膜式过滤器设施及借助模糊逻辑和/或人工神经网络对其进行调节方法与流程

本发明涉及用于过滤啤酒的膜式过滤器设施以及用于控制和/或调节这种膜式过滤器设施的方法。

背景技术：

在啤酒的生产中，在发酵/成熟后，将啤酒过滤，尤其是从啤酒中去除酵母。啤酒的膜式过滤多年以来已成为越来越多的所使用的技术。尤其地，在此使用错流措施，其中，让未经过滤的啤酒、也就是说未过滤物在循环回路中被导引通过膜式过滤器，并从膜式过滤器中取出滤液。例如，将塑料中空纤维或具有微滤孔隙的陶瓷滤烛用作膜。因此，所使用的膜也称为微过滤膜。

在过滤过程期间，所要滤除的物质沉积在膜上或膜中，由此提升了过滤阻力，并最终降低过滤过程的效率。同时，在未过滤物中的被阻挡的组成部分的浓度、尤其是酵母浓度以及蛋白质、苦味物质和多糖等的浓度将随时间而增加。随着过滤的进程，未过滤物将被增浓，以至于必须最终停止过滤过程以便清理掉增浓物，其中，可以对膜进行清洁。由于膜结垢、也就是说诸如酵母、蛋白质、半纤维素等污物在膜上的积聚也导致膜被相当快地堵塞，从而需要例如通过用碱液和/或酸反冲洗来进行清洁。

为了控制过滤，例如可以观察跨膜压力，并且然后在达到预先确定的边界值时将过滤停止，其中，将增浓物推出并且/或者将增浓的未过滤物用新鲜的未过滤物进行稀释。在此，通过用滤液、尤其是用啤酒和/或水进行反冲洗，可以延迟膜的阻塞。然而，使用预先确定的边界值意味着，只有当膜已经被阻塞时才做出反应，从而不能及早防止膜的阻塞。因此，现有技术中的用于啤酒过滤的膜式过滤器仅具有较短的耐用度。

另外，对啤酒进行膜式过滤、尤其是在必要清洁之前的膜式过滤器的耐用度在很大程度上依赖于啤酒的原料、配方和发酵方式。因此，过滤周期的持续时间，也就是说需要例如通过使用特定的反冲洗介质进行反冲洗或通过就地清洗(cleaning-in-place)(cip)进行的清洁之前膜式过滤器的耐用度，将依赖于所要过滤的啤酒地而有很大变化。

对于过滤器设施的运营方、例如啤酒厂来说，结果是带来不小的计划不确定性，由此常常不期望地对膜式过滤器执行提早的、长时间或不充分的清洁过程。这又通常导致更长的生产时间并提高了运营成本。

由于造成膜结垢和膜的阻塞并且难以在模型中捕获到的大量的过程参数，使得在运行具有膜式过滤器的过滤器设施时，通常的方法在于，针对过滤过程和/或清洁过程使用被固定预定的程序流程。例如，将跨膜压力的固定边界值预定为过滤过程的中止标准。同样，错流过滤的溢流速度和过滤流量通常被恒定预定或在过滤器堵塞时将不成比例地迅速提高。

另外，在现有技术的控制和调节系统中，迄今仅可能的是，预先地或在过滤过程中线性地预测过滤过程的持续时间，以便及时采取措施，通过该措施可以延长或优化过滤。但是，线性的预测模型通常偏离实际情况，这是因为过滤进程在过滤的前半部分充其量是线性的，而然后则通常呈指数衰减。

由于原则上每个啤酒厂对生产计划的依赖性，使得这将导致不令人满意地过滤少量啤酒，并且使得啤酒厂的负荷率不是最佳的。

此外，由于严格/不灵活的过程流程(例如，固定预定的时间或固定预定的通量或固定预定的穿流方向)，使得膜式过滤器清洁也并不是最佳地被执行。膜式过滤器清洁的持续时间通常太长，并且只能够通过使用更多的化学药剂(例如更高浓度的碱液或氧化剂)来缩短。化学药剂使用量的提高导致提高的运营成本，并对膜模块的耐用度产生负面影响，这附加地提高了运营方的成本。

另外，如果对膜式过滤器的清洁并未最佳地执行，则通常缩短了后续的过滤过程。总而言之，在所要进行的过滤开始时和在此期间，啤酒参数的难于所能掌握的和能建模的框架条件以及过滤器设施的严格控制使得最佳的啤酒过滤的自动化变得困难。在此，随着并行使用的过滤单元越多，控制将变得越复杂。

因此，本发明的任务是，提供用于过滤啤酒的设备和方法，以用于克服现有技术的上述缺点。尤其地，应延长膜式过滤器的耐用度、优化膜式过滤器的清洁、并应使过滤器设施的控制和调节自动化。在此，尽管啤酒参数发生变动，但仍应实现最佳的过滤效果，尤其是在生产率和生产成本方面。此外，应能够实现对具有多个过滤单元的过滤器设施的自动化控制或调节。

技术实现要素：

上述任务通过用于过滤流体、尤其是啤酒的设备来解决，该设备包括：具有至少一个膜式过滤器模块的能被独立控制和/或调节的第一过滤单元、具有至少一个膜式过滤器模块的能被独立控制和/或能调节的第二过滤单元和至少一个调节单元，其中，调节单元被构造成用于：依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第二过滤单元的分配(belegung)。替选地或补充地，调节单元可以被构造成用于：依赖于利用第二过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第一过滤单元的分配。

除了啤酒之外，根据本发明的设备还可以用于过滤其他流体，例如水、牛奶或其他液态的食品。过滤在此可以作为死端过滤或错流过滤来执行。在错流过滤中，未过滤的流体，尤其是啤酒，也就是说未过滤物，通常在循环回路中被导引通过膜式过滤器，其中，从膜式过滤器中取出滤液。在此，未过滤物将沿着膜流动，其中，滤液通常垂直于膜溢出。例如，将塑料中空纤维或具有微滤孔隙的陶瓷滤烛用作膜。根据孔径而定地指的是微滤或超滤。用于啤酒过滤的孔径尤其是在0.1至1μm的范围内，尤其是在0.4至0.6μm的范围内。例如，可以选择聚醚砜作为中空纤维膜的材料。

