DE2427053A1

DE2427053A1 - Vorrichtung zum filtern von viskosem material

Info

Publication number: DE2427053A1
Application number: DE19742427053
Authority: DE
Inventors: John Alfred Hornby
Original assignee: HUNTINGDON Ltd JAHN
Current assignee: HUNTINGDON Ltd JAHN
Priority date: 1973-06-06
Filing date: 1974-06-05
Publication date: 1975-01-02
Also published as: IT1013832B; DK303774A

Description

VORRICHTUNG ZUM FILTERN VON VISKOSEM MATERIAL Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern viskosen Materials. Die Erfindung ist insbesondere für das Filtern von viskosem Material für Süßwaren anwendbar, aber sie kann ebenso für das Filtern einer großen Vielzahl von viskosen Materialien verwendet werden, wie z.B. von Farben, Ölen, Tinten usw.
Bei der Herstellung des Materials für Süßwaren kann es notwendig sein, viskose Materialien, wie z.B. Schokolade oder Füllmasse, zu filtern, und es kann notwendig sein, die Materialien im warmen Zustand zu halten, damit sie für das Filtern ausreichend fließfähig sind. Es war allgemein üblich, solche Materialien in einen großen offenen Behälter zu gießen und unter der Wirkung der Schwerkraft durch ein Filternetz fließen zu lassen. Bei diesem Verfahren ist es schwierig , eine Verunreinigung des Materials zu vermeiden, während es sich in dem Filtergefäß befindet , und weiter verläuft das Filtern nicht so schnell, wie es wünschenswert ist, wenn viskoses Material für Süßwaren verwendet wird.
Die bisherigen Versuche , das viskose Material für Süßwaren in einem geschlossenen System unter kontinuierlichem Pumpen zu filtern, waren mit Problemen verbunden. Beim Pumpen von viskosen Materialien wie z.B. Schokolade,durch ein ausreichend feines Sieb, von etwa 20 mesh" mit einer brauchbaren Durchflußgeschwindigkeit erzeugt der Druck, der zum Fördern des Produktes durch das Sieb angewendet wird, einen sehr starken Rückdruck in dem System und verursacht zahlreiche Probleme. Wenn dagegen der Durchsatz verringert wird, um den Druck zu verringern, dann wird dieser Durchsatz nicht mehr ausreichen. Im allgemeinen werden gegenwärtig zwei Arten von Filtersystemen verwendet: a) ein offenes Drahtnetz-Filter, das in Vibrationen versetzt wird und bei dem das Material durch die Schwerkraft gefiltert wird; b) ein offenes Drahtnetz-Filter in der Form einer Zentrifuge.
In beiden Fälle ist der Austrag infolge der Zuführung durch die Schwerkraft stark eingeschränkt.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Filtern viskosem Materials, z.B. viskosem Materials für Süßwaren, die aus einer geschlossenen Filterkammer mit getrennten Einlaß-und Auslaßabschnitten, aus einer Filtereinrichtung, die sich wenigstens über einen Teil des Innenraumes der Kammer +) 20 meshn = o,833 mm lichte Maschenweite zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßabschnitt erstreckt, aus einem Einlaßdurchgang, der mit dem Einlaßabschnitt der Filterkammer in Verbindung steht und mit einer äußeren Speiseleitung verbindbar ist, aus einem Auslaßdurchgang, der von dem Auslaßabschnitt der Kammer wegführt und mit einer äußeren Austragsleitung verbindbar ist, und aus einem Ultraschallgeber, der mit der Filtereinrichtung verbunden ist und diese in Vibration versetzt besteht.
Vorzugsweise ist der Einlaßdurchgang mit einer Speiseleitung verbunden, die eine Pumpeneinrichtung enthält, um das viskose Material in die Filterkammer zu pumpen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Filtern in einem direkten oder on-line-Verfahren in einer geschlossenen Kammer stattfinden. Die Filtergeschwindigkeit ist hierbei erhöht.
Für die Verwendung bei Materialien, die eine Erwärmung während des Filtern notwendig machen, kann die Kammer von einem hohlen Mantel mit einem Einlaß und einem Auslaß umgeben sein, durch den eine erwärmte Flüssigkeit zir-kulieren kann , die die Temperatur des Materials in der Filterkammer erhöht.
