WO2009021588A2 - Mischung aus filterhilfsmitteln zur verwendung bei der anschwemmfiltration sowie verfahren zur anschwemmfiltration von flüssigkeiten - Google Patents

Mischung aus filterhilfsmitteln zur verwendung bei der anschwemmfiltration sowie verfahren zur anschwemmfiltration von flüssigkeiten Download PDF

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WO2009021588A2
WO2009021588A2 PCT/EP2008/005827 EP2008005827W WO2009021588A2 WO 2009021588 A2 WO2009021588 A2 WO 2009021588A2 EP 2008005827 W EP2008005827 W EP 2008005827W WO 2009021588 A2 WO2009021588 A2 WO 2009021588A2
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Andreas Zeller
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B01D39/04—Organic material, e.g. cellulose, cotton

Definitions

  • the invention relates to a mixture of filter aids for use in the precoat filtration of liquids and an associated method for precoat filtration.
  • Liquids such as, for example, drinks and, in particular, beer have, after their preparation, admixtures of solids which can be attributed to turbidity, which inevitably occurs during production.
  • precoat filtration has proven to be particularly favorable.
  • a porous filter cake is formed on, for example, a horizontal disk filter, which retains the turbid substances in a physical-mechanical way.
  • the addressed horizontal disc filter or horizontal screen thus acts as a basis for the forming filter cake.
  • This is mostly a precoat layer of specifically intended to be cleaned liquid, the unfiltered, metered filter aid, which may be, for example, diatomaceous earth.
  • the filter aid settles on the basis, because the liquid to be filtered or the unfiltered in the example flows through the filter cake and a usually net-like filter bottom in a Filtratraum and can then be withdrawn as filtered liquid. In this way, the filter cake built up predominantly from the filter aid forms a sufficiently porous structure to pass the subsequently clarified liquid.
  • DE 103 40 366 A1, DE 198 04 494 A1 or DE 39 00 934 A1 describe such filter systems.
  • EP 0 460 499 B1 has disclosed a mixture of filter aids of different morphological and physical properties.
  • a chemically resistant mixture component of a fibrous or granular structure and additionally one based on plastic and / or cellulose fibers is used. This is intended to maintain the filtration-active structure of the filter aids used in their regeneration, so that the filtration properties do not change despite repeated use.
  • DE 10 2004 062 617 A1 deals with a filter aid which is composed of a base material mixed with active ingredients.
  • the base material is a cellulose fiber while the active ingredients are at least one cellulosic fiber having an average fiber length and fiber thickness other than the base material.
  • a thixotropic agent in the form of polyethylene fibers is used.
  • the invention is based on the technical problem of specifying a mixture of filter aids for use in the precoat filtration of liquids, which is characterized by an increased filter performance and sufficient turbidity reduction compared with the prior art.
  • a mixture of filter aids, in particular cellulose-based for use in the precoat filtration of liquids is characterized by
  • fibers having a fiber length up to about 300 microns in a concentration of about 80 wt .-% up to about 100 wt .-% and optionally
  • the invention deliberately makes use of a mixture of different fibers with different fiber lengths, wherein deliberately different ranges have been chosen for the fiber lengths than, for example, in the context of EP 0 460 499 B1. This also applies in contrast to DE 10 2004 062 617 A1.
  • the mixture according to the invention of the fibers predominantly uses those having a fiber length of up to about 300 ⁇ m. Only 1/5 or less of the concentration of the mixture of the fibers or the filter aid as a whole is occupied by fibers having a fiber length in the range of more than 300 microns and a maximum of 700 microns.
  • this composition of the mixture of the fibers with the described lengths has surprisingly been found that a special suitability for the filtration is observed and overcome the aforementioned problems.
  • the respective fibers forming the mixture are able to provide a filter cake of low porosity in order to be able to effectively retain the low-volume turbidity substances and / or yeasts in beer in the example case.
  • a low filter performance is reliably avoided because the present with a maximum fiber length to a maximum of 1/5 in the mixture blocking of the filter cake is avoided and keep these fibers virtually unchanged channels into the interior of the filter cake and define.
  • the pores in the filter cake are used over the entire cross-section and the entire thickness and, in particular, near-surface layer areas do not settle with turbidity, which would mean a rapid rise in differential pressure and a low filter performance.
  • the mixture component b) covering fibers with a fiber length of more than 300 microns up to about 700 microns, equipped with fibers of a fiber thickness of more than 20 microns and up to about 40 .mu.m, in particular up to about 30 microns In this way, the effect described above is still supported by the mixing component a), which mainly supplies the small pores and capillaries, and the associated fibers have a relatively small fiber thickness in order to be able to assume the random arrangement required for this purpose.
  • the longer fibers of the blend component b) are equipped with larger fiber thicknesses in order to support the effect as through passageways in inner layers of the filter cake as it were.
  • the mixture component a) may be one which in turn is composed of two or even more subcomponents. It has proved to be beneficial when the mixture component a) from
  • the invention recommends that the abovementioned subcomponent a2) of the mixture component a) only contains fibers up to a fiber length of up to about 50 ⁇ m. It is very particularly preferred if the subcomponent a2) in question is composed essentially of fibers having a fiber length of about 30 ⁇ m and about 23 ⁇ m.
