JP2004526562A - プリコートフィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、液体、特にビールの濾過及び／又は安定化の方法に関し、その方法において適用されるプリコートフィルタであって、原液用の給水口と、原液室と、原液室に配置された複数のフィルタキャンドル及び濾液用の排水口とから成るフィルタ容器を備えるプリコートフィルタに関する。プリコートの向上と混合物の減少を達成するために、少なくとも一つの原液用排水口を原液室内に配置する。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の液体、特にビールの濾過及び／又は安定化を目的とするプリコートフィルタと、請求項８のプレアンブルに記載の濾過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビールの濾過及び／又は安定化の間に、たとえば図４で概略的に示された状況下でプリコートフィルタが特に使用される。従来のプリコートフィルタは仕切り板によって原液室と濾液室に分離されたフィルタ容器を備え、仕切り板からフィルタキャンドル（ｆｉｌｔｅｒ ｃａｎｄｌｅ）が吊り下げられている。原液が原液室に供給され、プリコート層を通過してフィルタキャンドルに入り、このプロセスで濾過される。次に、原液はフィルタキャンドルを上方に進んで濾液室に入る。濾液は濾液室から排出することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、多孔板と呼ばれることもあるカバープレートを使用すると、原液の流れが多孔板の下側、すなわち障壁に向かって案内されるという欠点がある。理論的には、これによって垂直速度が直線的にゼロに近づくため、珪藻土粒子が垂直的に均一に分布しなくなる。これは、いわゆる流入液分配装置によって生成される重畳循環流れによって多少とも回避することができる。前記流れは、ストレー流と呼ばれることもある。
【０００４】
この方法では、濾過容量が低い場合又は濾過しにくいビールの場合特に、プリコート層すなわち、珪藻土などの濾過助剤のプリコーティングがフィルタキャンドルにおける濾過の前又は濾過中に不規則に行われる可能性がある。重い濾過助剤粒子は特に、濾過槽の上部ではとりわけ、十分に均一に浮遊流動することができないため、均一に堆積できない。その結果生じる不均一な粒度分布によって、キャンドルの全長にわたって不均一な流れ分布を招来するが、その理由は粒度分布がケーキの流れ抵抗を大きく左右するからである。
【０００５】
さらに、従来の配置では、たとえばフィルタ容器内で先行媒体（ｐｒｅ−ｍｅｄｉｕｍ）（ビールなど）が後続媒体（ｐｏｓｔ−ｍｅｄｉｕｍ）（水など）に交換される際、容器が先行媒体で満たされているにもかかわらず後続媒体（水）がフィルタ要素を通過するため、望ましくない混合物が生じることがあるという欠点がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、フィルタキャンドル上のプリコート層の効果的なプリコーティングを可能にするプリコートフィルタと濾過方法を提供することである。
【０００７】
本発明によればこの目的は、原液用の排水口を少なくとも１つ原液室内に配置することで達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これは、原液流の一部はフィルタキャンドルから排出できずに、フィルタ容器外へ直接排出されるという効果を有している。２つの排水口、すなわち一つはフィルタキャンドルを通過するものと他方は原液室から直接外部へのものがあるため、２つの部分流、すなわち濾液流と原液流が得られる。濾過容量が低い場合又は濾過しにくいビールの場合でも、原液流は均一なプリコーティングを確実にする基本的な流れをフィルタ内に生成することができる。特に重い珪藻土粒子でも、濾過槽の上部へ浮遊流動し、フィルタキャンドル上に均一に堆積することができる。本発明に係わる特別の排水口とは、実際の稼動時に該当量の排水を可能にする１つの排水口（又は複数の排水口）、すなわちその目的に適した直径を持つ１つの排水口（又は複数の排水口）を表わす。好ましくは原液排水口の直径は濾液排水口の直径に応じて、すなわちそれにほぼ等しいものを選択して、同じ流出速度の部分流が独立して機能できるようにする。
【０００９】
