unfiltrate is present after its filtration as filtrate.
  • filter elements 8 are also used on horizontal sieves, horizontal gap filter or the like alternatively. Also other vertical gap filters than the filter cartridges shown in the example are conceivable and are encompassed by the spirit of the invention.
  • the unfiltered material fed via the unfiltrate feed line 1 (beer in the example case) is transferred by means of a pump 9 via an unfiltrate line 10 into the filter unit or fed to the filter vessel 6 and here to the unfiltrate space 6a. Thereafter, the unfiltered material passes through the one or more filter elements 8 or a precoat layer forming there.
  • the filtrate formed in this way passes into the filtrate space 6b and is discharged therefrom from the filter unit 6 via a filtrate line 11 connected to the filtrate space 6b.
  • a pressure transmitter 12, 13 is assigned to both the non-filtrate space 6a and the filtrate space 6b.
  • the pressure in the interior of the unfiltrate 6a is measured, the so-called unfiltered pressure Pi.
  • the pressure transducer 13 detects the other hand, the pressure in the filtrate 6b, the filtrate P 2 .
  • Both pressure transmitters 12, 13 are connected to a differential pressure measuring element 14, which detects the differential pressure .DELTA.P between the unfiltrate pressure Pi and the filtrate pressure P 2 .
  • differential pressure measuring member 14 is connected via a connecting line 15 to the pump 9 for conveying the unfiltered or these
  • a turbidity meter 16 which is provided on the output side of the filtrate 6b in the filtrate 11 and ultimately has a connection to the filtrate 6b.
  • this turbidity meter 16 for example, the number of turbid substances in the filtrate is measured optically on the output side of the filtrate space 6b.
  • the filtrate is completely recycled to the unfiltrate space 6a.
  • the filtrate line 11 is connected to the inlet of the unfiltrate line 10, so that the unfiltrate line 10 and the filtrate line 11 form a closed loop line 10, 11.
  • the Unfiltratzutechnisch 1 is connected on the input side to the ring line 10, 11, while the Filtratab effet 2 output side is connected to the ring line 10, 11.
  • a possible differential pressure between the unfiltered pressure Pi and the filtrate pressure P 2 is first of all determined with the aid of the pressure gauges 12 and 13 and the differential pressure measuring device 14.
  • the metering valve 3 can also be given a corresponding setting.
  • a control unit which actuates the pump 9, which evaluates the differential pressure values of the differential pressure measuring element 14, and also provides for the control of the metering valve 3.
  • the control unit naturally takes the volumetric measured values of the volumetric measuring device 4 into consideration and takes them into consideration when activating the dosing valve 3 as well as turbidity measured values of the turbidity meter 16.
  • control unit also ensures that a filter aid via a filter aid tank 17 and a local pump 18 of the unfiltered 10 is metered.
  • control unit also ensures that the differential pressure .DELTA.P is adjusted accordingly as a function of the filter aid stored in the filter aid tank 17. This may be done on the basis of previously established test values.
  • the differential pressure in diatomaceous earth as a filter aid is different than when, for example, cellulose is used.
  • the metering valve 3 is adjusted overall not only as a function of turbidity measurement values of the turbidity meter 16, but also taking into account the volume readings of the volumetric meter 4 in the unfiltrate feed line 1.
  • the differential pressure ⁇ P set in the specified range of variance always ensures that the filter cake is built up homogeneously , the filtrate has a consistent quality throughout the filtration cycle and finally the filtration cycle has a maximum duration. This will be clear again with reference to FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 2A initially shows the procedure according to the invention with a constant differential pressure ⁇ P.

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Filtration von Fluiden. Dabei geht es beispielsweise um die Filtration von Getränken wie Bier oder dergleichen. Im Rahmen der Erfindung wird Unfiltrat mit einem Unfiltratdruck (P1) einem Unfiltratraum (6a) mit wenigstens einem darin befindlichen Filterelement (8) zugeführt. In dem Unfiltratraum (6a) wird das Unfiltrat durch das Filterelement (8) gefiltert sowie also Filtrat in einem Filtratdruck (P2) abgezogen. Erfindungsgemäss werden nun der Unfiltratdruck (P1) und der Filtratdruck (P2) im Rahmen eines vorgegebenen Differenzdruckes (P) über längere Zeit konstant gehalten.