在膜式过滤器中，可以将大量的中空纤维膜捆扎或组装成膜式过滤器模块，其中，中空纤维膜能够被整合在由不锈钢制成的压力管件中。可以将多个膜式过滤器模块组合在一个过滤单元中。在此，各个膜式过滤器模块可以通过相应构成的连接线路或管件、控制或调节阀、泵和过滤单元的本身公知的其他元件相互间尤其是以串联方式或者部分或完全并联方式彼此连接。

根据本发明，第一和第二过滤单元分别能被独立被控制和/或调节。为此，第一和第二过滤单元可以具有上述元件、尤其是可控的阀和泵，它们允许独立地控制和/或调节利用各自的过滤单元进行的过滤。在一个变型方案中，每个过滤单元为此可以具有其自己的控制和/或调节单元，该控制和/或调节单元可以例如以可编程逻辑控制部的形式构成。可以将本身公知的另外元件，例如用于未过滤物的缓冲罐、用于滤液的缓冲罐以及一个或多个被整合的cip模块和/或反冲洗线路设置为第一和/或第二过滤单元的一部分。在使用错流措施的情况下，第一和第二过滤单元尤其可以具有自己的用于未过滤物的循环回路。

第一和第二过滤单元可以例如经由可控的三通阀或阀节点与用于未过滤物的输送线路连接，尤其是与用于未过滤物的主缓冲罐连接。

应理解，可以设置等效构成的另外的过滤单元，其可以根据以下描述的改进方案来进行构造和控制。

根据本发明，还设置有至少一个调节单元，该调节单元被构造成用于：依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第二过滤单元的分配。附加地或替选地，调节单元可以被构造成用于：依赖于利用第二过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第一过滤单元的分配。普遍地，调节单元可以被构造成用于：依赖于利用至少一个其他过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节大量过滤单元中的特定的过滤单元的分配。

因此可以提供大量能被独立控制和/或能调节的过滤单元，其中，其中至少一个过滤单元的分配将依赖于利用至少一个另外的过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节。因此，在调节过滤单元的分配时，也可以考虑两个或更多个另外的过滤单元的过程参数。如下将描述地，该调节可以通过滤单元的单独的控制和/或调节单元来进行，该过滤单元的分配可以通过至少一个另外的过滤单元的单独的控制和/或调节单元或者通过更高级别的调节单元来进行。此外，所有过滤单元的分配可以被自适应地调节，其中，分别考虑了至少一个另外的过滤单元的过程参数。这种调节尤其可以由更高级别的调节单元来执行。最后，在调节所有过滤单元的分配时，可以分别考虑所有其他过滤单元的过程参数。以该方式可以优化过滤器设施的整体分配。

在此及下文中，术语过滤应普遍性地被理解为所涉及的膜式过滤器模块的过滤过程和清洁过程的顺序或序列，其中，在清洁过程与过滤过程之间可以附加地设置息止阶段或暂停，在这些息止阶段或暂停中过滤单元处于待命模式中。在给术语过滤划界的情况下，此处和下文中将对未过滤物进行过滤的实际过程称为过滤过程。在清洁过程中，对各自的过滤单元的至少一个膜式过滤器模块、尤其是对所有膜式过滤器模块进行清洁。在此，可以使用多种不同的清洁措施，这在下面将进行更详细描述。

过滤单元的分配在此和下文中应被理解为上述过滤过程和清洁过程的时间序列，时间序列可能被待命阶段中断。例如，过滤单元的耐用度由过滤过程所占时间与总过滤时间之比得出。除了纯过滤过程和清洁过程之外，在以下描述的对过滤单元分配的自适应调节中还考虑了另外的常见的过程阶段，例如对膜式过滤器模块的预加应力(vorspannen)以及对过滤单元的关机。不同于例如预加应力或关机地，下文中，过滤过程和清洁过程的各自的过程持续时间没有事先明确，而是如下将更详细描述地依赖于利用一个或多个过滤单元进行的过滤的过程参数来适应性地调整，也就是说调节。

在预加应力的步骤中，通常可以利用二氧化碳将膜式过滤器设施设定到运行压力，并对过滤的过程步骤做好准备。通常在实际过滤后的步骤是关机。在此，可以将膜模块排空/清除增浓的未过滤物，以及将未过滤物推出，其中，启动相应的针对清洁的步骤。

术语过程参数在这里和下文中应被一般性地理解，并且可以包括属于利用各自的过滤单元进行的过滤的任何类型的参数。例如对此包括离线地、也就是说与过滤单元的运行分开地、例如在实验室测得的尤其是关于所要过滤的流体的参数。以啤酒为例，其类型(清啤、黑啤、比尔森啤酒、博克啤酒、白啤等)、年度、季节、原料的来源地区、麦芽类型(例如关于蛋白质含量或半纤维素方面)、原料果实(例如玉米、大米、大麦、高粱)、所用的酶等都属于过程参数，这些过程参数将影响过滤、尤其是膜式过滤器的结垢。从广义上讲，还将事件归入其中，例如确定啤酒市场需求或对过滤器特定运营方的相关性的活动事项。

相反地，如下属于技术性的过程参数：能直接测得的值，例如酵母细胞数、浊度、高比重汤汁、发酵时间、储存时间、顶部或底部发酵的酵母的使用、粘度、密度、一般的过滤性、ph值等。技术性的过程参数还包括迄今离线地、也就是说在实验室中测得的诸如蛋白质、总可溶性氮、mgso4可沉淀氮、游离氨基氮、多酚、白花色素、葡聚糖(α、β、凝胶)、原麦汁、提取物、发酵程度、最终发酵程度、颜色、未过滤物的碘值、尤其是光度碘值、泡沫数、苦味单位、酒精含量等那样的参数。

此处和下文中，还将如下那样的参数归入术语过程参数，即，直接受各自的过滤单元的控制或调节影响的参数。尤其地，归于此的还包括如下控制或调节参数，例如循环回路中未过滤物的流速、尤其是通过滤膜的溢流速度、滤液的体积流量、未过滤物侧的或滤液侧的压力水平、跨膜压力、增浓的程度、冷却温度、再循环的速度和体积流量、冲洗量以及所用cip介质的浓度和类型。

