流体动力学优化的滤烛的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于过滤和/或稳定流体、尤其是啤酒的预涂烛式过滤器的流体 动力学优化的滤烛，并且尤其涉及一种具有内体的滤烛。此外，本发明还涉及一种具有这种 滤烛的预涂烛式过滤器以及对这种滤烛的应用，用以过滤和/或稳定流体、尤其是啤酒。
【背景技术】
[0002] 在熟化工艺结束时，啤酒具有许多酵母颗粒和浑浊颗粒，它们尤其是为了消费者 希望(例如光泽度)和保存的目的而要通过过滤去除掉。为此，借助过滤设备将浑浊的啤酒、 即未滤液分出纯粹的滤液和留下来的滤渣(滤饼）。
[0003] 公知的是，预涂烛式过滤器用于对啤酒进行过滤或稳定。在预涂烛式过滤器的过 滤容器中存在许多滤烛，这些滤烛例如以悬挂的方式固定在顶板或所谓的排管系统 (Register)上。滤烛通常拥有过滤体，过滤体例如具有细线材，其中，线材匝圈之间的间隙 充当用于待过滤的介质的穿过部。EP 1 243 303 B1例如指导了一种在过滤体的内腔中具 有空心柱体形的内体的滤烛，该内体具有闭合的外周侧，其中，在过滤体与内体的外周侧之 间构造出用于滤液的流动通道。类似的滤烛也由EP 1 243 301 B1公开，其中，通过过滤体 的所缠绕的线材的面的斜度和连续的匝圈的面的由斜度所得到的错位实现了预涂层的更 好的粘附。
[0004] 为了过滤，给待过滤的啤酒添加助滤介质，例如硅藻土、纤维素、珍珠岩、活性炭、 塑料纤维、玻璃纤维、纤维物纤维或类似物。为了稳定，给待稳定的啤酒添加稳定介质，例如 PVPP(聚乙烯吡咯烷酮)或Crosspurel助滤介质在过滤过程开始时预涂在过滤体的外部 面上，从而构造出过滤层。该过程被称为所谓的基本预涂或预冲积。在过滤过程期间，有规 律地给待过滤的啤酒配量助滤介质。该过程被称为运行配量。与助滤介质类似地，这也可以 适用于对稳定介质的使用。
[0005] 在过滤和/或稳定流体、尤其是啤酒中已知的问题在于，在过滤面上不均等的流动 可能会在过滤前和过滤期间没有规律地实现预涂层，也就是助滤介质，例如硅藻土在滤烛 上的预涂。尤其是不能足够均等地携带重的辅助介质颗粒以便在之后均等地沉淀。如果将 待过滤的啤酒从下方输送进过滤容器中，那么这尤其针对在过滤容器的上区域中。由此出 现的不均匀的颗粒大小分布导致了流量在滤烛的长度上不均匀的分布，这是因为颗粒分布 决定性地确定了滤饼的流通阻力。
[0006] 为了使已知的助滤介质的预涂均等化，在现有技术中公知有用于以未滤液来对滤 烛进行入流的特殊方法，这些方法尝试避免使流动在以前常见的悬挂有滤烛的顶板上停 滞。例如，EP 1 250 948 B1指导了对用于未滤液的旁路的应用，以便在过滤容器中产生未 滤液的基本流动。如由EP 1 243 300 B1所公知的用于滤液的所谓排管系统排出部 (Registerablauf)的应用也能够通过如下方式在过滤容器中实现基本流动，即，未滤液可 以在排管系统排出部的排出线路之间穿过。所提及的措施在此虽然改进了预涂过滤层的厚 度的均等性，但是尤其是考虑到所预涂的颗粒的大小而仍不能够完全防止预涂过滤层的不 均匀性。
[0007] 最近，越来越多地将替选的助滤介质用于在预涂烛式过滤器中使用，以便代替至 今仍使用的硅藻土。作为替选的助滤介质，在此，尤其是可压缩的助滤介质，例如纤维物或 所有类型的纤维素，尤其是纤维胶以及米糠、灰或类似物已被证实是可行的。然而，此类助 滤介质在密度和颗粒大小分布方面以及在下沉特性或浮力方面与迄今使用的硅藻土有所 不同。由此，在助滤介质预涂时导致问题增多，并且导致滤饼沿滤烛显得特别不均等。