Description

VERFAHREN ZUR FILTRATION VON FLUIDEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden, beispielsweise von Getränken wie Bier oder dergleichen, wonach Unfiltrat mit einem Unfiltratdruck einem Unfiltratraum mit wenigstens einem darin befindlichen Filterelement zugeführt wird, und wonach das Unfiltrat durch das Filterelement gefiltert sowie als Filtrat in einen angeschlossenen Filtratraum überführt und aus diesem mit einem Filtratdruck abgezogen wird.
In der Regel sind der Unfiltratraum und der Filtratraum gemeinsam in einer Filtereinheit realisiert und durch eine Trennwand voneinander separiert. An dieser Trennwand sind regelmäßig hängend sogenannte Filterkerzen als Filterelemente angeordnet, wie dies die gattungsbildende EP 1 250 948 B1 im Detail beschreibt.
Fluide im Allgemeinen und Getränke wie Bier im Speziellen weisen oftmals darin suspendierte Trübstoffe auf, die meistens im Rahmen einer sogenannten Anschwemmfiltration herausgefiltert werden. Dabei wird regelmäßig mit sogenannten Filterhilfsmitteln wie Kieselgur, Zellulose (vgl. beispielsweise DE 198 04 882 A1), Polymeren usw. gearbeitet, die eine Filterhilfsschicht bzw. einen Filterkuchen, beispielsweise auf einem Horizontalsieb, einem Horizontalspaltfilter oder auch auf Vertikalspaltfiltern bzw. den einleitend bereits beschriebenen Filterkerzen oder Kerzenspaltfiltern bilden. Die sich infolge der dem Unfiltrat oder dem zu filtrierenden Fluid zugegebenen Filterhilfsmitteln bildende Anschwemmschicht bzw. Anschwemmfilterschicht sorgt bei der anschließenden Druckfiltration dafür, dass die im Fluid enthaltenen Trübstoffe ganz oder teilweise zurückgehalten werden. Bei der Bierfiltration handelt es sich an dieser Stelle in der Regel um Hefen, Protein-Gerbstoffverbindungen, Mikroorganismen oder auch Protein-Kohlenhydratverbindungen.
Während des beschriebenen Filtrationsvorganges verändert sich die Durchlässigkeit des aus dem Filterhilfsmittel und den Trübstoffen gebildeten Filterkuchens. Meistens geht die Durchlässigkeit zurück, so dass ein Differenzdruck als Unterschied zwischen dem eingangsseitig des Filterelementes herrschenden Druck und dem ausgangsseitigen Druck ansteigt. Bei dem eingangsseitigen Druck handelt es sich um den Unfiltratdruck, während der ausgangsseitige Druck der Filtratdruck ist. Mit der Änderung der Durchlässigkeit des Filterkuchens bzw. entsprechenden Permeabilitätsänderungen geht eine Änderung des Durchsatzes einher. . In jedem Fall steigt mit fortschreitender Filtration der Druckabfall an dem Filterelement zwischen dem Unfiltratdruck und dem Filtratdruck, weil der Filterkuchen seine Durchlässigkeit mehr und mehr verliert.
Aus der CH 604 836 ist ein Verfahren zu Steuerung einer Anschwemmfiltration bekannt, bei welchem der Unfiltratdruck proportional zur der um einen vorbestimmten Druck verminderte Druckdifferenz zwischen Unfiltrat- und Filtratseite des Filters oder zur Druckdifferenz ist bzw. mittels eines Gasdruckbehälters gehalten wird.