Der Ultraschallgeber enthält vorzugsweise einen Ultraschallschwinger, der durch eine Wand der Kammer in diese hineinragt.
Obwohl die Kammer normalerweise geschlossen ist und einem gewissen Druck in der Kammer widerstehen kann, ist sie vorzugsweise mit einem öffenbaren Deckel versehen, der normalerweise in dichtendem Eingriff mit dem Kammerkörper geschlossen ist. Der Deckel ist vorzugsweise an dem Einlaßabschnitt der Kammer angebracht.
Zweckmäßigerweise ist ein Druckdetektor in Verbindung mit dem Einlaßabschnitt der Kammer vorgesehen, der den Druck in der Kammer feststellt. Der Detektor kann eine Regeleinrichtung enthalten, die mit der Pumpe in der Speiseleitung verbunden ist und den Betrieb dieser Pumpe in Abhängigkeit von dem festgestellten Druck steuert.
Die Filtereinrichtung besitzt zweckmäßigerweise eine zylindrische Gestalt, wobei ein Ende offen ist und mit dem Einlaßabschnitt der Kammer in Verbindung steht.
Der Ultraschallgeber ist vorzugsweise mit dem anderen Ende der Filtereinrichtung verbunden. Vorteilhafterweise ist der Innenraum der Filterkammer zylindrisch und die zylindrische Filtereinrichtung befindet sich mittig in der Kammer auf der gleichen Achse wie diese.? Zweckmäßigerweise weist die Filtereinrichtung einen Trägerkorb großer Maschenweite auf, in dem das Filtermaterial angeordnet ist. Der Ultraschallgeber ist vorteilhafterweise mit diesem Korb verbunden.
Zweckmäßigerweise besitzt die Filtereinrichtung eine Dichtung, die sie gegen die Innenwand der Filterkammer an der übergangsstelle von Einlaß- und Auslaßabschnitt abdichtet, wobei die Dichtung eine vibrierende Bewegung in der Kammer zuläßt. Die Erfindung betrifItauch eine Filtervorrichtung, die zwei Filtereinrichtungen der genannten Art enthält, welche parallel zwischen einer Pumpe für die Zufuhr des zu filternden Materials und einem Auslaß für das gefilterte Material angeordnet sind, wobei eine Umschalteinrichtung wahlweise die eine oder andere der Filterkammern in den Kreis einschaltet.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen: Figur 1 - im Schnitt eine Seitenansicht einer Filtervorrichtung gemäß der Erfindung; Figur 2 - eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A in Figur 1 Figur 3 - eine Ansicht der Vorrichtung der Figur 1 von oben; Figur 4 - schematisch zwei Vorrichtungen der in Figur 1 gezeigten Art, die für einen kombinierten Betrieb miteinander verbunden sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Filtervorrichtung eine zylindrische Kammer 11 in einem Behälter 12, der auf drei Füssen 13 montiert ist. Der Behälter 12 hat eine'Doppelwand, die einen hohlen äußeren Mantel 14 mit einem Einlaß 15 und einem Auslaß 16 bildet, so daß erhitztes Wasser oder Öl durch den Mantel zirkulieren kann, um den Inhalt der hohlen Kammer 11 zu erwärmen. Der Behälter 12 besitzt einen flachen Deckel 17, der normalerweise durch sechs mit Schraubgewinden versehene Halteglieder 18 dichtend gegen den Körper des Behälters in Eingriff gehalten wird.
Jedes Halte-glied kann aufgeschraubt und dann in eine waagerechte Stellung geschwenkt werden, so daß der Deckel freigegeben wird, ohne daß die Glieder vollständig abgeschraubt werden. Ein bestimmtes Halteglied 18a ist nicht so ausgebildet, daß es in die waagerechte Stellung geschwenkt wird, und dient als Drehpunkt, so daß der Deckel um die senkrechte Achse, die durch die Schraube 18 a verläuft, geschwenkt werden kann, wenn die anderen fünf Halteglieder aufgeschraubt und aus ihrer Lage geschwenkt sind.
