具有改善的设计的膜过滤设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及膜过滤设备，尤其涉及这样的微过滤设备的结构设计。
【背景技术】
[0002]膜过滤或者用于过滤的膜技术是越来越多地被用于生产牛奶、诸如具有延长保质期的牛奶(ESL牛奶)、或者用于制造奶酪的牛奶(奶酪牛奶)等的技术，其目的是将产品的一个或一个以上的成分与其他成分分离。更具体而言，本申请将用于交叉流过滤，交叉流过滤涉及引导2个平行流且其间布置有过滤器。第一流包括原材料，被称为’送料材料’，其含有一个或一个以上的不希望有的成分；在过滤器的另一侧的第二流包括渗透(滤液)、即产品能够通过滤器的部分。过滤后剩余在第一流中的部分称作滞留物(浓缩物)。为了完整性，这可以与死端过滤比较，死端过滤中，产品被强制通过过滤器或者筛子，并且出去的唯一方式是通过过滤器或者筛子。
[0003]该处理由跨过滤器或者膜的压力差驱动，并且该压力差称作跨膜压力(TMP)。
[0004]在膜过滤中，使用不同配置的过滤模块。基本布局的通常特征在于，在滞留侧有进料口和出料口，而在渗透侧仅有出料口。另一个通常特征在于，过滤模块具有模块化设计，使得两个或两个以上的模块可以串联或者并联耦接，以满足用户的需要。
[0005]第一类型是管状设计，其是类似于管状热交换器的设计。产品/滞留物以捆绑配置被引导通过小直径管道，通常在相邻的管道之间没有接触。小直径管道包括膜，并且小直径管道束被布置在大直径管道或者外壳中。小直径管道的外周边与外壳之间的孔隙提供渗透侧。膜例如可以由聚合物或者陶瓷形成。这样的配置的一个示例在EP0333753中被公开。
[0006]2个其他设计是中空纤维设计和螺旋缠绕设计，其细节将不在本申请中进行任何说明。
[0007]本申请主要针对具有板和框设计的过滤模块，在一些程度上该设计可以与板热交换器的设计相当。沿着狭窄沟道与膜的一侧接触来驱动送料材料，并可以在膜的相反侧上收集渗透物。若干过滤模块可以有利地被以平行耦接的配置布置成堆叠。
[0008]—般而言与微过滤有关，并尤其是与食物产品的微过滤有关的2个关键参数是卫生性和容量。由于明显的原因，这些参数的改善将对微过滤设备的容量具有直接的冲击。关于可操作的参数，跨膜压力和跨膜压力的控制可以被视为是关键方面。本申请旨在提供影响这些的改善。
【发明内容】
[0009]依据独立权利要求，本发明旨在提供一种新的和改善的微过滤设备，该微过滤设备消除或至少缓解了现有技术遇到的问题。为此，本发明涉及一种交叉流过滤设备，其包括滞留板、渗透板、以及夹在滞留板和渗透板之间的膜。滞留板包括从分布歧管延伸的至少一个送料沟道，以及从收集歧管延伸的至少一个排放沟道，并且送料沟道经由从送料沟道且自滞留板的第一侧延伸到滞留板的相反的第二侧的贯通孔以及自滞留板的所述第二侧延伸到滞留板的第一侧直到排放沟道内的贯通孔而与排放沟道流体连接。从送料沟道延伸的贯通孔中的一个或一个以上具有倒角的入口。
[0010]使用倒角的入口将减少贯通孔上的压力降，由此，改善过滤设备的性质。倒角可以跟随(follow)贯通孔的整个边框，然而其还可以仅仅跟随一部分边框。在一个实施例中，仅面对上游方向(朝向分布歧管的方向)的贯通孔的边框将被倒角，并且在其他实施例中，倒角将覆盖约一半的边框，此处，该一半也面对上游方向。以这种方式，传入流将顺利流到贯通孔中。在其他实施例中，围绕边框的整个周缘有倒角，但入口的倒角在送料沟道的入口端的方向更明显。
[0011 ] 在一个或一个以上的实施例中，从送料沟道延伸的贯通孔中的一个或一个以上具有赛道形横截面。
[0012]为了进一步改善设备的效率，一些实施例可以包含:送料沟道和排放沟道以交替方式布置。
[0013]在一个或者若干实施例中，送料沟道或者排放沟道的入口端比相同沟道的相反端具有较大的横截面面积。
[0014]如果至少一个送料沟道和至少一个排放沟道沿着弯曲路径延伸(对于一个或一个以上的实施例可能是这种情况)，那么可以实现对过滤区域和膜过滤器的性质的更好的使用。为了进一步指明一种这样的构造，至少一个送料沟道和至少一个排放沟道可以各自具有一定的构造使得其从入口端到相反端包括3个结构区段，第二区段布置在第一区段与第三区段之间，并且与每一个都呈角度。此外，在相关实施例中，布置第二区段，使其具有与沟道呈直角延伸的纵向延伸部，该沟道在滞留板的相反侧流体连接所述滞留板的贯通孔。