  • subcomponent a1) of the mixture component a the invention recommends predominantly to use such fibers having a fiber length of about 120 ⁇ m and fibers having a fiber length of about 200 ⁇ m.
  • the subcomponent a1) is composed, according to a particularly preferred embodiment, essentially of fibers of the fiber length of about 120 ⁇ m and those of the fiber length of about 200 ⁇ m.
  • sub-component a2) also a fiber mixture of predominantly fibers of the fiber length of about 30 microns and those of the fiber length of about 23 microns is used.
  • the two subcomponents a1) and a2) of the mixture component a) are in turn composed of mixtures of two fibers of different fiber lengths in the specified dimensions.
  • the fibers of the mixture component b) are usually equipped with a maximum fiber length of about 600 microns. In fact, at this point predominantly only fibers of the fiber length in question of approximately 600 ⁇ m are used for the mixture component b) and no further fibers thereof deviate in fiber length.
  • the mixture according to the invention of the described filter aids can be used in such a way that the fibers according to a) and those according to b) are each used together as a mixture in a filtration stage.
  • two filtration stages are used, which can make use of a matching mixture of the fibers according to a) and the fibers according to b).
  • the filter aids or fibers according to a) in a filtration stage and the fibers according to b) in another filtration stage.
  • the mixture described and claimed for protection need not necessarily contain fibers according to a) and those according to b).
  • a first filtration stage or in the first filtration filter aid which is equipped only with fibers according to a).
  • the second filtration or in the second filtration stage then only fibers according to b) may be used.
  • a mixture of fibers according to a) and fibers according to b) are used in the second filtration.
  • the sum of the mixture components ie the fibers according to a) and those according to b) or only the fibers according to a) each covers a range of 100% by weight per filtration stage.
  • the sum of the mixture components ie the fibers according to a) and those according to b) or only the fibers according to a) each covers a range of 100% by weight per filtration stage.
  • the fibers for the mixture according to the invention are in particular produced on a cellulose basis. D. h., It come for both the fibers a) and the fibers b) predominantly those of cellulose, ie cellulose fibers are used. In principle, however, it is also conceivable and is covered by the invention to resort to fibers made of plastic. That is to say, the fibers according to a) and the fibers according to b) can also be plastic fibers. Of course, mixed forms are also conceivable, d. H. the fibers according to a) are cellulose fibers while the fibers according to b) are synthetic fibers and vice versa.
  • the invention also provides a process for the precoat filtration of liquids, in which a mixture of filter aids as described above is used.
  • the individual Mixing components a) and b) respectively a1) and a2) and b) before being used in each case by stirring either individually or together dissolved in water.
  • individual suspensions or a total suspension are formed in each case, which is added to the liquid to be filtered.
  • the individual suspensions in different stages or together of the liquid to be filtered, the unfiltered be added.
  • the suspension in question single suspension and / or total suspension
  • the one or more mixture components is additionally subjected to shearing during their production.
  • This shearing impingement can advantageously be achieved and, as it were, achieved automatically so that the suspension is circulated during its production and in this case undergoes a corresponding impingement by a centrifugal pump.
  • the wings for the liquid transport which are obligatorily provided in a centrifugal pump, the shearing forces described are exerted on the fibers and the partly lumpy cellulose is dissolved properly in the water.
  • the fibers of the mixture component a) or the fibers of the mixture component b) or both fibers are designed to be fibrillated, that is, have a split shape.
  • Such spiked or fibrillated fibers form a matting precoat layer and a correspondingly designed filter cake. This is characterized by a special mechanical stability.
  • the filter aid according to the invention or the filter cake produced therefrom that this can be regenerated much easier than, for example, kieselguhr and represents a real alternative to the relevant filter aid (kieselguhr).
  • the fibers can be easily regenerated into lye, in particular cellulose-based, more than once.
  • the disposal succeeds easily, can be implemented for example by composting, as part of a biogas plant in the gasification or combustion.
  • the single FIGURE shows a filter device for Precoat filtration of liquids, in particular beer, with the aid of filter aids preferably based on cellulose.
  • filters 1, 2 connected in series are shown, each of which is a filter vessel 1, 2.
  • the filter tanks 1, 2 may in each case be constructed as described in DE 103 40 366 A1.
  • the filter vessel 1, 2 have a central distribution pipe, in which a
  • Liquid line 4 opens.
  • plate filter 3 come from
  • a suspension of water and the previously described filter aid or the mixture of filter aids is added through the respective liquid line 4 and a certain time on the Pumps 9 and 10 conveyed in a circle until the required layer is built on filter aid.
  • the circulation pump 9 eliminates the circulation pump 9 with the associated conduction path, and the circulation flow is funded solely by the pump 10 on the dashed lines shown conduit 11, wherein the corresponding suspension is added in front of the filters 1 and 2.
  • buffer container 5 associated with which the filter aid or the mixture of the
  • Liquid line 4 (regulated) initiates.
  • the buffer container 5 rotates one each
  • Centrifugal pump 7 in the example case that the gradually forming suspension in the buffer tank 5 is recycled.
  • first filter 1 so-called first filtration can be carried out in order to reduce the turbidity unavoidable in beer.