另外的过程参数是以下参数：过滤器入口中的流体的温度、过滤器入口中的流体的压力、过滤器出口中的流体的压力、滤液的压力、过滤器入口与过滤器出口之间的流体的压差、过滤器入口中的流体与滤液之间的压差、在过滤器入口中所输送的流体的体积流量、滤液的体积流量、在过滤器入口中所输送的流体的流速、滤液的流速、过滤器的产量、过滤器的运行时间、过滤器的耐用度、过滤器的运转时间、过滤器入口中的流体的浊度、滤液的浊度、过滤器入口中的所要分离的颗粒的浓度梯度、过滤器上的覆盖层的厚度、过滤器上的覆盖层的密度、过滤器本体中的颗粒的吸附性、过滤器的过滤阻力、过滤器的通过量、过滤器的排除边界、过滤器入口中的流体的硬度、滤液的硬度、过滤器入口中的流体的电导率、滤液的电导率、过滤器入口中的流体中的盐的浓度、滤液中的盐的浓度、过滤器入口中的对膜结垢起决定性作用的离子的浓度、滤液中的对膜结垢起决定性作用的离子的浓度、过滤周期数、过滤器的反冲洗阻力、反冲洗流体的体积流量、反冲洗入口中的反冲洗流体的流速、反冲洗出口中的反冲洗流体的浊度、反冲洗入口与反冲洗出口之间的反冲洗流体的压差、反冲洗过程的持续时间和过滤器的使用寿命、以及它们与预先确定的参考曲线的偏差。

术语过程参数在此尤其还包括由过滤单元的控制和/或调节单元或设备的调节单元输出的参数，尤其是关于介入到过滤中的动作的参数。作为非穷举的清单例如是，(例如用啤酒和/或水进行的)反冲洗步骤的、中间清洁(例如用碱液和添加剂对膜进行短暂清洁)的以及主要清洁(例如用碱液和添加剂对膜和诸如增浓罐的外围设备进行加强清洁)的时间点、强度和持续时间；清洁步骤的数量和类型；在清洁中所使用的化学药剂(酸、碱液、添加剂、氧化剂、酶等)的类型和数量；过滤过程和清洁过程的运转时间；结束过滤过程；缩短过滤过程；延长或缩短cip清洁过程；开始或准备过滤过程；待命；息止状态的时间点和持续时间；优化的占用计划；酿造方法中的变化或调整等。

调节单元可以被构造为可编程逻辑控制部，并且尤其是除了处理单元和存储单元之外，其还具有一个或多个传感器，以用于确定利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数。可以将调节单元设置为设备的更高级别的调节单元，该更高级别的调节单元从过滤单元的单独的控制和/或调节单元接收数据，并对这些数据进行处理，并将处理后的数据传输给单独的控制和/或调节单元中的一个或多个。然而，代替更高级别的调节单元地，也可以使用第二过滤单元的单独的控制和/或调节单元用于对第二过滤单元的分配进行前述自适应调节。在该情况下，可以经由数据线路或无线地从第一过滤单元的相应的控制和/或调节单元将利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数传输给第二过滤单元的控制和/或调节单元。

由于在调节第二过滤单元的分配时考虑了利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数，使得利用第一和第二过滤单元进行的过滤的控制或调节不再彼此完全无关。相反，在利用第二过滤单元进行的过滤的控制或调节中考虑了该至少一个过程参数。更精确地说，调节单元依赖于由第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来调整由第二过滤单元执行的过滤过程和清洁过程顺序或序列。

以该方式能够实现的是，灵活地对利用第一过滤单元进行过滤的进程做出反应，并且尤其地如果需要的话可以偏离过滤的其他常规的、经严格预定的顺序，也就是说经严格预定的分配。迄今，已经利用若干过滤单元根据预定的流程图表进行过滤并且随后进行清洁。在清洁(例如cip)结束后，再次将相应的过滤单元供后续的过滤过程使用。迄今，这是与其他过滤单元的状况无关地执行，从而在与预期的过滤过程有偏差时、尤其是在所安装的过滤单元数量较少时，啤酒厂的产出量可能会出现瓶颈。

通过依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第二过滤单元的分配，使得尤其是可以在与第一过滤单元的过滤过程的或清洁过程的预期的过程持续时间存在偏差时灵活地做出反应。在此，可以以如下方式对第二过滤单元的控制或调节进行调整，即，使得整个过滤器设施的分配被优化。尤其地，可以避免各个过滤单元的待命阶段或息止阶段的时间过长，在此期间它们不对生产起作用。另外可以实现的是，总是有至少一个过滤单元执行过滤过程，从而总是排出滤液。由此例如可以缩小或者可能省去常见的用于滤液的缓冲罐。

利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数可以包括第一过滤单元的过滤过程的和/或清洁过程的过程持续时间、尤其是剩余过程持续时间，其中，该过程持续时间借助第一过滤单元的调节单元或单独的控制和/或调节单元来预测。为此，第一过滤单元的调节单元或单独的控制和/或调节单元可以确定利用第一过滤单元进行的过滤的一个或多个过程参数，尤其是借助一个或多个传感器来测量。优选地，确定或测量如下这样的过程参数，这些过程参数将影响过滤过程或清洁过程的持续时间或与该持续时间有关。例如，未过滤物的溢流速度或体积流量、未过滤物的压力水平、滤液的压力水平、跨膜压力或跨膜压力的梯度作为控制或调节利用第一过滤单元进行的过滤过程的控制或调节参数影响了过滤过程的过程持续时间、尤其是剩余过程持续时间。例如，可以通过提高跨膜压力来延迟过滤过程的结束。此外，在预测过滤过程的过程持续时间或剩余过程持续时间时可以考虑上述所要过滤的流体的参数。同样地，可以读取来自运营方的其他的耦合的数据库的或其他企业的云的参数。上述所要过滤的流体的参数也可以提前离线测量并供调节单元使用，或者在过滤过程期间例如通过现场布置的传感器进行测量。