濾液用の排水口と原液用の排水口の双方を量的に制御できれば有利である。これによって、ビール濾過時に、フィルタ表面に向う、限定された流れ、とりわけ制御可能な流れを初めて得ることができる。原液用と濾液用の制御可能排水口があるため、濾液流に対する原液流の比率を設定することができる。このため、原液流に比べて濾液流を小さく保つことで、様々な媒体の混合が起こる経路、すなわち水対ビール、ビール対水、ビール対ビール、を減少することができる。その結果、できるだけ短時間に先行媒体が原液室の底部から上部まで完全に排出され、媒体がフィルタ要素を通過して連続して大量に流れ出すことがなく、混合物も生成されない。これに対して従来の方式では、容器が先行媒体で満たされている間に後続媒体が要素を通過して流れ出すことによって混合物が生成されていた。
【００１０】
原液用の給水口をフィルタキャンドルの下方に配置すれば有利である。それにより容器を通過する均一な流れが底部から上部まで均一な仕方で可能になるからである。
【００１１】
好ましい実施形態では、フィルタ容器を仕切り壁によって本質的に知られている方法で濾液室と原液室に分離し、原液用の排水口を仕切り壁に相関的にフィルタキャンドルの上端に配置するか、仕切り壁自体に形成する。この配置によって、フィルタキャンドル上部への非常に均一な原液の基本的な流れがもたらされる。
【００１２】
別の方法として、フィルタ容器に濾液用のレジスタ排水口を設け、原液用の排水口をフィルタキャンドルに、あるいはたとえばレジスタ排水口に相関的にフィルタキャンドル上端の上方に配置することもできる。レジスタ排水口においてフィルタキャンドルはパイプシステムによって結合され、排出は個別に行われる。前記組立体には、仕切り壁が不要であるという利点があるため、原液の上方への流れをレジスタ排水口間で均一に維持することができる。さらに、個別の濾液室が不要であるため、この組立体は場所をとらない。
【００１３】
排出された原液を再び原液室に供給するために、原液用の排水口をバイパス管に接続可能であれば好都合である。バイパス管をフィルタ容器への給水口に直接導くか、中間的貯水手段を経由して配管することもできる。中間的貯水手段を使用すれば余分な原液を貯めることができるため、混合物がさらに低減されるという利点がある。
【００１４】
本発明の方法によれば、原液が原液室に供給され、制御された仕方で、一方ではフィルタキャンドルを通過して濾液流に排出され、他方では原液室外へ原液流として直接排出される。排出された原液は、バイパス管を経由して再び原液室に供給することができる。
【００１５】
濾過方法は、様々な媒体を次々と原液室に導入する連続した複数のサブプロセスを包含することができる。
【００１６】
たとえば、後続媒体が先行媒体を押しのける際の、濾液の流れに対する原液の流れの定格容量比率として高い値（たとえば、９５：５）を選択する。
【００１７】
濾過方法におけるサブプロセスの１つは、先行媒体（水と濾過助剤）を原液室に導入するプリコーティング処理であり、濾液流に対する原液流の比率を１よりも小さく、たとえば、１：９とすることができる。このプリコーティング処理では原液の適切な流れを生成できるため、プリコート層の均一な堆積が実現される。
【００１８】
プリコート処理の次にさらなるプロセスステップとしてのサブプロセスが続き得て、ここでは水と濾過助剤からなる先行媒体が濾過される原液により排除される。
【００１９】
本来の濾過処理では、濾液流に対する原液流の比率は明らかに１よりも小さく、たとえば、５：９５である。このため、原液の大部分がフィルタキャンドルを通過し、原液の小さい流れのみ維持され、原液室での原液の均一な流れが保証される。
【００２０】
濾過処理に続いて、フィルタ内容物が後続媒体によって排除される；ここでは濾液流に対する原液流の比率として、１よりもはるかに大きい値、たとえば９０：１０又はそれ以上を再び選択することができる。
【００２１】
本発明を以下、添付図面を参照して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１実施形態を示している。プリコートフィルタ１は、水平仕切り壁１１によって原液室５と濾液室６に分離されたフィルタ容器１２を備えている。フィルタキャンドル１０が、水平に伸びる仕切り壁１１から原液室５内に垂直に吊り下げられている。基本的に中空円筒形のフィルタキャンドルには、該当する液路を備える中空円筒形のフィルタ要素（詳細は示していない）が装備されている。たとえば螺旋状に巻き付けられたワイヤでフィルタ要素を構成することができる。
【００２３】
フィルタ容器１２は原液用の給水口２をさらに備え、たとえば絞り弁９によって原液の供給量を調節できる。さらに、フィルタ容器は原液室５からの原液の一部を排出する排水口４を備える。対応する手段、ここではたとえば絞り弁７、によって、排水口４から出る液体量を調節できる。原液用の排水口４は、仕切り壁１１に関連づけてフィルタキャンドル１０の上端に配置されている。