[0008] 此外，在可压缩的助滤介质中，由于过滤层的构建而几乎不会构建出反压力，这例 如在迄今为止所使用的助滤介质中通常是常见的。由此，没有像常见的那样使流动在具有 预涂较厚的过滤层的位置上减小并且在过滤体的空着的面中提高，从而在过滤体上不能够 构建出均等的过滤层。尤其是过滤体的与用于滤液的滤烛的一个或多个排出部相隔最远的 外部面仅少量地覆盖有助滤介质，这是因为滤液在该位置上的流动速度很小。
[0009] 由于在常规的滤烛中由可压缩的助滤介质构成的预涂层的尤其是厚度的高的不 均匀性而产生不均等地分出浑浊物，这是因为显得不均等的过滤层具有不均等的分离极 限。在极端情况下，滤饼甚至在预涂层中具有孔，从而不能够实现令人满意的过滤，这是因 为无法实现对浑浊颗粒的充分的离析。
【发明内容】
[0010] 因此，本发明的任务是，提供一种针对预涂过滤器的滤烛，该滤烛能够均等地构造 出针对许多助滤介质、尤其是可压缩的助滤介质，例如纤维物或所有类型的纤维素、尤其是 纤维胶的沿整个滤烛的预涂层。此外，本发明的任务是，改进滤烛的过滤特性并减少助滤介 质的使用。通常，本发明的任务是，减少在过滤和/或稳定流体、尤其是啤酒时的能量和材料 的使用。
[0011] 上面提到的任务通过用于过滤和/或稳定流体、尤其是啤酒的预涂过滤器的滤烛 来解决，滤烛具有过滤体、布置在过滤体的内腔中的内体和至少一个在过滤体与内体之间 形成的滤液通道，其中，过滤体和/或内体以如下方式构造，即，在滤烛运行时为滤液通道中 的滤液流提供引起助滤介质在过滤体外部面上的预涂均等化的流型。
[0012] 具有过滤体和布置在过滤体的内腔中的内体的针对预涂过滤器的滤烛在现有技 术中本身已公知。在此，过滤体可以具有螺旋形地缠绕的线材，其中，线材匝圈之间的间隙 充当流体穿过部。线材例如可以具有三角形的横截面，并且间隙的间隙宽度可以位于大致 30至100μπι的范围内。所缠绕的线材可以要么是自承载的，要么通过与所缠绕的线材连接的 载体来保持。
[0013] 这种载体例如可以以一个或多个间距保持器的形式来设置，其布置在过滤体与内 体之间，从而使包括缠绕的线材的过滤体与内体间隔开。替选地，内体可以例如通过内体的 星形的横截面构造出凸出部，其中，线材匝圈与内体的凸出部接触地布置。能想到许多替选 的构造方案。关键的仅仅是，在过滤体的内部面与内体的外部面之间构造有一个或多个滤 液通道，滤液在穿过预涂层和过滤体后进入滤液通道中，并且滤液可以从滤液通道中经由 一个或多个滤液排出部引出。
[0014] 由于滤烛的可以位于半米至例如6米的范围内的大的长度，使得过滤体和内体都 沿纵向轴线伸长地构造，其中，过滤体沿该纵向轴线完全包围内体。
[0015] 由于滤液从未滤液腔转移到至少一个在过滤体与内体之间形成的滤液通道中，并 且由于滤液从滤液通道中经由至少一个滤液排出部引出，使得在滤液通道中形成了滤液 流，该滤液流具有如下流型，该流型通过滤液通道的形状、具有已预涂的滤饼的过滤体的过 滤特性和未滤液流沿滤烛的流型来确定。在常规的预涂过滤器中，不均匀的滤饼的问题总 是通过尝试预先给定未滤液的沿滤烛的特定的流型来克服。在内体和过滤体都管形地以圆 形的恒定的横截面同中心地沿纵向轴线构造的常规的滤烛中，总是给朝滤液排出部增加的 滤液的体积流提供例如形式为环形间隙的滤液通道的相同的横截面。基于该原因，在常规 的滤烛中，滤液流朝滤液排出部的速度增加，相反地，尤其是在仅具有一个滤液排出部的滤 烛中，在滤烛的与滤液排出部相对置的那侧上会产生滤液流的停滞点。