在预测过滤过程的过程持续时间或剩余过程持续时间中，可以纳入关于过程持续时间与上述过程参数之间的关系的认知。在最简单的情况下，可以基于对测得的或经模拟的过滤过程的进程进行线性外推法来进行预测。然而，如上所述，未过滤物的增浓或膜式过滤器的结垢通常是非线性的，并且尤其是无法通过简单的建模来表示。因此，在必须执行至少一次中间清洁，例如中间cip清洁之前，过滤过程的经预测的过程持续时间与实际的剩余运转时间之间始终存在差异。然而尽管如此，考虑到第一过滤单元的过滤过程的经预测的过程持续时间仍导致了对第二过滤单元的分配的优化。

例如，依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数、尤其是依赖于第一过滤单元的过滤过程的经预测的剩余处理持续时间地，可以加强和/或缩短第二过滤单元的清洁过程。为了加强清洁过程，对于借助反冲洗进行的清洁过程来说例如可以提高反冲洗流体的体积流量、反冲洗入口中的反冲洗流体的流速或反冲洗入口与反冲洗出口之间的反冲洗流体的压差。

反冲洗被理解为，将反冲洗流体逆着过滤方向引导，也就是说从滤液侧通过膜通向未过滤物侧。可以将滤液本身、水和/或空气和/或生产气体(例如二氧化碳或惰性气体)和/或清洁剂(例如碱液)用作反冲洗液。如果仅利用滤液进行反冲洗，则为此不必中断过滤过程。这种利用滤液进行反冲洗可延迟膜的堵塞，由此延长了过滤过程的剩余过程时间。但是，如果利用不同的反冲洗液进行反冲洗，则通常需要中断过滤过程，例如以便在恢复过滤过程之前从膜式过滤器中完全去除反冲洗液。例如，在过滤啤酒时利用含氧水进行反冲洗的情况下这是必需的。

因此，在这里和下文中，通过反冲洗进行的清洁应被理解为，在进行反冲洗时中断了过滤过程，其中，尤其地，可能需要进行上述的关机和预加应力的步骤。在通过反冲洗进行清洁时，也利用不同于滤液的反冲洗液进行反冲洗。借助反冲洗进行的清洁还可以包括尤其是使用不同的反冲洗介质的多种反冲洗步骤。在此，也可以通过对各个反冲洗步骤的各自的强度和/或持续时间进行调整来加强清洁过程。为了加强cip清洁过程，可以对所用的化学药剂的类型和/或量进行调整。例如，可以使用主要cip的化学药剂类型、化学药剂量或浓度来代替中间cip的化学药剂。中间cip或者说中间清洁与主要cip或者说主要清洁通过所用化学药剂的持续时间、强度和类型、量和浓度来进行区别。

作为对所述加强清洁过程的附加或替选地，可以缩短清洁过程。这尤其可以以如下方式进行，即，在结束第一过滤单元的过滤过程时，可以将第二过滤单元提供用于过滤流体。以该方式可以避免过滤器设施的生产中断。

利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数对第二过滤单元中的过滤过程或清洁过程的调节的影响可以是无条件的，在该意义下，在不对利用第一过滤单元进行的过滤起反作用的情况下对利用第二过滤单元进行的过滤进行调整。因此，对利用第二过滤单元进行的过滤的调节作为从机隶属于作为主机的对利用第一过滤单元进行的过滤的调节。但是，替选地，也可以对利用第一过滤单元进行的过滤产生反作用。例如，第一和第二过滤单元的单独的控制和/或调节单元可以相对于作为主机的更高级别的的调节单元被配置为从机。在该情况下，例如，除了加强和/或缩短第二过滤单元的清洁过程之外，还可以引起对第一过滤单元的过滤过程的延长。由此，尤其可以在尽可能彻底地清洁第二过滤单元与不过度结垢第一过滤单元之间达成折衷。该补偿尤其可以通过上述的更高级别的调节单元来引起。

根据另外的实施例，第二过滤单元的过滤过程可以依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数地、尤其是依赖于第一过滤单元的清洁过程的经预测的剩余过程持续时间来延长。以该方式可以确保在结束第二过滤单元的过滤过程之前完成对第一过滤单元的清洁。如上所述，延长过滤过程例如可以通过提高跨膜压力的边界值、通过改变错流体积流量(可以合理地根据过滤器状态来提高或降低)、和/或降低滤液的压力水平、和/或通过降低滤液的体积流量、和/或可以通过将未过滤物的入流方向进行方向变换来实现。在此，对第二过滤单元的过滤过程的调整也可以无条件地依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数地来进行或者对第一过滤单元的过滤的控制或调节起反作用地来进行。

在上述实施例中，第二过滤单元的过滤过程或清洁过程和第一过滤单元的清洁过程或过滤过程至少部分地并行进行。这不排除设置另外的过程步骤，例如上述对膜式过滤器模块的预加应力或关机。这些过程步骤可以被整合到对分配控制的优化中，其中，可以预定另外的过程步骤的持续时间，或者同样可以自适应地被控制。

通过交替延长第一过滤单元的和第二过滤单元的过滤过程并且/或者加强和/或缩短清洗过程，可以优化过滤单元的分配。尤其地，如上所述，可以很大程度上避免各个过滤单元的待命阶段或息止阶段。

如上所述，基于模型进行的对过滤过程或清洁过程的过程持续时间或剩余过程持续时间的预测通常是不可靠的。因此，根据一个改进方案，第一过滤单元的调节单元和/或单独的控制和/或调节单元可以被构造成用于：基于模糊逻辑和/或人工神经网络来预测过程持续时间。基于模糊逻辑的控制或调节能够将不清晰的数据或参数引向可靠的陈述。这种所谓的专家系统在此不需要对过滤器系统进行完整的建模，而是可以用作黑箱系统或灰箱系统。在模糊逻辑中，可以通过使用不清晰规则来简单描述复杂的问题。在此，针对每个具体的输入变量，借助语言值的不清晰集(模糊集)的隶属度函数来确定相对相应的语言值的隶属度。在此，使用模糊逻辑来控制和/或调节过滤器设施能够实现的是，通过预定简单且直观的语言规则和值来影响过程管理。语言规则在此包括：形式为一定数量的输入变量(也就是说过程参数)与通过逻辑链接相互关联的一定数量的语言值之间的隶属关系的一定数量的前提，即所谓的规则的前提条件；以及形式为输出变量(例如控制或调节参数以及上述动作中的一个)与语言值的隶属度函数的动作。