Auf diese Weise ist das Innere der Kammer 11 zugänglich.
Im geschlossenen Zustand sitzt der Deckel gegen einen Dichtungring 19 auf, der sich in einer Ausnehmung an der Oberseite des Behälters befindet.
Die Kammer 11 ist in einen Einlaßabschnitt 20 im oberen Teil der Kammer und einen Auslaßabschnitt 21 im unteren Teil der Kammer unterteilt. Der Einlaßabschnitt 20 steht mit einem waagerecht vorstehenden Einlaßstutzen 22 in Verbindung, der mit einem Flansch 23 mit Dichtungsnuten versehen ist, um eine dichte Verbindung mit einer Speiseleitung herzustellen. Ein ähnlicher mit Flansch versehener Auslaßstutzen 24 steht von dem unteren Auslaßabschnitt 21 der Kammer vor. Ein durch ein Ventil gesteuerter Abflußauslaß 25 ist vorgesehen, um den hohlen Raum in dem Mantel 14 zu entleeren. An der Außenseite der Bodenwand 26 der Kammer 11 ist eine Ultraschalleinheit 27 angebracht, die einen Ultraschallschwinger 28 besitzt, der in abgedichteter Weise durch eine Öffnung in der Wand 26 führt und in den Auslaßabschnitt der Kammer 11 ragt.
In der Kammer 11 ist eine Filtereinrichtung angebracht, die einen Montagering 30 besitzt, der mit einem Dichtungsring 31 versehen ist, welcher dichtend mit der Innenwand des Behälters 12 in Berührung steht. Ein nach oben ragender Handgriff 32 verläuft diametral über den Ring 30. Von dem Ring 30 ragt ein zylindrischer Korb 33 nach unten, der aus Streckmetall mit einer verhältnismäßig großen Maschenweite hergestellt ist. In diesem Korb befindet sich ein Drahtfilter 34 aus rostfreiem Stahl von ebenfalls zylindrischer Form. Der Filter 34 sitzt in dem Korb und wird von einer geschlossenen Bodenwand 35 des Korbes 33 getragen. Der Filter 34 ist mittig in der Kammer 11 angeordnet und verläuft in vertikaler Richtung koaxial mit der Mittenachse der Kammer 11. Die Bodenwand 35 des Korbes ist mit einem nach unten vorragenden hülsenförmigen Rand 36 versehen, in den das obere Ende des Ultraschallschwingers 28 mit Hilfe eines Gewindes eingeschraubt ist.
Das in den Einlaßstutzen 22 eintretende Material fließt in den Einlaßabschnitt der Kammer und durch den Filter 34 nach unten in den Auslaßabschnitt 21 bevor es durch den Auslaßstutzen 24 tritt.
Die in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Ultraschalleinheit 27 besteht aus einem 300 Watt-Schwinger mit einem Ventilator 37, der zur Kühlung des Schwingers vorgesehen ist und durch einen abnehmbaren Schutz 38 geschützt ist, der sich in einem Abstand oberhalb des Fußbodens befindet, um einen freien Luftzutritt zu dem Ventilator zu ermöglichen.
Eine Auslaßöffnung 39 ist in der Ultraschalleinheit vorgesehen, um den Austritt der Kühlungsluft nach dem Vorbeiströmen an dem Schwinger zu ermöglichen.
Im Betrieb ist der Einlaßstutzen 22 in abgedichteter Weise mit einer Speiseleitung verbunden, die eine Pumpe enthält, um kontinuierlich das zu filternde Material,wie z.B. Schokolade oder Füllmasse,zu pumpen. In ähnlicher Weise ist der Auslaßs'stutzen 24 abgedichtet mit einer Austragsleitung für das gefilterte Material verbunden.
Die Schokolade oder die Füllmasse wird kontinuierlich in die Kammer 11 gepumpt und der Filter 34 wird durch den Betrieb der Ultraschalleinheit 27 in Vibration versetzt.