然而，根据伯努利压 力方程，流动速度的提高导致流体动力学流的静压的减小，由此，在完全均匀的预涂层的情 况下，具有预涂层的过滤体上的压力差沿滤烛的纵向轴线发生改变，这又导致助滤介质的 不均等预涂。此外，在具有滤烛的预涂过滤器中，通常在滤烛的上端部上设置有滤烛的滤液 排出部，其中，未滤液通常从下方导入过滤容器中，这导致随着高度增加在过滤容器中未滤 液流趋于停滞。因此，在该情形下，在滤烛的内部的滤液流和在滤烛外部的未滤液流的彼此 相反的增加或减少的流型相对立，这附加地加剧了压力差的变化。由于在滤烛的不同区域 中的不同的吸入作用，使得在过滤体的相对置的端部上的覆盖层形成、即饼构造极为不同。
[0016] 本发明尝试通过如下方式避免预涂层的这种极为不同的构造，即，在滤液侧执行 流体动力学优化的流动。在此，根据本发明，过滤体和/或内体以如下方式构造，g卩，在滤烛 运行时，为滤液通道中的滤液流提供引起助滤介质在过滤体外部面上的预涂均等化的流 型。助滤介质预涂均等化在此并且在下面均被理解为与具有恒定的横截面的滤液通道和完 全闭合的内体的常规的滤烛相比，预涂层的厚度的均匀性得到改进。尤其地，过滤体和/或 内体可以以如下方式构造，g卩，使滤液的流动速度和/或在过滤体上的体积流平衡和/或在 穿过过滤体时的压力损耗或滤液流沿滤烛的纵向轴线在未滤液上的吸入作用至少部分被 均衡。在特殊情况下，过滤体和/或内体可以以如下方式构造，即，在所形成的滤液通道中产 生滤液的基本上恒定的流型。在此，术语"基本上"包括滤烛的由于运行而造成的过滤的波 动。替选地，滤液流的流型可以补偿未滤液沿滤烛的纵向轴线的流型。尤其是可以通过过滤 体和/或内体的适当的构造防止在滤液流中产生停滞点。
[0017] 为了在滤液通道中实现滤液流的期望的流型，过滤体和/或内体的形状尤其可以 沿滤烛的纵向轴线发生改变，以便实现滤液通道的对于必需的体积流来说所需要的横截 面。替选或附加地，内体(像下面将详细描述的那样)可以设有留空部，滤液穿过留空部引入 到内体的内腔中，滤液可以经由至少一个滤液排出部从内腔中引出。通过这些开口可以给 滤液通道中的滤液赋予期望的流动。也能想到将改变的横截面和内体中的局部设置的开口 组合起来。设有开口的内体为了构造出内部滤液流而必须至少部分空心地构造。
[0018] 术语"下"和"上"在此和随后在习惯的意义中使用，根据该意义，上区域比下区域 具有相对于外引力场的引力中心更大的距离。出于清楚的原因，在此和在下面总是会提到 过滤，其中，随之也总是包括流体的稳定。同样也适用于助滤介质的术语，该术语可以类似 指的是稳定介质。当总是使用术语滤烛时，随之当然也包括的是，利用该滤烛可以对流体、 例如啤酒进行稳定。过滤和稳定工艺可以依次地，也就是说，在两个分开的设备中进行(例 如在使用纤维物或纤维素，尤其是纤维胶作为助滤介质和可再生的PVPP作为稳定介质的情 况下）。在此例如可以使用两个结构相同的预涂烛式过滤器。然而，过滤和稳定工艺也可以 在一个工艺步骤中进行，也就是说，在一个设备中进行，例如在同时供应作为助滤介质的纤 维物或纤维素、尤其是纤维胶和作为稳定介质的不可再生的PVPP的情况下。替选地，也可以 供应具有助滤介质和稳定介质的任务的产品，如Crosspure。
[0019]在过滤过程中，未滤液位于未滤液腔中，在稳定过程中，未稳定的啤酒位于未滤液 腔中。当两个工艺在一个设备中同时执行时，那么在未滤液腔中就包含有未过滤的、未稳定 的啤酒。
[0020]稳定被理解为在所谓的稳定介质上对特定的分子部分（例如特定的蛋白质