根据该改进方案，每个规则都可以通过专家来预定，也可以通过相继地以级联方式构成的系统或通过自动化的方法来学习。尤其地，在自动化的方法中可以使用人工神经网络。在此，这种人工神经网络可以或通过观察、也就是说记录和评估过滤单元的合适的过程参数来重新学习规则并进行调整，其中，尤其是在过滤运行期间的观察可以通过专家来发生。

被预先确定的或经学习的规则也可以通过优化步骤来调整。在此，优化步骤可以包括对属于规则中使用的语言值的模糊集进行调整，或者通过对规则进行优先级排序或消除进行调整。在评估语言规则之后，可以通过对隶属度函数进行模糊化来获得输出变量。通过合成将多个语言规则联系起来，也可以容易地制定过程管理领域中的复杂关系。尤其地，通过合成可以使用于调节相反趋势的语言规则，例如基于结合图6中描述的特征曲线来实现，从而优化了过程管理，尤其是使得基于模糊逻辑对过程持续时间的可靠预测成为可能。

为了使用模糊逻辑，第一过滤单元的调节单元和/或单独的控制和/或调节单元可以尤其具有mamdani调节器或sugeno调节器。

通过替选或附加使用人工神经网络，可以将对过程持续时间的预测调教为优化的专家系统，该优化的专家系统能够在没有事先和外部的专家知识的情况下实现可靠地预测过滤单元的过滤过程和清洁过程的持续时间或剩余过程持续时间。

人工神经网络由布置在一个层或多个层中的一个或多个人工神经元构成。每个人工神经元在此从一个或多个输入信号中确定输出信号。在此，可以借助一个或多个预先确定的权重从一个或多个输入信号中确定净输入作为经加权的输入信号的总和。在使用激活函数的情况下可以从净输入中确定输出信号。激活函数在此可以是阈值函数、s形函数或线性函数。在此，s形函数的优点是它是总是能求微分的，并且因此可以用在优化方法中，例如用在最陡的梯度的方法中。人工神经元可以尤其以具有可变阈限的感知器的形式存在。

人工神经网络尤其有利的是，它是一种能够学习的系统。在此，人工神经网络的学习通常通过对神经元的输入信号的权重进行调整来呈现。对于多层神经网络，例如多层感知器(multilayerperzepton)(mlp)来说，可以将反向传播算法用于执行学习步骤。用于预测过滤过程或清洁过程的过程持续时间的人工神经网络可以脱机训练，也就是说在没有过程关联的情况下通过专家训练，或者(也)可以在线学习，也就是说在正在运转的过程管理期间学习。

尤其地，可以将形式为神经模糊调节器的人工神经网络与模糊调节器组合。由此，使得模糊系统的直观规则的透明性与人工神经网络的学习能力集于一体。尤其地，神经模糊调节器能够学习语言规则和/或隶属度函数或对现有的进行优化。

可以将神经模糊调节器实现为协作系统，其中，神经网络将与模糊系统无关地工作，并且模糊系统的参数通过神经网络来确定和/或优化。在此，神经网络的学习可以通过学习模糊集或通过学习语言规则来呈现。学习模糊集可以通过经修改的反向传播方法来呈现，在该经修改的反向传播方法中，改变了模糊集的隶属度函数的位置和形状而不是权重。

神经模糊调节器也可以实现为混合系统，其中，模糊逻辑和人工神经网络的属性是不可分割地集于一体。替选或补充地，可以将人工神经网络与物理的或方法技术方面的模型相链接以形成混合调节器。在模糊神经元的情况下，可以使用模糊集代替权重，其中，代替在内层的模糊神经元的情况下的经加权的总和和激活函数地，确定针对输入信号的隶属度(模糊化)并对其进行推导。反之，代替在输出层的模糊神经元的情况下的经加权的总和和激活函数地，可以进行合成和去模糊化。在混合神经模糊调节器中的学习的一种可能性在于，在调节器投入运行之前，预定出所有对于过滤器设施或过滤单元或过滤过程或清洁过程的控制和/或调节有可能的规则，并通过神经模糊调节器能够在线运行地消除不必要的规则。

可以将一个或多个模糊调节器和/或人工神经网络集成到第一过滤单元的调节单元和/或单独的控制和/或调节单元中，以用于预测过程持续时间或剩余过程持续时间。模糊调节器的语言规则在此可以将模型、事实、环境数据等以及物理化学关系映射为专家知识。也可以根据这样的模型或事实来训练所使用的人工神经网络。

使用模糊调节器和/或人工神经网络来预测过程持续时间允许的是，即使在建模不足且对过程持续时间的影响未知的情况下，也可以给出对过程持续时间的更可靠的预测。尤其地，所使用的系统可以被构造为能够学习的，从而随着过滤器设施的运行时间的增加使得预测变得更好。

作为对上述对基于模糊逻辑和/或人工神经网络对过滤过程和过滤单元的清洁过程的过程持续时间的预测的附加或替选地，调节单元可以被构造成用于：执行基于模糊逻辑和/或人工神经网络的对第二过滤单元的分配的自适应调节。为此，可以将上述动作确定为所使用的模糊系统的、人工神经网络的或神经模糊系统的输出参数，例如是否应该对正在运转中的过滤过程或正在运转中的清洁过程进行干预。尤其地，可以将过滤过程的中止或过滤结束的时间点确定为输出参数。此外，可以将溢流速度、过滤速度、最大跨膜压力、通过反冲洗进行清洁过程的时间点、未过滤物流的逆转、中间cip的时间点以及数量、以及主要cip的时间点确定为输出参数。此外，可以启动清洁过程并且/或者可以例如通过反冲洗、中间cip或主要cip选择清洁过程的类型和持续时间。最后，可以调整过滤过程的持续时间，可以调整膜式过滤器模块的浸泡(soaking)过程的持续时间，以及可以准备待命。