  • first filtration a mixture of fibers according to a) and those according to b) is used. But it is also possible to work at this point only with fibers according to a), as will be expressed below in the context of embodiment 3.
  • the subsequently filtered liquid leaves the filter 1 via a non-filtrate channel, which opens into a further liquid line 4 between the filter 1 and the filter 2.
  • a mixture of filter aids with fibers according to a) and b) is used throughout.
  • the number of yeast cells necessarily present in the beer is reduced to almost zero or zero, and the required turbidity is also set.
  • Both buffer containers 5 work for the construction of the precoat layer or of the filter cake on the base or the plate filters 3 with the above-described mixture of cellulose fibers of different fiber length and possibly different fiber diameter.
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
  • Fig. 2 shows the filtration process in the first filtration, ie in the filter 1 of the filter system according to Fig. 1.
  • EBC European Brewery Convention
  • the specified angles of 25 ° and 90 ° correspond to the measuring angle for the described turbidity measurement. This is how diatomaceous earth turns out Values between 0.3 to 0.9 EBC, whereas cellulose corresponds to 0.6 to 0.7 EBC.
  • the X-axis represents the time in hours.
  • the differential pressure is shown on the right Y axis.
  • the conditions in the second filtration are therefore shown in the filter or filter vessel 2. Also in this case, the flow remains substantially constant and is expected only after 7 to 8 hours with a relevant increase in the differential pressure.

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mischung aus Filterhilfsmitteln zur Verwendung bei der Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten und ein Verfahren zur Anschwemmfiltration unter Rückgriff auf eine solche Mischung. Die vorgenannte Mischung ist gekennzeichnet durch a) Fasern mit einer Faserlänge bis zu ca. 300 μm in einer Konzentration von ca. 80 Gew.-% bis zu ca. 100 Gew.-% und gegebenenfalls b) Fasern mit einer Faserlänge von mehr als 300 μm und bis zu ca. 700 μm in einer Konzentration von ca. 1 Gew.-% bis zu ca. 20 Gew.-%

Description

Mischung aus Filterhilfsmitteln zur Verwendung bei der Anschwemmfiltration sowie Verfahren zur Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Mischung aus Filterhilfsmitteln zur Verwendung bei der Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten und ein zugehöriges Verfahren zur Anschwemmfiltration.
Flüssigkeiten wie beispielsweise Getränke und insbesondere Bier weisen nach ihrer Herstellung Feststoffbeimengungen auf, die sich auf Trübstoffe zurückführen lassen, die unweigerlich bei der Produktion entstehen. Um diese Trübstoffe bzw. Feststoffbeimengungen herauszufiltern, hat sich die sogenannte Anschwemmfiltration als besonders günstig erwiesen. Bei dieser Vorgehensweise wird ein poröser Filterkuchen auf beispielsweise einem Horizontalscheibenfilter gebildet, welcher auf physikalisch-mechanischem Wege die Trübstoffe zurückhält.
Der angesprochene Horizontalscheibenfilter bzw. Horizontalsiebfilter fungiert also als Basis für den sich bildenden Filterkuchen. Bei diesem handelt es sich größtenteils um eine Anschwemmschicht aus gezielt der zu reinigenden Flüssigkeit, dem Unfiltrat, zu dosiertem Filterhilfsmittel, bei dem es sich beispielsweise um Kieselgur handeln kann. Das Filterhilfsmittel setzt sich auf der Basis ab, weil die zu filtrierende Flüssigkeit bzw. das Unfiltrat im Beispielfall durch den Filterkuchen und ein in der Regel netzartigen Filterboden in einen Filtratraum strömt und anschließend als filtrierte Flüssigkeit abgezogen werden kann. Auf diese Weise bildet der vorwiegend aus dem Filterhilfsmittel aufgebaute Filterkuchen ein genügend poröses Gefüge, um die anschließend geklärte Flüssigkeit durchzulassen. Die DE 103 40 366 A1 , DE 198 04 494 A1 oder die DE 39 00 934 A1 beschreiben derartige Filtersysteme.
Dagegen werden in den Poren oder Kapillaren des Filterkuchens im Zuge der Filtration die Trübstoffe zurückgehalten. Diese setzen zunehmend durch Anlagerung die vorgenannten Öffnungen zu, so dass der Filtriervorgang ab einer bestimmten Mindestdurchlässigkeit nicht mehr fortgeführt und der Filterkuchen entfernt werden muss. Außerdem ist die beschriebene Anlagerung automatisch mit einer Zunahme der Druckunterschiede zwischen einerseits den Unfiltratraum und andererseits dem Filtratraum verbunden. Da beispielsweise Kieselgur als Filterhilfsmittel zunehmend kritisiert wird, weil seiner Anwendung bestimmte Gesundheitsrisiken beim Verbraucher nachgesagt werden und im Übrigen die Entsorgung zunehmend kritisch wird, hat man in der Vergangenheit bereits auf Cellulose als nachwachsenden Rohstoff für die Verwendung als Filterhilfsmittel zurückgegriffen, wie dies in der DE 198 04 882 A1 beschrieben wird. Tatsächlich lässt sich Cellulose praktisch ohne schädliche Wirkungen einsetzen und problemlos entsorgen bzw. wieder in einen natürlichen Kreislauf überführen. So beschreibt die vorerwähnte deutsche Offenlegungsschrift ein Filterhilfsmittel aus einer Mischung ausschließlich natürlicher organischer Komponenten.