Da der Filterkuchen insgesamt, also das oder die Filterhilfsmittel und/oder die Trübstoffe über eine gewisse physikalische Kompressibilität verfügen, wird die Durchlässigkeit des Filterkuchens mit zunehmender Komprimierung durch diesen Effekt weiter verringert. Das heißt, die Durchlässigkeit des Filterkuchens sinkt nicht nur dadurch, dass dieser durch die An- und Einlagerung der Trübstoffe hinsichtlich seiner Poren zunehmend verschlossen wird. Sondern dieser Effekt wird noch dadurch verstärkt, dass die den Filterkuchen bildenden Bestandteile oftmals kompressibel sind und der im Zusammenhang mit der Abnahme der Durchlässigkeit des Filterkuchens ansteigende Differenzdruck für eine entsprechende Kompression sorgt. Dadurch werden ergänzend ehemals noch durchlässige Kanäle innerhalb des Filterkuchens geschlossen, so dass im Ergebnis der Differenzdruck an dem Filterelement oftmals exponentiell zum Ende des Filterzyklus ansteigt.
Als Folge hiervon wird das Ende des Filtrationszyklus schneller als eigentlich erforderlich erreicht und erfolgt die Filtration insgesamt nicht gleichmäßig, weil der Filterkuchenaufbau als nicht durchweg homogen anzusehen ist.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden so weiter zu entwickeln, dass ein homogener Aufbau des Filterkuchens und eine maximale Filtrationszeit bei gleichbleibender Filtratqualität erreicht wird.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Filtration von Fluiden vor, dass der Unfiltratdruck und der Filtratdruck im Rahmen eines vorgegebenen Differenzdruckes über einen längeren Zeitraum konstant gehalten werden. Dieser Differenzdruck mag im Bereich von weniger als 10 bar (bzw. 1 MPa) vorgegeben werden. Das heißt, die Druckdifferenz zwischen dem Unfiltratdruck und dem Filtratdruck wird auf Werte < 10 bar eingestellt.
Im Rahmen der Erfindung wird also gleichsam eine "isobare Filtration" vorgenommen, weil im Gegensatz zum Stand der Technik nach der EP 1 250 948 B1 ausdrücklich nicht der Volumenstrom insgesamt konstant gehalten wird, sondern vielmehr der Differenzdruck zwischen dem Unfiltratdruck und dem Filtratdruck (!). Demgegenüber präferiert beispielsweise die EP 1 250 948 B1 eine mengenmäßige Regulierung des Filtratablaufs dergestalt, dass das Verhältnis des Unfiltratstroms zum Filtratstrom eingestellt wird. Hierauf kommt es erfindungsgemäß gerade nicht an.
Vielmehr sorgt der konstant gehaltene Differenzdruck zwischen dem Unfiltratdruck und dem Filtratdruck dafür, dass zunächst einmal der Filterkuchen über einen homogenen Aufbau verfügt. Die Komprimierung des eingebrachten Filterkuchens ist über einen längeren Zeitraum konstant. Dabei greift die Erfindung nicht notwendigerweise auf in das Unfiltrat eingebrachte Filterhilfsmittel zurück. Sondern der Filterkuchen kann grundsätzlich auch durch aus dem Unfiltrat herausgefilterte Bestandteile aufgebaut werden. In der Regel findet jedoch eine Anschwemmfiltration unter Rückgriff auf die bereits angesprochenen Filterhilfsmittel wie beispielsweise Kieselgur, Zellulose, Polymere usw. statt.
Dabei sorgt der über den gesamten Filtrationszyklus gleich eingestellte Differenzdruck dafür, dass die den Filterkuchen aufbauenden Bestandteile (Trübstoffe und/oder Filterhilfsmittel) letztlich nicht die beim Stand der Technik beobachtete ständig ansteigende Kompression erfahren. Das heißt, der Filterkuchen baut sich unter gleichbleibenden kompressiblen Kräften auf, wodurch ein homogener Schichtaufbau gewährleistet ist.