过滤单元的调节单元以及单独的控制和/或调节单元可以尤其如上所述地被构造为可编程逻辑控制部，其中，可以附加地设置与云的接驳以用于训练人工神经网络。以此可以使用其他过滤器设施的数据集来改善对分配的自适应调节。

根据改进方案可以设置有至少一个、尤其是配属于第一过滤单元的传感器，其中，利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数包括借助传感器测得的利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数。

例如，可以设置粘度传感器和/或密度传感器，它测量第一过滤单元的各自的循环回路中的未过滤物的粘度或未过滤物的密度。用于测量粘度的传感可以被构造为石英粘度计，尤其是构造有压电机械式的石英传感器。密度确定例如可以通过辐射吸收、挠曲石英晶体振荡器等来确定。同样地，可以设置用于测量粘弹性的传感器。由于未过滤物的粘度与酵母浓度(每毫升酵母细胞数)以及密度和酵母浓度之间存在联系，因此经由这些参数可以很容易得出关于酵母细胞数的结论。用于测量粘度和/或密度的传感器可以以简单的方式和方法就地布置在过滤单元中。例如，具有感应引起的扭转运动的科里奥利质量流量计可以用于同时测量密度和粘度。所能想到的另外的用于测量过程参数的传感器包括用于测量未过滤物的浊度的传感器、用于测量未过滤物和/或滤液的颜色的传感器、用于测量跨膜压力的传感器、用于测量滤液流量的传感器、用于测量溢流速度的传感器、用于测量通过膜式过滤器的质量流量的传感器、用于未过滤物的温度传感器、用于测量反冲洗体积流量的传感器、用于测量反冲洗速度的传感器、用于测量反冲洗压力的传感器等等。

作为对根据本发明的调节单元的第一过滤单元的过滤过程和/或清洁过程的经预测的过程持续时间的替选或补充地，可以使用由传感器测得的利用第一过滤单元进行的过滤的一个或多个过程参数，以便自适应调节第二过滤单元的分配。因此，在调节第二过滤单元的分配时可以明确地考虑到与利用第一过滤单元进行的过滤有关的测得的过程参数。以该方式，可以实现对第二过滤单元的分配的更基本但更耗费的优化。

根据改进方案，第二过滤单元可以包括具有双馈送线路和双返回线路的多个并联连接的膜式过滤器模块，其中，在并联连接的膜式过滤器模块之间设置有在过滤期间使未过滤的材料的流动方向发生逆转的可控的截止设备，并且其中，调节单元被构造成用于：依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数来使第二过滤单元中的未过滤物的流动方向发生逆转。

因此，第二过滤单元的每个膜式过滤器模块均具有两个馈送线路，这些馈送线路可以经由可控的截止设备(例如截止阀)由调节单元来有针对性地打开和关闭，并与用于未过滤物的膜式过滤器模块的入口或出口连接。同时，每个膜式过滤器模块都具有两个返回线路，返回线路可以经由可控的截止设备由调节单元来有针对性地打开和关闭，并且同样与随后的用于未过滤物的膜式过滤器模块的入口或出口连接。在两个膜式过滤器模块之间，后续的模块的馈送线路可以通过前一个模块的返回线路来提供。因此，在并联连接的膜式过滤器模块之间设有可控的截止设备。通过有针对性地分别只打开馈送线路或返回线路中的两个截止设备中的一个，使得即使在没有控制使未过滤物改向的泵倒转的情况下，也可以逆转未过滤物通过第二过滤单元的各个膜式过滤器模块的流动方向。在此，截止设备总是以如下方式被驱控，使得膜式过滤器模块相继地被未过滤的流体流过。通过使未过滤物的流动方向逆转，在此可以延长过滤过程的持续时间，这是因为膜式过滤器模块的最初因膜结垢而造成受载较小的区域现在将承受更高的负载，并且反之亦然。因此，可以由调节单元例如依赖于第一过滤单元的清洁过程的剩余过程持续时间有针对性地对未过滤物的流动方向进行这种逆转，以便延长第二过滤单元的过滤过程，例如直到第一过滤单元的清洁过程完成为止。

替选地，第二过滤单元可以具有串联连接的膜式过滤器模块和能倒转控制的泵，利用该能倒转控制的泵可以使未过滤物的流动方向受控地被逆转。

上述任务也通过用于尤其是利用上述其中一个设备来过滤流体的方法来解决，其中，该方法依次包括以下：即，用于过滤未过滤物的过滤过程和用于清洁第一和第二过滤单元的膜式过滤器模块的清洁过程，其中，未过滤物在单独的循环回路中被导引通过第一过滤单元的至少一个膜式过滤器模块和第二过滤单元的至少一个膜式过滤器模块，并且其中，从膜式过滤器模块排出滤液，其中，依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第二过滤单元的分配。

在此，上面结合根据本发明的用于过滤流体的设备所描述的相同的变型方案和改进方案也可以应用于用于过滤流体的方法。尤其地，可以使用第一和第二过滤单元、膜式过滤器模块以及控制和/或调节单元的上述改进方案。除了过滤过程和清洁过程之外，该序列也可以包括另外的时期，例如上述的对膜片过滤器模块进行预加应力和关机、待命阶段或息止阶段等。如上所述，清洁过程尤其可以是反冲洗过程、中间cip和主要cip。上述的过程参数可以用作利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数。

此外，如上所述附加或替选地，可以依赖于利用第二过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节第一过滤单元的分配。上述过程参数可以重新被用于对第一过滤单元的分配进行自适应调节。尤其地，利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数可以包括第一过滤单元的过滤过程和/或清洁过程的经预测的过程持续时间，尤其是剩余过程持续时间。如上所述，同样可以依赖于利用多个过滤单元的一个或多个其他过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来自适应地调节大量的过滤单元中的至少一个过滤单元的分配。此外，可以自适应地调节大量的过滤单元中的所有过滤单元的分配。