【００２４】
ただし、濾液室を通して対応する溝及び導管を形成することで、原液用の排水口４を仕切り壁１１自体に設けることもできる。これは、図１で代替方法として破線で示したように、原液が複数のタップによって仕切り壁から濾液室を通りぬけて上方に延びる管路４’に排出されるようにすれば特に好適である。この場合、横断流が避けられるため、全体として非常に均一な流れが実現する。
【００２５】
フィルタ容器１２の上端に濾液用の排水口３があり、排水量、従って濾液流が制御弁８などの手段によって量的に調節することができる。本発明に従うプリコートフィルタ組立体には調節可能な２つの部分流、すなわち濾液流Ｆと原液流ＵＦがあるため、フィルタ表面に向う、限定された流れ、とりわけ調節可能な流れを得ることができる。
【００２６】
原液用の排水口４をバイパス管１４に接続し、たとえばバイパス管１４（図３参照）を原液用の給水口２で再び終端させることによって、原液を原液室５に戻すことができる。前記バイパス管組立体の詳細については、図３と関連して後述する。
【００２７】
本発明によるプリコートフィルタ１の稼動中、珪藻土などの濾過助剤が追加された原液が給水口２から原液室５に導入される。濾過の前又は最中に、プリコート層がフィルタキャンドル１０の表面に堆積する。矢印で示したように、排水口に向う限定原液流ＵＦが排水口４によって生じるため、均一なプリコートが実現される。周上に複数の排水口を配置し、たとえば集管ジョイントで終端することも当然可能である。これにより、流れの均一性がさらに向上する。
【００２８】
排出されない原液はフィルタキャンドル１０の液路を通ってフィルタキャンドルに達し、濾過される。次に、キャンドルを通過して上方に進んで濾液室６に入り、濾液室から排水口３を通って流出できる。
【００２９】
図２は図１に示した第１実施形態とほぼ同じである本発明の第２実施形態を示していて、フィルタ容器１２に仕切り壁１１と濾液室６がなく、原液室５だけが含まれ、濾液がいわゆるレジスタ１３を通ってフィルタキャンドル１０から排出される。
【００３０】
フィルタ要素の排水口はパイプシステムによって結合され、排出は個別に行われる。このため、レジスタ１３は濾液用の排水口３に相当し、排出量をたとえば絞り弁８などの手段で調節できる。レジスタ排水口に相関してフィルタキャンドル１０の上方に、好ましくはフィルタ容器１２の上端に原液用の排水口４を設けると、限定された原液流ＵＦをその場所に生成することもでき、この流れが均一なプリコート層と濾過をもたらす。
【００３１】
ここでは、調節可能な絞り弁７などの手段で原液の排出量を調節することもできる。レジスタ排水口１３を使用しているため、原液流がレジスタ１３のパイプ間の自由断面を通ってスムーズに流れ、その結果、濾過槽１２の上端に向う原液の流れもスムーズになる。この第２実施形態では、原液用の排水口４がバイパス管１４を経由して原液用の注入口２に接続することもできる。
【００３２】
かかるバイパス管の詳細を図３に示している。図３では、レジスタ排水口１３を備える図２に示した第２実施形態を表している。当然ではあるが、前記第２実施形態の代わりに、図１に示した実施形態を使用することもできる。
【００３３】
図３に示したように、原液用の排水口４がバイパス管１４を経由してフィルタ容器１２の下端で原液用の給水口２に再び接続されている。制御手段２４で原液流ＵＦが量的に制御される。前記制御用のアクチュエータとして、図１と図２に示した制御弁７を使用することができる。制御手段２４は、図１と図２に示した絞り弁８など該当するアクチュエータによって濾液流Ｆも制御する。さらに、該当する濾液流又は原液流を調節するために、制御手段２４は、フィルタ容器１２内の圧力と、定量ポンプ２３によってフィルタ容器１２に供給される原液の量も制御する。
【００３４】
濾液と原液の濁りを測定することもできる。図３に示したように、濾液管２０を経由して濾液を貯水容器１９に供給するか、あるいは該当する濁りがある場合、管路１４を通して再びフィルタ容器１２に供給することができる。参照数字２２は、遮断弁を示している。バイパス管１４を通して原液を最初に原液用の貯水容器１８に供給することもできる。原液用の貯水容器１８を本発明に従う「バイパス法」と組み合わせた場合の利点は、たとえば先行媒体が後続媒体によってフィルタ容器１２から押し出される際に生成される残留原液を有意の希釈にさらすことなく、貯水容器１８に保管できることである。
【００３５】