Als weitere Folge dieses homogenen Aufbaus und des allenfalls geringen Differenzdruckes zwischen dem Unfiltratdruck und dem Filtratdruck besteht erfindungsgemäß nicht mehr die Gefahr, dass sich innerhalb des Filterkuchens Durchbrüche bilden, durch welche Unfiltrat unmittelbar in den Filtratraum ohne Filtervorgang gelangt. Das hat zur Folge, dass die Filtriereigenschaften des sich erfindungsgemäß bildenden Filterkuchens über den gesamten Filtrationszyklus gleich bleiben, also mit einer gleichen Qualität des Filtrates zu rechnen ist. Schließlich sorgen die erfindungsgemäßen Maßnahmen zusammenfassend dafür, dass der Filtrationszyklus maximal ausgeschöpft wird. Denn üblicherweise wird der Volumenstrom des Unfiltrats bei gleichbleibendem Differenzdruck in Abhängigkeit vom Anwachsen der Anschwemmschicht reduziert. Dies geschieht meistens so lange, bis der Volumenstrom des zugeführten Unfiltrats in etwa dem Volumenstrom des abgeführten Filtrats entspricht. Dann sind oftmals anlagenbedingte Grenzwerte und ein minimaler Produktvolumenstrom bzw. ein minimaler Volumenstrom des Unfiltrats erreicht, was das Ende des Filtrationsprozesses markiert. - Jedenfalls wird der Filtrationszyklus maximal ausgedehnt, so dass insgesamt die Wartungskosten zusätzlich verringert sind, und zwar bei gleichbleibender Qualität des Filtrats. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Dabei kann der eingestellte Differenzdruck mindestens über 70% bis 80% des Filtrationszyklus konstant gehalten werden, wobei abhängig von den Filtereigenschaften oder den zulässigen minimalen Volumenströmen 85% bis 90% erreicht werden bzw. wirtschaftlich noch sinnvoll sein können.
Nach vorteilhafter Ausgestaltung wird der Differenzdruck meistens in Abhängigkeit einer sich auf dem Filterelement unfiltratseitig bildenden Anschwemmschicht eingestellt. Das heißt, je nach üblicherweise eingesetztem Filterhilfsmittel und dessen Eigenschaften wird der Differenzdruck innerhalb der zuvor vorgegebenen Grenzen (0 bis ca. 10 bar) an die Anschwemmschicht bzw. das Material des Filterhilfsmittels angepasst.
Darüber hinaus hat es sich bewährt, wenn das Filtrat je nach seiner verbliebenen Trübung nach Passieren des Filterelementes in den Unfiltratraum ganz oder teilweise rückgeführt wird. Bei einer teilweisen Rückführung wird das Filtrat einerseits in den Unfiltratraum und andererseits über ein Dosierventil zur weiteren Verwendung abgeführt. Die weitere Verwendung meint in der Regel die unmittelbare Abfüllung in Flaschen, wenn es vorliegend um die Filtration von Bier geht.
Die Entscheidung, wie groß der Anteil des in den Unfiltratraum rückgeführten Filtrates ist oder eingestellt wird, hängt von der restlichen Trübung des Filtrates ab. Die Trübung des Filtrates lässt sich beispielsweise optisch messen, und zwar mit Hilfe einer sogenannten Streulichtmessung. Mit Hilfe dieser Streulichtmessung kann letztlich die Anzahl der Trübstoffe im Filtrat anhand der von diese rückgestreuten Lichtintensität abgeschätzt werden, wie dies die DE 197 51 180 C1 oder auch die DD 276 239 A1 beschreibt. Daraus resultieren abgeleitete Trübungswerte, die zur Ansteuerung des Dosierventils in einer Filtratableitung dienen. Je nach Stellung des Dosierventils wird mehr oder weniger Filtrat über die Filtratableitung zur weiteren Verwendung abgeführt, im Beispielfall der Bierfiltration der unmittelbaren Abfüllung in beispielsweise Flaschen zugeführt. Das alles geschieht in Abhängigkeit der Trübung des Filtrats bzw. der daraus abgeleiteten Trübungswerte.
Darüber hinaus berücksichtigt das Dosierventil die Menge an eingangsseitig zugeführtem Unfiltrat. Das heißt, das Dosierventil wird nicht nur in Abhängigkeit der verbliebenen Trübung bzw. der daraus abgeleiteten Trübungswerte im Filtrat eingestellt, sondern auch unter Berücksichtigung der am Eingang vorhandenen bzw. zugeführten Menge an Unfiltrat. Je größer die Menge bzw. das Volumen an Unfiltrat am Eingang ist, umso mehr Filtrat muss regelmäßig über die Filtratableitung und das in der Filtratableitung vorhandene Dosierventil abgeführt werden, da ansonsten eine Diskrepanz zwischen dem zugeführten und abgeführten Volumenstrom zu beobachten ist, die zu einem möglicherweise nicht vertretbaren Druckanstieg des Filtrats führt. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden, die vorteilhaft zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens dient und im Anspruch 8 beschrieben wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 9 ff..