对第二过滤单元的分配的自适应调节可以包括调整第二过滤单元的过滤过程和/或清洁过程的至少一个控制参数，其中，尤其可以依赖于第一过滤单元的并行进行的清洁过程的预测的剩余过程持续时间来调整第二过滤单元的过滤过程的控制参数，并且/或者其中，尤其可以依赖于第一过滤单元的并行进行的过滤过程的预测的剩余过程持续时间来调整第二过滤单元的清洁过程的控制参数。在此，过滤过程和清洁过程不必完全并行进行。上述控制和调节参数可以用作控制参数。尤其地，调整作为控制参数的用于诸如跨膜压力那样的过程参数的边界值，在这些边界值时实施特定的动作，例如结束过滤过程并启动利用滤液进行清洁或反冲洗以用于延长过滤过程。

例如，如果第二过滤单元处于过滤过程中而第一过滤单元处于清洁过程中，则自适应调节可以至少延长过滤过程，直到第一过滤单元的清洁过程完成为止。另外，可以延长过滤过程，直到在清洁过程之后紧接着的对第一过滤单元的膜式过滤器模块预加应力完成为止。另一方面，如果第二过滤单元处于清洁过程中而第一过滤单元处于过滤过程中，则自适应调节可以如上所述地加强和/或缩短清洁过程，使得第二过滤单元在第一过滤单元的过滤过程结束时可供使用。

对第二过滤单元的分配的自适应调节可以包括：依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数来结束第二过滤单元的过滤过程并启动第二过滤单元的清洁过程，并且/或者结束第二过滤单元的清洁过程并启动第二过滤单元的另外的过滤过程。通过依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数来自适应地结束第二过滤单元的过滤过程并启动第二过滤单元的清洁过程，可以灵活地对第一过滤单元的提前准备做出反应，从而可以改善第二过滤单元的清洁的效率。通过依赖于利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数来自适应地结束第二过滤单元的清洁过程并启动第二过滤单元的另外的过滤过程，可以灵活地对第一过滤单元的过滤过程的过早结束做出反应。以该方式，可以避免整个过滤器设施的过滤中断。

启动第二过滤单元的清洁过程尤其可以包括从以下组中选出清洁过程：通过反冲洗进行清洁、就地清洁、通过反冲洗进行清洁和就地清洁、一般性清洁和预先确定的清洁程序。例如，通过反冲洗进行的清洁过程如上所述可以包括尤其是利用不同的反冲洗介质进行的多个反冲洗步骤。如上所述，启动清洁过程还可以包括对cip清洁所使用的化学药剂的类型和数量和/或清洁过程的强度和/或持续时间的选出，并且/或者对清洁过程的控制参数的调整。例如，可以选择具有少量或少浓度的中间cip或具有高量或高浓度并且可能还具有其他的或附加的化学药剂的主要cip。在一般性清洁中，甚至可以更换单个或所有的过滤膜。除了利用第一过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数之外，还可以考虑第二过滤单元在先的过滤过程的至少一个过程参数。由此，使得随后的清洁过程可以以如下方式件调整，使得在考虑到关于第二过滤单元的分配的边界条件的情况下，尽可能完全地去除在第二过滤单元的膜式过滤器模块上的污垢层，以便确保后续过滤过程的最大的过程持续时间。

根据一个改进方案，对第二过滤单元的过滤过程的至少一个控制参数的调整如上所述地可以包括使第二过滤单元的至少一个膜式过滤器模块中的未过滤物的流动方向发生逆转。在此，该调整尤其可以包括确定流动方向逆转时的时间点。以该方式，如上所述，可以延长第二过滤单元的过滤过程的剩余过程持续时间。未过滤物流动方向的逆转可以通过有针对性地驱控上述的在第二过滤单元的并联连接的膜式过滤器模块的馈送和返回线路中的截止设备(例如截止阀)来引起。

对第二过滤单元的分配进行自适应调节可以如上所述基于模糊逻辑和/或人工神经网络来进行。此外，如上所述，可以基于模糊逻辑和/或人工神经网络来预测过滤过程或清洁过程的过程持续时间。最后，也可以基于模糊逻辑和/或人工神经网络通过每个过滤单元的相应的单独的控制和/或调节单元来执行对该过滤单元的过滤过程或清洁过程的控制和/或调节。以该方式，可以借助简单的直观规则并通过训练人工神经网络来对过滤过程和清洁过程的过程持续时间或剩余过程持续时间做出可靠的预测，这些可靠的预测根据本发明的方法可以被用于优化过滤单元的分配。

尤其是在啤酒过滤的情况下存在非常难以预报的所使用的膜式过滤器模块的耐用度与所使用的原料的相关性。尽管过滤过程的余下的剩余过程持续时间难以预报，但是根据本发明的设备和方法仍允许就避免生产中断和各个过滤单元的停机时间方面来优化过滤设施的过滤单元的分配。不仅可以优化所使用的清洁过程的类型和持续时间，而且可以使不同过滤单元的过滤过程的时长和时间段相互协调。由此，可以避免在cip清洁时过度使用清洁剂即化学药品，这是因为可以根据需要自适应地调节所使用的清洁过程的类型和持续时间。同样可以避免由于不受控制地提高跨膜压力所导致的膜式过滤器的过度堵塞。

根据本发明的设备和方法实现了分配和整个过程的优化，这导致以最佳清洁和有效的总运行成本来最佳利用过滤单元。与过滤过程和清洁过程的否则常见的严格流程相比，现在可以通过过滤过程和清洁过程灵活且自适应地调节过滤单元的分配，以便优化过滤器设备的总体分配。这不仅涉及到待命阶段的时长，而且还会涉及在浸泡、也就是说在cip清洁过程中在cip持续时间和过滤过程的时长期间用化学药剂浸软时开始的所有方法步骤，。由于在cip清洁中可以使用更少的化学药剂，因此使得膜式过滤器模块的过滤膜的耐用度也得以延长，由此可以节省更多的成本。

与其他液体相比，在过滤啤酒时，过滤过程和清洁过程的周期通常更短，从而使得优化的分配控制在啤酒厂中尤为重要。在具有连贯运行的啤酒厂中，上述优化的分配控制导致了高效的过滤，并且因此导致成本节约。在较小的过滤器设施中，可以产生更多量的滤液，由此降低了总运营成本。另外，使得过滤膜得到保护。