Daneben ist durch die EP 0 460 499 B1 eine Mischung von Filterhilfsmitteln unterschiedlicher morphologischer und physikalischer Eigenschaften bekannt geworden. Tatsächlich wird hier auf eine chemisch beständige Mischungskom- ponente faseriger oder körniger Struktur und zusätzlich eine solche auf Basis von Kunststoff- und/oder Cellulosefasem zurückgegriffen. Dadurch soll die filtrationsaktive Struktur der eingesetzten Filterhilfsmittel bei ihrer Regeneration beibehalten werden, so dass sich die Filtrationseigenschaften trotz wiederholten Einsatzes nicht ändern.
Zum relevanten Stand der Technik gehört auch die DE 10 2004 062 617 A1 , welche sich mit einem Filterhilfsmittel beschäftigt, das aus einem Grundmaterial in Mischung mit Wirkstoffen zusammengesetzt ist. Bei dem Grundmaterial handelt es sich um eine Cellulosefaser, während die Wirkstoffe wenigstens eine Cellulosefaser mit einer von dem Grundmaterial abweichenden durchschnittlichen Faserlänge und Faserdicke darstellen. Außerdem kommt ein Thixotropierungsmittel in Form von Polyethylenfasem zum Einsatz.
Der Stand der Technik kann nicht in sämtlichen Belangen überzeugen. Denn die bisherigen Filterhilfsmischungen und der daraus gebildete Filterkuchen weisen einen zu schnellen Differenzdruckanstieg und somit eine relativ geringe Filterleistung auf.
Tatsächlich setzen sich die Poren und Kapillaren des Filterkuchens relativ schnell durch die Trübstoffe zu, so dass es zu dem bereits beschriebenen
Differenzdruckanstieg und letztendlich der Unbrauchbarkeit des Filterkuchens insgesamt kommt. Das ist im Stand der Technik bereits nach kurzer Zeit der Fall, so dass der Filterkuchen durch beispielsweise Rückspülen von der Basis (beispielsweise einer Filterkerze) abgesprengt und aus einem Filterkessel entfernt werden muss. Das ist zeitaufwendig und führt zu Produktionsunterbrechungen beispielsweise bei der Bierherstellung. Außerdem hat sich herausgestellt, dass die bisherigen Mischungen aus Filterhilfsmitteln die Trübung innerhalb der Flüssigkeit nicht ausreichend reduzieren bzw. unverändert zu viele Trübstoffe in der an sich gefilterten Flüssigkeit bzw. im Filtratraum vorhanden sind. Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Mischung aus Filter- hilfsmitteln zur Verwendung bei der Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten anzugeben, die sich durch eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Filterleistung und ausreichende Trübungsreduzierung auszeichnet.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine Mischung aus Filter- hilfsmitteln auf insbesondere Cellulosebasis zur Verwendung bei der Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten gekennzeichnet durch
a) Fasern mit einer Faserlänge bis zu ca. 300 μm in einer Konzentration von ca. 80 Gew.-% bis zu ca. 100 Gew.-% und gegebenenfalls
b) Fasern mit einer Faserlänge von mehr als 300 μm und bis zu ca. 700 μm in einer Konzentration von ca. 1 Gew.-% bis zu ca. 20 Gew.-%
als Mischungskomponenten.
Die Erfindung greift also bewusst auf eine Mischung unterschiedlicher Fasern mit verschiedener Faserlänge zurück, wobei bewusst andere Bereiche für die Faserlängen als beispielsweise im Rahmen der EP 0 460 499 B1 gewählt worden sind. Das gilt auch im Unterschied zu der DE 10 2004 062 617 A1. Tatsächlich greift die erfindungsgemäße Mischung aus den Fasern nämlich überwiegend auf solche zurück, die eine Faserlänge von bis zu ca. 300 μm aufweisen. Lediglich 1/5 oder weniger der Konzentration der Mischung aus den Fasern bzw. dem Filterhilfsmittel im Ganzen wird von Fasern mit einer Faserlänge im Bereich von mehr als 300 μm und maximal 700 μm eingenommen. Bei dieser Zusammensetzung der Mischung aus den Fasern mit den beschriebenen Längen hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass eine besondere Eignung für die Filtration beobachtet wird und die zuvor angesprochenen Probleme überwunden sind.
Die betreffenden und die Mischung bildenden Fasern sind einerseits in der Lage, einen Filterkuchen geringer Porosität zur Verfügung zu stellen, um die geringvolumigen Trübstoffe und/oder Hefen beim Bier im Beispielfall wirksam zurückhalten zu können. Andererseits wird eine geringe Filterleistung zuverlässig vermieden, weil durch die zu maximal 1/5 in der Mischung vorhandenen Fasern mit größerer Faserlänge ein Verblocken des Filterkuchens vermieden wird und diese Fasern praktisch unverändert Kanäle bis ins Innere des Filterkuchens freihalten und definieren. D. h., die Poren im Filterkuchen werden über den gesamten Querschnitt und die gesamte Stärke genutzt und insbesondere oberflächennahe Schichtbereiche setzen sich nicht mit Trübstoffen zu, was einen schnellen Differenzdruckanstieg und eine geringe Filterleistung bedeuten würde.