このフィルタシステムは原液用の供給管路１５、脱気水用の貯水管路１６、及び洗浄水用の供給管路１７をさらに備え、各管路は該当する遮断弁２２を介してバイパス管１４で終端する。この配置は、原液に珪藻土などの濾過助剤を注入するための定量手段２１をさらに備える。定量処理は、ポンプ２３の前の定量ポンプ２６によって行われる。このため、定量ポンプは、明確に規定された条件で動作することができ、インプット側での標準的な圧力上昇を伴わない。ただし、従来行われていた標準的測定のように、ポンプ２３の後に定量処理を行うことも可能であろう。
【００３６】
ビール濾過に関して詳細に説明した本発明の濾過方法に、いくつかのサブプロセスを備えることができる。
【００３７】
第一に図３に示したシステムは、基本的な位置にあるシステムである。システムには水、好ましくは滅菌水が完全に充填され、遮断装置２２がすべて閉じられている。次に、前記水が供給管路１６から到達した脱気水によって押しのけられる。このサブプロセスでは、原液の流れに対する濾液流の定格容量比率は、たとえば、１：９である。
【００３８】
プリコーティング処理がそれに続いている。定量手段２１から濾過助剤が追加された脱気水がフィルタ容器１２に供給され、ビール濾過の前にすでにフィルタキャンドル１０上にプリコート層を生成する。このサブプロセスでは、原液流に対する濾液流の定格容量比率はたとえば、９：１である。脱気水の代わりに、濾過されたビールをプリコーティング処理に使用することもできる。
【００３９】
この原液に対する濾液の比率によって、均一で迅速なプリコーティングが可能になる。この場合も、バイパス管１４を通して原液を再びフィルタ容器１２に供給することができる。
【００４０】
次に、プリコート水が原液自身、すなわち、濾過されていないビールによって排除される。原液は、供給管路１５を通ってバイパス管１４に供給され、ポンプ２３を経由してフィルタ容器１２に送られる。このサブプロセスでの原液流に対する濾液流の比率は、たとえば５：９５である。原液流は非常に大きく、濾液の流れは非常に小さいため、混合物を大幅に低減できる。十分な濾液品質（濁りなど）が得られるまで、この循環プロセスが管路１４とポンプ２３を通して継続される。別の方法として、十分には濾過されず依然としてプリコート水が混入している、このプロセスで生成される濾液を、たとえば管路１４を介して再びフィルタ容器に供給する前に原液と同様に供給タンク１８に保管することができる。
【００４１】
次に、濾過処理自身が実行される。原液用の貯水容器１５から原液１５が定量手段２１によって濾過助剤を注入されて、管路１４とポンプ２３を介してフィルタ容器１２に供給される。濾過処理自身においては、原液流に対する濾液流の定格容量比率は、たとえば９５：５である。ビール濾過処理中の連続的ではあるが小さい原液流によって、定量処理時に均一なプリコートがもたらされ、均一な濾過も実現する。
【００４２】
濾過処理自身に続いて、貯水管路１６からの脱気水によってフィルタ内の液体が供給タンク１８に移動されられる。原液流に対する濾液流の定格容量比率は、たとえば５：９５である。濾過助剤ケーキを通過する濾液流が少ないことはケーキの安定性に役立ち、相応の安定性が得られればこの流れをほとんどゼロに低減することができる。このプロセスで重要なポイントは、濾液側への原液流を維持することである。
【００４３】
したがって、可能な最短時間で先行媒体、すなわちビールが原液室の底部から上部まで排出され、後続媒体、すなわち脱気水がフィルタ要素を通して大量に流れ出したり混合物が生成されたりはしない。
【００４４】
貯水容器１８内の原液は次の濾過処理までそのまま保管されるか、必要なら貯蔵用地下室にポンプで戻される。重要なのは、これが希釈されていない高品質ビールであるということである。この点は、様々な種類のビールを濾過する場合において特に重要である。
【００４５】
該当する洗浄処理の後、組立体が基本の位置に戻され、システムは滅菌水で満たされ、遮断装置がすべて閉じられる。
【００４６】
上記の濾過処理に関する説明からわかるように、プリコートフィルタには濾液用の排水口３と原液用の排水口４が設けられているため、理想的なプリコートを実現できるように濾液流と原液流の相互に対する関連が制御される。さらに、これによって後続媒体の混合物が減少する状況が達成できる。
【００４７】
上記の説明は主にビールの濾過に関するものであることに注意されたい。しかしながら本発明の方法と装置は連関しているビール安定化にも利用することができる。いずれにせよ、安定化は、濾過処理時に珪藻土など適切な濾過助剤を添加することで達成されることが多い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態の略縦断面を示している。