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch und
Fig. 2A und 2B eine Gegenüberstellung des Druckverlaufes und des VoIu- menstroms unter Berücksichtigung des erfindungsgemäß eingestellten konstanten Differenzdruckes (Fig. 2A) im Vergleich zur Filtration mit konstantem Durchfluss, wie sie im Stand der Technik verfolgt wird (Fig. 2B).
In der Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Filtration von Fluiden dargestellt. Bei den Fluiden handelt es sich im Beispielfall um Bier, welches über eine Unfiltratzuleitung 1 der Vorrichtung zugeführt wird. Das von Trübstoffen befreite Bier verlässt als Filtrat die Vorrichtung über eine Filtratableitung 2. Hierfür sorgt unter anderem ein Dosierventil 3 in der Filtratableitung 2. Denn dieses Dosierventil 3 wird durch ein Volumenmessgerät 4 in der Unfiltratzuleitung 1 angesteuert, was durch eine zugehörige Verbindungsleitung 5 angedeutet wird.
Zum grundsätzlichen Aufbau der Vorrichtung gehört eine Filtereinheit 6, bei welcher es sich nicht einschränkend um einen rotationssymmetrisch aufgebauten Filterkessel 6 handelt. Diese Filtereinheit bzw. der Filterkessel 6 ist in einen Unfiltratraum 6a und einen hiervon getrennten Filtratraum 6b unterteilt. Für die Trennung zwischen dem Unfiltratraum 6a und dem Filtratraum 6b sorgt eine Trennwand 7. An dieser Trennwand 7 sind im Ausführungsbeispiel hängend mehrere Filterelemente 8 angebracht, bei denen es sich um Filterkerzen handelt.
Die Filterelemente bzw. Filterkerzen 8 reichen in den Unfiltratraum 6a hinein und dienen dazu, dass sich auf ihrer Außenwand eine Anschwemmschicht bzw. daran anschließend der Filterkuchen bildet. Das Innere der Filterelemente bzw. Filterkerzen 8 ist mit dem Filtratraum 6b verbunden, weil das durch die Anschwemmschicht passierende Unfiltrat nach seiner Filterung als Filtrat vorliegt. - Selbstverständlich kann anstelle der dargestellten und als Filterkerzen ausgeführten Filterelemente 8 auch auf Horizontalsiebe, Horizontalspaltfilter oder dergleichen alternativ zurückgegriffen werden. Auch andere Vertikalspaltfilter als die im Beispiel gezeigten Filterkerzen sind denkbar und werden vom Erfindungsgedanken umfasst.
Das über die Unfiltratzuleitung 1 zugeführte Unfiltrat (Bier im Beispielfall) wird mit Hilfe einer Pumpe 9 über eine Unfiltratleitung 10 in die Filtereinheit überführt bzw. dem Filterkessel 6 und hier dem Unfiltratraum 6a zugeführt. Danach passiert das Unfiltrat das eine bzw. die mehreren Filterelemente 8 respektive eine dort sich bildende Anschwemmschicht. Das auf diese Weise gebildete Filtrat gelangt in den Filtratraum 6b und wird von dort aus über eine an den Filtratraum 6b angeschlossene Filtratleitung 11 von der Filtereinheit 6 abgeführt. Erfindungsgemäß sind nun sowohl dem Unfiltratraum 6a als auch dem Filtratraum 6b jeweils ein Druckmessgeber 12, 13 zugeordnet. Mit Hilfe des Druckmessgebers 12 wird der Druck im Innern des Unfiltratraums 6a gemessen, der sogenannte Unfiltratdruck Pi. Der Druckmessgeber 13 erfasst demgegenüber den Druck in dem Filtratraum 6b, den Filtratdruck P2. Beide Druckmessgeber 12, 13 sind an ein Differenzdruckmessglied 14 angeschlossen, welches den Differenzdruck ΔP zwischen dem Unfiltratdruck Pi und dem Filtratdruck P2 erfasst. Der Differenzdruck wird bestimmt von dem Filterkuchenaufbau und der Überströmgeschwindigkeit. ΛP = P1 - P2.