Nach vorteilhafter Ausgestaltung verfügt die Mischungskomponente a) mit den Fasern einer Faserlänge bis zu ca. 300 μm über eine Faserdicke von bis 20 μm. Dagegen ist die Mischungskomponente b), die Fasern mit einer Faserlänge von mehr als 300 μm bis zu ca. 700 μm abdeckt, mit Fasern einer Faserdicke von mehr als 20 μm und bis zu ca. 40 μm, insbesondere bis zu ca. 30 μm ausgerüstet. Auf diese Weise wird der zuvor beschriebene Effekt noch unterstützt, indem die hauptsächlich die kleinen Poren und Kapillaren liefernde Mischungskomponente a) und die hierzu gehörigen Fasern über eine relativ geringe Faserdicke verfügen, um die dazu erforderliche regellose Anordnung annehmen zu können. Dagegen sind die längeren Fasern der Mischungskomponente b) mit größeren Faserdicken ausgerüstet, um die Wirkung als gleichsam Durchlasskanäle in innere Schichten des Filterkuchens zu unterstützen.
Bei der Mischungskomponente a) kann es sich um eine solche handeln, die ihrerseits aus zwei oder noch mehr Unterkomponenten aufgebaut ist. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn sich die Mischungskomponente a) aus
a1 ) Fasern mit einer Faserlänge von mehr als 100 μm und bis zu ca. 200 μm in einer Konzentration von 20 bis 60 Gew.-% und a2) Fasern mit einer Faserlänge bis zu ca. 100 μm in einer Konzentration von 1 bis 30 Gew.-%
jeweils bezogen auf die Mischung im Ganzen zusammensetzt.
Des Weiteren empfiehlt die Erfindung, dass die vorgenannte Unterkomponente a2) der Mischungskomponente a) lediglich Fasern bis zu einer Faserlänge von bis zu ca. 50 μm beinhaltet. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die fragliche Unterkomponente a2) sich im Wesentlichen aus Fasern mit einer Faserlänge von ca. 30 μm und ca. 23 μm zusammensetzt.
Als Unterkomponente a1 ) der Mischungskomponente a) empfiehlt die Erfindung überwiegend solche Fasern mit einer Faserlänge von ca. 120 μm und Fasern mit einer Faserlänge von ca. 200 μm zu verwenden. D. h., die Unterkomponente a1) setzt sich nach besonders bevorzugter Ausführungsform im Wesentlichen aus Fasern der Faserlänge von ca. 120 μm und solchen der Faserlänge von ca. 200 μm zusammen. Bei der Unterkomponente a2) kommt ebenfalls ein Fasergemisch aus überwiegend Fasern der Faserlänge von ca. 30 μm und solchen der Faserlänge von ca. 23 μm zum Einsatz. Mit anderen Worten setzen sich die beiden Unterkomponenten a1 ) und a2) der Mischungskomponente a) ihrerseits aus jeweils Mischungen von zwei Fasern unterschiedlicher Faserlängen in angegebener Dimensionierung zusammen.
Die Fasern der Mischungskomponente b) sind üblicherweise mit einer maximalen Faserlänge von ca. 600 μm ausgerüstet. Tatsächlich kommen an dieser Stelle überwiegend nur Fasern der fraglichen Faserlänge von ca. 600 μm für die Mischungskomponente b) zum Einsatz und keine weiteren Fasern hiervon abweichender Faserlänge.
Die erfindungsgemäße Mischung aus den beschriebenen Filterhilfsmitteln kann dergestalt zum Einsatz kommen, dass die Fasern nach a) und diejenigen nach b) jeweils gemeinsam in einer Filtrationsstufe als Mischung verwendet werden. Meistens wird mit zwei Filtrationsstufen gearbeitet, die auf eine übereinstimmende Mischung der Fasern nach a) und der Fasern nach b) zurückgreifen kann. Es ist aber auch möglich, die beiden Filtrationsstufen mit Mischungen der Fasern nach a) und nach b) in unterschiedlicher Zusammensetzung im Rahmen der beschriebenen Bereiche auszurüsten.
Daneben liegt es im Rahmen der Erfindung, die Filterhilfsmittel bzw. Fasern nach a) in einer Filtrationsstufe und die Fasern nach b) in einer anderen Filtrationsstufe zu verwenden. Insofern erklärt sich, dass die beschriebene und zum Schutz beanspruchte Mischung nicht notwendigerweise Fasern nach a) und solche nach b) beinhalten muss. Sondern es kann in beispielsweise einer ersten Filtrationsstufe bzw. bei der Erstfiltration auf Filterhilfsmittel zurückgegriffen werden, die lediglich mit Fasern nach a) ausgerüstet ist. Im Rahmen der Zweitfiltration bzw. bei der zweiten Filtrationsstufe mögen dann nur Fasern nach b) zum Einsatz kommen. In der Regel wird hier jedoch mit einer Mischung aus Fasern nach a) und Fasern nach b) bei der Zweitfiltration gearbeitet.