Nach dem Durchtritt durch den Filter tritt die Schokolade oder Füllmasse durch den Auslaßstutzen 24 aus und wird einer anschließenden Weiterverarbeitung zugeführt. Da der Filter in ein direktes Verfahren eingeschaltet ist, bei dem das Material kontinuierlich in die Filterkammer gepumpt wird, entsteht ein gewisser Druck in der Kammer und der Deckel 13 ist mit einer mittigen Membran 40 unmittelbar unter einem Druckanzeiger und -regler 41 versehen. Dieser mißt den durch die Membran 40 festgestellten Druck und zeigt diesen Druck an einem Sichtinstrument an.
Weiter kann ein erforderlicher Maximaldruck an dem Regler eingestellt werden und, wenn der Druck diesen eingestellten Wert erreicht, liefert der Regler 41 ein Signal zu der Pumpe in der Speiseleitung zu der Filterkammer und steuert den Betrieb der Pumpe in der Weise, daß der #ingestellte Druck in der Filterkammer eingehalten und nicht überschritten wird. Während des Filterbetriebes wird Wasser oder Öl mit einer festgelegten Temperatur durch den die Filterkammer umschließenden hohlen Mantel zirkuliert, so daß das zu filternde Material die erforderliche#Fließfähigkeit besitzt. Der Montagering 30, der von dem Dichtungsring 31 umgeben ist, erlaubt Vibrationen der Filtereinheit in der Kammer, während er eine dichte Trennung des Einlaß- und des Auslaßabschnitts der Filterkammer gewährleistet.
Figur 4 zeigt schematisch eine zweckmäßige praktische Anordnung, die zwei Filtervorrichtungen der in Fig. 1 dargestellten Art verwendet. Die zwei Filtervorrichtungen sind mit So bezeichnet und sind in zwei parellele Leitungen 51 und 52 eingeschaltet, die zwischen einer Pumpe 53 in einer Einlaßleitung 54 und einer Auslaßleitung 55 für das gefilterte Material verlaufen. An der Einlaßseite jeder Filtervorrichtung So ist ein Ventil 56 vorgesehen und ein gleiches Ventil 57 ist an der Auslaßseite jeder Filtervorrichtung vorgesehen.
Die Ventile 56 und 57 sind mit einer Steuereinheit 58 gekoppelt, die Signale von den Druckregeleinheiten 41 an jeder Filtervorrichtung empfängt. Die Steuereinheit 58 liefert ein Ausgangssignal zu der Pumpe 53 und ebenso ein Ausgangssignal zu der Ultraschallsteuereinheit 59. Die Ultraschallsteuereinheit ist wiederum mit der Ultraschallschwingerano#rdnung an jeder Filtervorrichtung So verbunden. Die Steuereinheit 58 enthält Schalter von der Art, daß der eine oder der andere Filter So wahlweise zu jedem Zeitpunkt in den Kreislauf eingeschaltet werden kann. Wenn der Druck in einer Filtereinheit in einem Maße ansteigt, das anzeigt, daß der Filter ausgetauscht werden muß, schaltet die Steuereinheit automatisch die Ventile 56 und 57 so um, daß der gerade in Betrieb befindliche Filter außer Betrieb geschaltet und der andere in den Kreislauf eingeschaltet wird. Gleichzeitig schaltet die Ultraschall steuereinheit 59 um, um den Ultraschallschwinger in der in den Kreislauf eingeschalteten Filtervorrichtung zu betätigen.
Auf diese Weise kann der Filtervorgang kontinuierlich durchgeführt werden und es wird die Notwendigkeit einer zeitweiligen Unterbrechung vermieden, während eine Filtervorrichtung gereinigt oder gewartet wird.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht der Filter 34 aus einem Drahtsieb aus rostfreiem Stahl mit einer Maschenweite von "20 mesh'#(=o,833 mm lichte Maschen-'weite) -Die Erfindung liefert also ein Filtersystem, bei ~dem ein Ultraschallgeber angeordnet ist, der ein Drahtnetzfilter in Vibration versetzt, welcher sich in einem eine Pumpe enthaltenden geschlossenen System befindet, so daß das zu filternde Produkt unter einem kontinuierlichen Gegendruck gepumpt wird.
Die erfindungsgemäße Filtervorrichtung kann zum Filtern einer großen Vielzahl von viskosen Materialien verwendet werden, wie z.B. Materialien für die Süßwarenherstellung, Farben, Tinten, Ölen und anderen viskosen Materialien, bei denen es erwünscht ist, kontinuierlich in einem direkten on-line-Verfahren zu filtern.