Man erkennt, dass das Differenzdruckmessglied 14 über eine Verbindungsleitung 15 an die Pumpe 9 zur Förderung des Unfiltrats angeschlossen ist bzw. diese
Pumpe 9 beaufschlagt. Je nach dem gemessenen Differenzdruck ΔP bzw. entsprechend den vom Differenzdruckmessglied 14 ermittelten Messwerten für den
Differenzdruck ΔP zwischen dem Unfiltratdruck Pi und dem Filtratdruck P2 wird die betreffende Pumpe 9 in der Unfiltratleitung 10 entsprechend angesteuert, und zwar dergestalt, dass der Differenzdruck ΔP im Beispielfall Werte < 10 bar annimmt. Das geschieht im Zuge einer Regelung.
Zum weiteren Aufbau gehört noch ein Trübungsmessgerät 16, welches aus- gangsseitig des Filtratraumes 6b in der Filtratleitung 11 vorgesehen ist und letztlich über einen Anschluss an den Filtratraum 6b verfügt. Mit Hilfe dieses Trübungsmessgerätes 16 wird beispielsweise optisch die Anzahl der Trübstoffe in dem Filtrat ausgangsseitig des Filtratraumes 6b gemessen.
Übersteigt die Trübe bzw. Trübung einen bestimmten vorgegebenen Wert, so wird das Filtrat beispielsweise vollständig in den Unfiltratraum 6a rückgeführt. Das erreicht die Erfindung dadurch, dass die Filtratleitung 11 an den Eingang der Unfiltratleitung 10 angeschlossen ist, so dass die Unfiltratleitung 10 und die Filtratleitung 11 eine geschlossene Ringleitung 10, 11 bilden. Dabei ist die Unfiltratzuleitung 1 eingangsseitig an die Ringleitung 10, 11 angeschlossen, während die Filtratableitung 2 ausgangsseitig an die Ringleitung 10, 11 angeschlossen ist.
Je nach dem, wie viel das Dosierventil 3 in der Filtratableitung 2 geöffnet ist, wird ein mehr oder minder großer Teil des Filtrates nicht in die Unfiltratleitung 10 und damit den Unfiltratraum 6a zurückgeführt, sondern ausgangsseitig über die
Filtratableitung 2 abgezogen. Die Einstellung des Dosierventils 3 wird dabei in
Abhängigkeit der Trübungsmesswerte des Trübungsmessgerätes 16 vorgenommen. Je größer die Trübung des Filtrats desto höher ist der Anteil des in den Unfiltratraum 6a rückgeführten Filtrats.
Insgesamt wird mit Hilfe der Druckmessgeräte 12 und 13 sowie des Differenz- druckmessgerätes 14 zunächst einmal ein etwaiger Differenzdruck zwischen dem Unfiltratdruck Pi und dem Filtratdruck P2 ermittelt. Überschreitet der Differenzdruck ΔP die im Beispielfall vorgegebene Grenze (< 10 bar), so wird die Pumpe 9 in der Unfiltratleitung 10 im Wesentlichen so eingestellt, dass der Differenzdruck ΔP innerhalb der angegebenen Grenze (wieder) liegt. Gegebenenfalls kann auch das Dosierventil 3 eine entsprechende Einstellung erfahren.
Hierfür mag insgesamt eine nicht dargestellte Steuereinheit sorgen, die die Pumpe 9 ansteuert, die Differenzdruckwerte des Differenzdruckmessgliedes 14 auswertet, sowie ebenfalls für die Ansteuerung des Dosierventils 3 sorgt. Außerdem nimmt die Steuereinheit selbstverständlich die Volumenmesswerte des Volumenmessgerätes 4 mit auf und berücksichtigt diese bei der Ansteuerung des Dosierventils 3 ebenso, wie Trübungsmesswerte des Trübungsmessgerätes 16.