Sofern mehrere Filtrationsstufen zum Einsatz kommen, deckt die Summe der Mischungskomponenten, also die Fasern nach a) und diejenigen nach b) oder nur die Fasern nach a) jeweils einen Bereich von 100 Gew.-% je Filtrationsstufe ab. Dabei kann - wie bereits ausgeführt - bei der Erstfiltration und bei der Zweitfiltration mit einer Mischung der Fasern a) und b) gearbeitet werden, die jeweils 100 Gew.-% des Filterhilfsmittels in der jeweiligen Filtrationsstufe ausmachen. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, dass bei der Erstfiltration lediglich Fasern nach a) zu 100 Gew.-% das Filterhilfsmittel bestimmen, während die Zweitfiltration auf eine Mischung der Fasern nach a) und b) zu 100 Gew.-% als Filterhilfsmittel zurückgreift.
Die Fasern für die erfindungsgemäße Mischung sind insbesondere auf CeIIu- losebasis hergestellt. D. h., es kommen sowohl für die Fasern a) als auch die Fasern b) überwiegend solche aus Cellulose, also Cellulosefasern, zum Einsatz. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar und wird von der Erfindung umfasst, auf Fasern aus Kunststoff zurückzugreifen. D. h., bei den Fasern nach a) und den Fasern nach b) kann es sich auch um Kunststoff-Fasern handeln. Selbstverständlich sind auch Mischformen denkbar, d. h. die Fasern nach a) sind Cellulosefasern während die Faser nach b) Kunststofffasern sind und umgekehrt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten, bei dem eine Mischung aus Filterhilfsmitteln wie zuvor beschrieben zum Einsatz kommt. Bei diesem Verfahren werden die einzelnen Mischungskomponenten a) und b) respektive a1) und a2) sowie b) vor ihrer jeweiligen Verwendung durch Rühren entweder jeweils einzeln oder gemeinsam in Wasser gelöst. Dadurch werden jeweils Einzelsuspensionen oder eine Gesamtsuspension gebildet, die der zu filtrierenden Flüssigkeit zugegeben wird.
Dabei können die Einzel-Suspensionen in verschiedenen Stufen oder gemeinsam der zu filtrierenden Flüssigkeit, dem Unfiltrat, zugegeben werden. Außerdem hat es sich bewährt, wenn die fragliche Suspension (Einzel-Suspension und/oder Gesamt- Suspension) aus Wasser und der einen oder den mehreren Mischungskomponenten im Zuge ihrer Herstellung zusätzlich scherend beaufschlagt wird. Diese scherende Beaufschlagung kann vorteilhaft dadurch erreicht und gleichsam automatisch erzielt werden, dass die Suspension bei ihrer Herstellung im Kreislauf geführt wird und hierbei durch eine Kreiselpumpe eine entsprechende Beaufschlagung erfährt. Durch die bei einer Kreiselpumpe obligatorisch vorgesehenen Flügel für den Flüssigkeits- transport werden die beschriebenen Scherkräfte auf die Fasern ausgeübt und wird die zum Teil klumpenartige Cellulose einwandfrei in dem Wasser gelöst.
Das gilt besonders für den Fall, dass nach vorteilhafter Ausgestaltung die Fasern der Mischungskomponente a) oder die Fasern der Mischungskomponente b) oder beide Fasern fibrilliert ausgeführt sind, also eine aufgespleiste Gestalt aufweisen. Derartige aufgespleiste respektive fibrillierte Fasern formen eine gleichsam verfilzende Anschwemmschicht und einen dementsprechend gestalteten Filterkuchen. Dieser zeichnet sich durch eine besondere mechanische Stabilität aus.
Insgesamt gilt für das erfindungsgemäße Filterhilfsmittel bzw. den daraus hergestellten Filterkuchen, dass sich dieser deutlich einfacher als beispielsweise Kieselgur regenerieren lässt und eine echte Alternative zu dem betreffenden Filterhilfsmittel (Kieselgur) darstellt. Tatsächlich lassen sich die Fasern auf insbesondere Cellulosebasis einfach in Lauge regenerieren, und zwar mehrfach. Darüber hinaus gelingt die Entsorgung einfach, kann beispielsweise durch Kompostieren, im Rahmen einer Biogasanlage bei der Vergasung oder auch durch Verbrennung umgesetzt werden.
Im Folgenden wird die Durchführung des Verfahrens anhand eines Ausfüh- rungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Filtervorrichtung zur Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten, insbesondere Bier, mit Hilfe von Filterhilfsmitteln auf vorzugsweise Cellulosebasis.
In der Figur sind zwei in Reihe geschaltete Filter 1 , 2 dargestellt, bei denen es sich jeweils um Filterkessel 1 , 2 handelt. Die Filterkessel 1 , 2 mögen dabei jeweils so aufgebaut sein, wie dies in der DE 103 40 366 A1 beschrieben wird. Tatsächlich verfügen die Filterkessel 1 , 2 über ein zentrales Verteilrohr, in welches eine
Flüssigkeitsleitung 4 mündet. Als Filter kommen sogenannte Plattenfilter 3 zum
Einsatz, die lediglich beispielhaft angedeutet sind und die Anschwemmschicht tragen bzw. zum Aufbau des Filterkuchens dienen. Beide Filter 1 , 2 formen durch ihre
Reihenschaltung hintereinander eine sogenannte Tandemfiltration.