-Patentansprüche -

Claims

PATENTANSP RÜCHE fE 1. Vorrichtung zum Filtern viskosen Materials, gekennzeichnet durch eine geschlossene Filterkammer (12) mit getrennten Einlaß-(20) und Aulaßabschnitten (21), durch eine Filtereinrichtung (34), die sich über wenigstens einen Teil des Innenraums der Kammer zwischen dem Einlaß- und dem Aulaßabschnitt erstreckt, durch einen Einlaßdurchgang (22), der mit dem Einlaßabschnitt (2Q) der Filterkammer in Verbindung steht und mit einer äußeren Speiseleitung verbindbar ist, durch einen Auslaßdurchgang'(24), der von dem Auslaßabschnitt (21) der Kammer wegführt und mit einer äußeren Austragsleitung verbindbar ist, und durch einen Ultraschallgeber (27), der mit der Filtereinrichtung verbunden ist und diese in Vibration versetzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßdurchgang (22) mit einer Sseiseleitung verbunden ist, die eine Pumpe (53) zum Pumpen des viskosen Materials in die Filterkammer enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer(12) von einem hohlen Mantel (14) mit einem Einlaß und einem Auslaß (15, 16) umgeben ist, durch den eine erhitzte Flüssigkeit zur Erhöhung der Temperatur des Materials in d#er Filterkammer zirkulieren kann.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber (27) einen Ultraschallschwinger (28) aufweist, der durch eine Wand (26) der Kammer in diese Kammer (12) ragt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) einen öffenbaren Deckel (17) aufweist, der normalerweise in dichtendem Eingriff mit dem Körper der Kammer geschlossen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (17) an dem Einlaßabschnitt (20) der Kammer vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckdetektor (41) zum Feststellen des Druckes in der Kammer vorgesehen ist, der mit dem Einlaßabschnitt (20) der Kammer in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckdetektor (41) mit einer Regeleinrichtung (58) versehen ist, die mit einer Pumpe (53) in der Speiseleitung verbunden ist und den Betrieb der Pumpe in Abhängigkeit des festgestellten Druckes steuert.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (34) eine zylindrische Gestalt besitzt-und daß ihr eines Ende offen ist und mit dem Einlaßabschnitt der Kammer in Verbindung steht.
1 0. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber (27) mit dem anderen Ende der Filtereinrichtung verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder lo, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der Filterkammer (12) zylindrisch ist, und daß sich die zylindrische Filtereinrichtung (34) in der Mitte der Kammer und koaxial mit dieser befindet.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (34) einen Trägerkorb (33) mit großer Maschenweite aufweist, von dem das Filtermaterial getragen wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber (27) mit diesem Korb (33) verbunden ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung eine Dichtung (31) aufweist, die sie gegen die Innenwand der Filterkammer an der übergangsstelle von dem Einlaßabechnitt zu dem Auslaßabschnitt abdichtet und die eine Vibrationsbewegung in der Kammer zuläßt.
15. Filtervorrichtung mit zwei Einrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Einrichtungen parallel zwischen eine Pumpe (53) zur Zuführung des zu filternden Materials und eine Austragsleitung (55) für das gefilterte Material geschaltet sind, wobei eine Schaltereinrichtung (56, 57, 58) vorgesehen ist, die wahlweise die eine oder die andere Filterkammer in den Materialströmungskreis einschaltet.
16. Verfahren zum Filtern viskosen Materials in einem on-line-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß das zu filternde viskose Material in einer Leitung zu einem Einlaßabschnitt einer geschlossenen Filterkammer gepumpt wird, die eine Filtereinrichtung aufweist, durch welche das viskose Material durchtritt, daß die Filtereinrichtung zur Unterstützung des Materialflusses durch die Filtereinrichtung mit Hilfe von Ultraschall in Vibration versetzt wird und daß das gefilterte Material durch eine Austragsleitung, die mit einem Auslaßabschnitt dieser Kammer verbunden ist, abgeführt wird.