Schließlich sorgt die Steuereinheit auch dafür, dass ein Filterhilfsmittel über einen Filterhilfsmitteltank 17 und eine dortige Pumpe 18 der Unfiltratleitung 10 zudosiert wird. Dabei stellt die Steuereinheit zudem sicher, dass der Differenzdruck ΔP in Abhängigkeit des im Filterhilfsmitteltank 17 bevorrateten Filterhilfsmittels entsprechend eingestellt wird. Das mag anhand von zuvor praktisch ermittelten Erprobungswerten erfolgen. So ist es denkbar, dass beispielsweise der Differenzdruck bei Kieselgur als Filterhilfsmittel ein anderer ist, als wenn beispielsweise Zellulose eingesetzt wird.
Dabei wird das Dosierventil 3 insgesamt nicht nur in Abhängigkeit von Trübungsmesswerten des Trübungsmessgerätes 16 eingestellt, sondern auch unter Berücksichtigung der Volumenmesswerte des Volumenmessgerätes 4 in der Unfiltratzuleitung 1. Immer gewährleistet der im angegebenen Bereich der Varianz erfindungsgemäß eingestellte Differenzdruck ΔP, dass der Filterkuchen homogen aufgebaut wird, das Filtrat über den gesamten Filtrationszyklus eine gleichbleibende Qualität aufweist und schließlich der Filtrationszyklus eine maximale Dauer besitzt. Das wird noch einmal anhand der Fig. 2A und 2B deutlich. Dort ist in der Fig. 2A zunächst die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit konstantem Differenzdruck ΔP dargestellt.
Um diesen konstanten Differenzdruck ΔP bei wachsendem Filterkuchen beizubehalten, muss zwangsläufig der Volumenstrom durch die Pumpe 9 reduziert werden. Das drückt die Kurve V über der Zeit t aus. In der Fig. 2A ist dann noch die Filterleistung F dargestellt, die mit der Zeit t abnimmt. Im Gegensatz dazu wird beim Stand der Technik mit gleich bleibendem Volumen V gearbeitet, welches von der Pumpe 9 eine Förderung erfährt. Das zeigt die Fig. 2B. Als Folge hiervon steigt der Differenzdruck ΔP über die Zeit t an mit den einleitend bereits beschriebenen negativen Folgen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Anschwemmfiltration von Fluiden, beispielsweise von Getränken wie Bier oder dergleichen, wonach Unfiltrat mit einem Unfiltratdruck (Pi) einem Unfiltratraum (6a) mit wenigstens einem darin befindlichen
Filterelement (8) zugeführt wird, [Seite 3, Zeile 14-16] und weiterhin mindestens zeitweise mindestens ein Filterhilfsmittel zugeführt wird, und wonach das Unfiltrat durch das Filterelement (8) gefiltert sowie als Filtrat in einen angeschlossenen Filtratraum (6b) überführt und aus diesem mit einem Filtratdruck (P2) abgezogen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
[Seite 8, Zeile 17-26 und Fig. 2A] ein vorgegebener Differenzdruck (ΔP) aus Unfiltratdruck (P1) und Filtratdruck (P2) über [ehemaliger Anspruch 3] mindestens 70% bis 80% eines Filtrationszyklus konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzdruck (ΔP) in Abhängigkeit einer sich auf dem Filterelement (8) unfiltratseitig bildenden Anschwemmschicht eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eingestellte Differenzdruck (ΔP) mindestens 85% bis 90% des Filtrationszyklus konstant gehalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtrat je nach seiner verbliebenen Trübung in den Unfiltratraum (6a) rückgeführt oder über ein Dosierventil (3) zur weiteren Verwendung abgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trübung des Filtrats beispielsweise optisch gemessen wird, wobei hieraus abgeleitete Trü- bungswerte zur Ansteuerung des Dosierventils (3) dienen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichbleibendem Differenzdruck (ΔP) der Volumenstrom des Unfiltrats in Abhängigkeit vom Anwachsen der Anschwemmschicht reduziert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Unfiltrat ein Filterhilfsmittel zugemischt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017220403A1 (de) * 2016-06-20 2017-12-28 Krones Ag Filterverfahren, filterhilfsmittel und filter