Um nun die Anschwemmschicht zur Bildung des Filterkuchens auf einer Basis respektive den Plattenfiltern 3 im Beispielfall bilden zu können, wird durch die jeweilige Flüssigkeitsleitung 4 eine Suspension aus Wasser und dem zuvor beschriebenen Filterhilfsmittel bzw. der Mischung aus den Filterhilfsmitteln zudosiert und eine bestimmte Zeit über die Pumpen 9 bzw. 10 im Kreis gefördert, bis die erforderliche Schicht an Filterhilfsmittel aufgebaut ist. Bei einem alternativen Anschwemmverfahren entfällt die Kreislaufpumpe 9 mit dem dazugehörigen Leitungsweg, und der Kreislaufstrom wird alleinig durch die Pumpe 10 auf dem gestrichelt dargestellten Leitungsweg 11 gefördert, wobei die entsprechenden Suspension vor den Filtern 1 und 2 zudosiert wird.
Zum Zwecke der Zudosierung sind der jeweiligen Flüssigkeitsleitung 4 sogenannte Pufferbehälter 5 zugeordnet, welche das Filterhilfsmittel bzw. die Mischung aus den
Filterhilfsmitteln respektive die Suspension bevorraten und in die Flüssigkeitsleitung
4 zudosieren. Hierfür sorgt jeweils eine Förderpumpe 6, welche die Suspension in die
Flüssigkeitsleitung 4 (geregelt) einleitet. In dem Pufferbehälter 5 rotiert jeweils ein
Rührer, insbesondere ein Balkenrührer, welcher dafür sorgt, dass die in den Wasser gefüllten Pufferbehälter 5 eingebrachten Fasern gelöst werden. Zusätzlich sorgt eine
Kreiselpumpe 7 im Beispielfall dafür, dass die sich allmählich bildende Suspension im Pufferbehälter 5 im Kreislauf geführt wird.
Damit bei diesem Vorgang keine Suspension in die Flüssigkeitsleitung 4 gelangt, ist ein Umschaltventil 8 zwischen dieser Kreislaufführung bzw. dem Pufferbehälter 5 und der Förderpumpe 6 vorgesehen, welches während dieses Vorganges den Pufferbehälter 5 bzw. die Kreislaufführung von der Förderpumpe 6 und mithin der Flüssigkeitsleitung 4 separiert. Der beschriebene Rührvorgang bzw. die Kreislaufführung wird für ca. eine Stunde vorgenommen.
In dem ersten Filter 1 kann eine sogenannte Erstfiltration durchgeführt werden, um die im Bier unvermeidliche Trübung zu reduzieren. Im Rahmen dieser Erstfiltration kommt eine Mischung aus Fasern entsprechend a) und solchen nach b) zum Einsatz. Es ist aber auch möglich, an dieser Stelle lediglich mit Fasern nach a) zu arbeiten, wie dies nachfolgend im Rahmen des Ausführungsbeispiels 3 zum Ausdruck kommt.
Die daraufhin bereits filtrierte Flüssigkeit verlässt den Filter 1 über einen Unfiltratkanal, welcher in eine weitere Flüssigkeitsleitung 4 zwischen dem Filter 1 und dem Filter 2 mündet. Auf diese Weise gelangt die bereits im Filter 1 filtrierte Flüssigkeit über die weitere Flüssigkeitsleitung 4 in den Filter 2, in dem die Zweitfiltration stattfindet. An dieser Stelle kommt durchweg eine Mischung aus Filterhilfsmitteln mit Fasern nach a) und b) zum Einsatz. Hier wird die Anzahl der im Bier zwangsläufig vorhandenen Hefezellen auf nahezu Null bzw. Null reduziert und auch die erforderliche Trübung eingestellt. Beide Pufferbehälter 5 arbeiten für den Aufbau der Anschwemmschicht bzw. des Filterkuchens auf der Basis respektive den Plattenfiltern 3 mit der zuvor beschriebenen Mischung aus jeweils Cellulosefasern unterschiedlicher Faserlänge und gegebenenfalls unterschiedlichem Faserdurchmesser.
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen werden verschiedene Cellulosefasern beschrieben, die durch die Nummern 1 bis 6 charakterisiert sind und sich im Wesentlichen durch die Faserlänge und den Faserdurchmesser unterscheiden.
Ausführungsbeispiel 1 :
Als besonders geeignete Mischungszusammensetzung für das erfindungsgemäße Filterhilfsmittel haben sich folgende Mischungsbestandteile herausgestellt
Figure imgf000012_0001
Ausführungsbeispiel 2:
Besonders bevorzugt wird eine Erstfiltration und nachfolgend Zweitfiltration verfolgt, die auf die anschließend beschriebenen Mischungskomponenten in den angegebenen Konzentrationen zurückgreift:
Figure imgf000012_0002
Die Wirkungsweise der im Rahmen des Ausführungsbeispiels 2 eingesetzten Mischungen im Rahmen der Erstfiltration und Zweitfiltration wird besonders deutlich anhand der Messprotokolle nach den Fig. 2 und 3. Dabei zeigt die Fig. 2 den Filtrationsverlauf im Rahmen der Erstfiltration, also im Filter 1 der Filteranlage gemäß Fig. 1. Auf der Y-Achse ist links die Trübung in der Einheit EBC (European Brewery Convention) dargestellt. Die angegebenen Winkel von 25° und 90° korrespondieren zum Messwinkel für die beschriebene Trübemessung. So stellen sich bei Kieselgur Werte zwischen 0,3 bis 0,9 EBC dar, wohingegen Cellulose zu 0,6 bis 0,7 EBC korrespondiert.