【図２】本発明の第２実施形態の略縦断面を示している。
【図３】本発明によるプリコートフィルタを備えるフィルタシステムを概略的に示している。
【図４】従来のプリコートフィルタの縦断面を示している。

Claims (15)

1. 原液用の給水口（２）と、原液室（５）と、原液室に配置された複数のフィルタキャンドル（１０）と、濾液用の排水口（３）とを備えるフィルタ容器（１２）を具備し、原液用の排水口（４）が少なくとも１つ原液室（５）に配置されていることを特徴とする、液体、特にビールの濾過及び／又は安定化を目的としたプリコートフィルタ。
2. 前記濾液用の前記排水口（３）と前記原液用の前記排水口（４）の双方を量的に制御できることを特徴とする、請求項１に記載のプリコートフィルタ。
3. 前記原液用の前記給水口（２）が前記フィルタキャンドル（１０）の下方に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプリコートフィルタ。
4. 前記フィルタ容器（１２）が仕切り壁（１１）によって濾液室（６）と原液室（５）に分離され、前記原液用の前記排水口（４）が前記仕切り壁（１１）に相関して前記フィルタキャンドルの上端に配置されるか前記仕切り壁（１１）内に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリコートフィルタ。
5. 前記フィルタ容器（１２）が前記濾液用のレジスタ排水口（１３）を備え、前記原液用の前記排水口（４）が前記レジスタ排水口に相関して前記フィルタキャンドル（１０）の上端又は上端より上に配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリコートフィルタ。
6. 排出された原液を再び前記原液室（５）に供給するために前記原液用の前記排水口（４）をバイパス管（１４）に接続できることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリコートフィルタ。
7. 前記バイパス管（１４）が中間貯水手段（１８）を経由することを特徴とする、請求項６に記載のプリコートフィルタ。
8. プリコートフィルタを具備する液体、特にビールの濾過及び／又は安定化の方法であって、
   原液室に原液を供給するステップ、
   フィルタキャンドルによって前記原液を濾過するステップ、
   前記濾液の排出を制御することによって濾液流を生成するステップ、
   を包含し、
   前記原液室からの前記原液の一部を制御して排出し、よって原液流が生成されることを特徴とする方法。
9. 前記排出された原液がバイパス管（１４）を介して再び前記原液室に供給されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 様々な媒体が次々と前記原液室を通過させられ、後続媒体が先行媒体を押しのける際の濾液流に対する原液流の定格容量比率が１より大きい、好ましくは９５：５である、連続した複数のサブプロセスを具備することを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
11. 水と濾過助剤から成る先行媒体が前記原液室に導入され、濾液流に対する原液流の定格容量比率が１よりも大きい、好ましくは１：９であるようなサブプロセスとして、プリコーティング処理を含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記プリコーティング処理後に、水と濾過助剤である前記先行媒体が濾過されるべき前記原液を排除するサブプロセスを包含することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 濾液流に対する原液流の定格容量比率が１よりも小さい、好ましくは５：９５である、濾過処理を具備することを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
14. 前記濾過処理後に、前記フィルタ内の内容物が後続媒体によって排除されるサブプロセスを具備することを特徴とする、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. CO₂の脱ガスを避けるために、前記原液用管路と前記濾液用管路に圧力維持ならびに制御用弁が供されていることを特徴とする、請求項８〜１４のいずれか１項に記載の方法。

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