WO2018130373A1 (de) * 2017-01-13 2018-07-19 Kaspar Schulz Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt E.K. Verfahren und vorrichtung zur anschwemmfiltration eines unfiltrats

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE974446C (de) * 1952-10-29 1960-12-29 Schenk Filterbau Gmbh Einrichtung zur Fluessigkeitsfiltration unter Zusatz von Filterhilfsmitteln
GB1324572A (en) * 1971-03-31 1973-07-25 Magyar Tudomanyos Akademia Ban Precoat filtration process
US3869389A (en) * 1970-02-13 1975-03-04 Vogelsbusch Ges M B H Process and apparatus for filtering suspensions
CH604836A5 (de) 1976-07-16 1978-09-15 Filtrox Maschinenbau Ag
DE2940390A1 (de) * 1978-10-13 1980-04-30 Takeda Chemical Industries Ltd Filterhilfsmittel
US4457900A (en) * 1982-04-30 1984-07-03 Akzona Incorporated Silicic acid for the filtration of beverages, particularly beer
DD276239A1 (de) 1988-10-17 1990-02-21 Wtoez Brau & Malzind Verfahren zur produktabhaengigen automatischen dosierung der filterhilfsmittelmenge und -zusammensetzung bei der anschwemmfiltration
DE19751180C1 (de) 1997-11-19 1999-02-18 Schenk Filterbau Gmbh Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung von Filtrationsprozessen in der Fest-Flüssig-Trennung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19804882A1 (de) 1998-02-09 1999-08-12 Herzog Stefan Filterhilfsmittel
EP1250948B1 (de) 2001-03-21 2004-06-09 Anton Steinecker Maschinenfabrik GmbH Anschwemmfilter

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3844940A (en) * 1973-04-26 1974-10-29 Kopf D Systems System for measuring ultrafiltration rate
JPS63158112A (ja) * 1986-12-23 1988-07-01 Fine Fuiirudo Kk 濾過装置の流量制御方式

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE974446C (de) * 1952-10-29 1960-12-29 Schenk Filterbau Gmbh Einrichtung zur Fluessigkeitsfiltration unter Zusatz von Filterhilfsmitteln
US3869389A (en) * 1970-02-13 1975-03-04 Vogelsbusch Ges M B H Process and apparatus for filtering suspensions
GB1324572A (en) * 1971-03-31 1973-07-25 Magyar Tudomanyos Akademia Ban Precoat filtration process
CH604836A5 (de) 1976-07-16 1978-09-15 Filtrox Maschinenbau Ag
DE2940390A1 (de) * 1978-10-13 1980-04-30 Takeda Chemical Industries Ltd Filterhilfsmittel
US4457900A (en) * 1982-04-30 1984-07-03 Akzona Incorporated Silicic acid for the filtration of beverages, particularly beer
DD276239A1 (de) 1988-10-17 1990-02-21 Wtoez Brau & Malzind Verfahren zur produktabhaengigen automatischen dosierung der filterhilfsmittelmenge und -zusammensetzung bei der anschwemmfiltration
DE19751180C1 (de) 1997-11-19 1999-02-18 Schenk Filterbau Gmbh Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung von Filtrationsprozessen in der Fest-Flüssig-Trennung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19804882A1 (de) 1998-02-09 1999-08-12 Herzog Stefan Filterhilfsmittel
EP1250948B1 (de) 2001-03-21 2004-06-09 Anton Steinecker Maschinenfabrik GmbH Anschwemmfilter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017220403A1 (de) * 2016-06-20 2017-12-28 Krones Ag Filterverfahren, filterhilfsmittel und filter
CN109562309A (zh) * 2016-06-20 2019-04-02 克朗斯股份公司 过滤方法、助滤剂和过滤器
CN109562309B (zh) * 2016-06-20 2021-11-19 克朗斯股份公司 过滤方法、助滤剂和过滤器
WO2018130373A1 (de) * 2017-01-13 2018-07-19 Kaspar Schulz Brauereimaschinenfabrik & Apparatebauanstalt E.K. Verfahren und vorrichtung zur anschwemmfiltration eines unfiltrats

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