Ebenfalls auf der linken Y-Achse ist der Durchfluss durch den jeweiligen Filter, im Rahmen der Erstfiltration durch den Filter 1 , dargestellt, und zwar in Hektoliter pro Stunde : 10 (hl/h/10). Die X-Achse gibt die Zeit in Stunden wieder. Auf der rechten Y- Achse ist der Differenzdruck dargestellt.
Man erkennt, dass im Rahmen der Erstfiltration der Differenzdruck in Bar erst langsam ansteigt und selbst nach 8 Stunden erst gerade Werte von 0,5 Bar überschritten hat. Wie gewünscht nehmen die Trübung bei 25° und diejenige bei 90° ab, d. h., die gewünschte Filterwirkung wird beobachtet.
In der Fig. 3 sind die Verhältnisse bei der Zweitfiltration also im Filter bzw. Filterkessel 2 dargestellt. Auch in diesem Fall bleibt der Durchfluss im Wesentlichen konstant und ist lediglich nach 7 bis 8 Stunden mit einem relevanten Anstieg des Differenzdruckes zu rechnen.

Claims

Patentansprüche
1. Mischung aus Filterhilfsmitteln zur Verwendung bei der Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h
a) Fasern mit einer Faserlänge bis zu ca. 300 μm in einer Konzentration von ca. 80 Gew.-% bis ca. 100 Gew.-% und gegebenenfalls
b) Fasern mit einer Faserlänge von mehr als 300 μm und bis zu ca. 700 μm in einer Konzentration von ca. 1 Gew.-% bis zu ca. 20 Gew.-%
als Mischungskomponenten.
2. Mischung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungskomponente a) eine Faserdicke bis zu ca. 20 μm und die Mischungskomponente b) eine solche von mehr als 20 μm und bis zu ca. 40 μm, insbesondere bis zu ca. 30 μm, aufweist.
3. Mischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mischungskomponente a) aus zwei oder mehr Unterkomponenten und zwar wie folgt zusammensetzt:
a1 ) Fasern mit einer Faserlänge von mehr als 100 μm und bis zu ca. 200 μm in einer Konzentration von ca. 20 Gew.-% bis ca. 60 Gew.- %,
a2) Fasern mit einer Faserlänge bis zu 100 μm in einer Konzentration von ca. 1 Gew.-% bis ca. 30 Gew.-%
jeweils bezogen auf die Mischung im Ganzen. 2
4. Mischung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkomponente a2) der Mischungskomponente a) lediglich Fasern bis zu einer Faserlänge von bis zu ca. 50 μm beinhaltet.
5. Mischung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unterkomponente a2) der Mischungskomponente a) im Wesentlichen aus Fasern mit einer Faserlänge von ca. 30 μm und solchen mit einer Faserlänge von ca. 23 μm zusammensetzt.
6. Mischung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Unterkomponente a1) der Mischungskomponente a) im Wesentlichen aus Fasern mit einer Faserlänge von ca. 120 μm und solchen mit einer Faserlänge von ca. 200 μm zusammensetzt.
7. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Mischungskomponente b) eine maximale Faserlänge von ca. 600 μm aufweisen.
8. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern solche aus Kunststoff, Cellulose oder auch von Mischungen eingesetzt werden.
9. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern nach a) und die Fasern nach b) jeweils in einer Filtrationsstufe bei einer mehrstufigen Filtration eingesetzt werden.
10. Mischung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich die Fasern nach a) in einer Filtrationsstufe und eine Mischung der Fasern nach a) und b) in einer anderen Filtrationsstufe bei einer mehrstufigen, insbesondere zweistufigen, Filtration verwendet werden.
11. Verfahren zur Anschwemmfiltration von Flüssigkeiten mittels einer Mischung aus Filterhilfsmitteln entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 10, wonach die einzelnen Mischungskomponenten a) und b) vor ihrer Verwendung durch Rühren entweder einzeln oder gemeinsam in Wasser gelöst.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Suspension aus Wasser und der einen oder den mehreren Mischungskomponenten a) und b) im Zuge ihrer Herstellung zusätzlich scherend beaufschlagt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Mischungen nach a) und b) in den Filtrationsstufen bei einer zweistufigen, Filtration verwendet werden, wobei der Anteil der Fasern nach b) in der zweiten Stufen um 5% bis 15% und insbesondere um 10% erhöht ist, und der Anteil der Fasern nach a) um den selben Wert in der zweiten Stufe erniedrigt ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verminderung des Anteils der Fasern nach a) ausschließlich oder nahezu ausschließlich Fasern nach a1) betrifft und der Anteil der Fasern nach a2) unverändert oder nahezu unverändert bleibt.
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