[0015]优选的是在一个或一个以上的实施例中，配置送料沟道和排放沟道，使得在所述至少一个送料沟道的入口与所述至少一个排放沟道的出口的速度相等，因为这已证明了能改善过滤能力。
【附图说明】
[0016]根据本发明的一个实施例的微过滤设备的重要部分包括滞留板、渗透板、以及布置在其间的膜，这将参考附图详细说明，其中
[0017]图1是过滤设备的概要堆叠的剖视图。
[0018]图2是概要过滤设备的剖视图。
[0019]图3是示出其第一侧的概要滞留板的俯视图。
[0020]图4是示出其第二侧的图1的滞留板的俯视图。
[0021]图5是示出其第一侧的概要渗透板的俯视图。
[0022]图6是示出其第二侧的图6的渗透板的俯视图。
[0023]图7示出了本发明的第一实施例中的渗透板的贯通孔。
[0024]图8是图7的贯通孔的剖视图。
[0025]图9是示出膜悬挂在滞留板和渗透板之间的概要剖视图。
[0026]图10是根据本发明的第二实施例的滞留板的俯视图，该视图相当于图3的视图。
[0027]图11是依据本发明的一个实施例根据其第二方面的在密封构件的部分的详细视图。
[0028]图12是类似于图10的视图，其示出了创造性密封构件的第二实施例。
【具体实施方式】
[0029]下面，将通过本发明的具体实施例来说明本发明的更多细节。另外，在说明细节之前，将根据本发明的实施例来公开过滤设备的一些一般方面，其目的是便于理解本发明。在下面的一般说明中，一些部分是周知的，而一些部分可能属于本发明。尤其是，图1-6公开的特征在一般意义上被认为是微过滤领域的普通技术人员公知的。仍然，对于没有被技术训练的、非微过滤专家的读者可能会发现简短说明会促进对本发明本身的理解。
[0030]在下方的说明中，术语’送料’(’feed’)用于在其暴露至膜之前要处理的材料，而术语’滞留物’用于在已暴露至膜之后要处理的材料。其目的是简化组成的说明，但实际上在大多数情况下，送料包括要处理的材料和由于再循环处理导致的滞留物的混合物，如熟练技术人员所公知的那样。
[0031]3个主要组件是滞留板200、渗透板300和膜51。膜51夹在滞留板200和渗透板300之间，并且膜优选的是诸如基于陶瓷或者基于二氧化硅的无机过滤器，因为有机膜在清洗处理期间趋向于分层。膜可以具有同质结构(比如布或者陶瓷结构)，或者其可以具有更精细的布局。更精细的膜具有类似于蜂窝结构的精确限定的结构。尽管形状不一定是六边形，但过滤器由单独的单元或者单元块构成，其功能可以变化。然而，对于本发明的目的而言，膜的准确选择不是主要问题。
[0032]图1是概要视图，其示出了形成过滤单元50的过滤设备100的堆叠的剖面。本发明的第一逼近(approximat1n)将涉及单个的过滤设备/过滤模块的特征，但在使用的大多数领域中，若干过滤设备被组合使用，以实现要求的性能水平。因此，若干(微)过滤设备可以以堆叠的方式布置，图1示出了其剖视图。过滤单元50包括以堆叠方式布置的若干过滤设备100。原材料的送料F进入单元50，并且例如被栗60强制通过该系统。
[0033]送料然后进入充当与每个过滤设备100流体连通的分布歧管的送料/滞留沟道202。送料然后经由送料沟道204进入过滤模块，并经由排放沟道212进入收集歧管214而排出模块。送料在其通过过滤模块的路径中沿着过滤器膜51经过，并且因此，送料的一部分已经过膜51，从而形成渗透物部分。渗透物P被收集并经由渗透沟道316而排出过滤单元100，而约90%的滞留物R被再循环至送料/滞留沟道202。约10%的滞留物R’从过滤设备渗出，并且转送至连续过滤设备100。增加用以补偿滞留物R’的损耗和渗透物P的送料F流来实现过滤设备100的连续循环。
[0034]图2中，更详细地示出了过滤模块100的剖视图，尽管其仍然是概要视图。其示出了滞留板200如何在第一侧包括送料沟道204以及排放沟道212，送料沟道204将未过滤材料(混合有滞留物)的送料从分布歧管(图2未示