附图说明

下面参照附图更详细地阐述本发明的另外的特征和示例性的实施方式以及优点。应理解，这些实施方式不穷尽本发明的范围。还应理解，以下描述的一些或所有特征也可以以其他方式彼此组合。

图1示意性地示出单个的过滤单元的结构；

图2粗略示意性地示出根据本发明的具有多个过滤单元的过滤器设施；

图3示出根据本发明的两个过滤单元的单独的控制和/或调节单元之间的过程参数的交换；

图4示出用于更高级别的调节单元的过程参数交换的替选的改进方案；

图5示针对两个过滤单元的示例性的分配优化；

图6示意性地示出在具有多个并联连接的膜式过滤器模块的过滤单元中的流动方向的逆转；

图7示意性地示出用于控制和/或调节过滤单元的多个综合特征曲线。

在以下描述的附图中，相同的附图标记标注了相同的元件。为了清楚起见，仅在相同元件首次出现时对其进行描述。然而，应理解，参考其中一个附图所描述的元件的变体和实施方式也可以应用于其余附图中的相应的元件。

具体实施方式

图1粗略示意性地示出了单个的能被独立控制和/或调节的过滤单元的示范性的结构。此处所示的过滤单元根据错流措施执行过滤。应理解，以下描述的改进方案通过简单的调整也可以用于根据死端流动方法进行的过滤。

图1中所示的过滤单元包括至少一个膜式过滤器模块1，例如错流膜式过滤器模块，未过滤物、例如未过滤的啤酒可以在循环回路中引导通过该模式过滤器模块(通过箭头k指示)。当然，也可以设置有多个膜式过滤器模块，它们可以彼此串联或并联布置。例如，对此特殊的变体在图6中示出。在错流过滤时，未过滤物将沿着膜式过滤器模块的膜片流动，并垂直地从膜式过滤器中流出作为滤液。为此，设置了具有控制或调节阀17的滤液线路18，经由该滤液线路将滤液从膜式过滤器模块1取出。调节阀17在此可以由过滤单元的控制和/或调节单元8来控制或调节，以便例如设定在滤液侧上的压力水平。因此，调节阀17的位置是控制和/或调节过滤单元的过滤过程的调设参量，经由该调设参量例如可以控制或调节过滤过程的持续时间。相应地，例如，滤液侧上的压力水平是控制和/或调节单元8的控制或调节参数。

过滤单元还具有馈送线路3，例如，载有酵母的啤酒经由该馈送线路朝着膜式过滤器模块1的方向例如经由尤其是能调节的泵7来泵送。与图1所示的泵不同地，泵7也可以布置在线路13的汇入部与点16之间的馈送线路3的部分段上。此外，过滤单元包括循环线路5，馈送线路3在点16处汇入到该循环线路中，并且未过滤物、即截留物能够通过循环线路在循环回路k中循环。最后，过滤单元还具有返回线路6，经由返回线路可以将未过滤物从循环线路5中排出。为此，在返回线路6中设有调节阀9，经由该调节阀可以设定所排出的未过滤物的流量。此外，在循环线路5中设置有调节阀19，经由该调节阀可以设定循环的未过滤物的流量。附加地或替选地，可以在循环线路5中设置有尤其是能调节的泵15，借助该泵例如可以设定未过滤物通过滤膜的溢流速度。通过改变溢流速度(依赖于过滤器状态，例如可能会有所提高或降低)，例如可以减少跨膜压力。从返回线路6分支出来排放线路12，未过滤物能够通过该排放线路经由另外的调节阀11从返回线路6输送到通道10。经由调节阀11可以调节未过滤物到该通道的流量。返回线路6汇入到增浓物罐2中，增浓物罐在此例如被构造为柱形锥体罐，并该增浓物罐经由线路13和调节阀14与馈送线路3连接。因此可以将来自增浓物罐2的经增浓的未过滤物重新输送给馈送线路3。

此外，在图1的非限制性改进方案中，在循环线路5和返回线路6中分别布置有传感器4a和4b。借助这些传感器，可以在过滤过程中现场测量过程参数，例如未过滤物的粘度或密度。如上详细所述，例如，可以将粘度传感器和/或密度传感器用作传感器。测得的过程参数经由未示出的线路或无线地从传感器4a和4b转发给控制和/或调节单元8，在那里这些过程参数进行处理以用于控制和/或调节利用过滤单元进行的过滤。应理解，图1中的传感器4a和4b的特殊布置方式不是限制性的，而仅仅是解释性的。可以设置更少或更多的传感器，这些传感器可以布置在过滤单元的不同位置处。如上所述，传感器也可以将测得的过程参数转发给更高级别的的调节单元，该更高级别的调节单元被用于调节至少一个另外的过滤单元的分配。

调节阀9、11、14、17和19以及泵7和15可以由控制和/或调节单元8来设定，以对过滤进行控制或调节。例如，如上所述，可以经由对泵15的驱控来设定膜式过滤器模块1中的未过滤物的流速或溢流速度。借助对泵7的驱控，可以影响在未过滤物侧的压力水平。然而，借助对调节阀17的驱控，可以影响滤液侧上的压力水平。通过对泵7的驱控和/或对调节阀17的驱控，因此可以直接影响经由膜式过滤器模块1的过滤膜的跨膜压力及其梯度。在所示的过滤单元中，控制和/或调节单元8经由相应的控制或调节参数来承担对上述控制或调节阀和泵的控制或调节。然而，也能想到的是，更高级别的调节单元直接驱控单个的或全部上述调节阀和泵，例如以便延长过滤过程。

过滤单元还可以具有未示出的清洁设备、例如用于借助反冲洗进行清洁过程的反冲洗线路以及cip单元。清洁设备也可以由控制和/或调节单元8和/或直接由更高级别的的调节单元来控制或调节。例如，如上所述，更高级别的的调节单元可以通过如下方式加强和/或缩短清洁过程，即，例如驱控用于反冲洗的可控的泵。

如以上详细描述地，借助控制和/或调节单元8对过滤过程和清洁过程的控制和/或调节可以基于模糊逻辑和/或人工神经网络来进行。在此可以使用直观的语言规则，有时将相互冲突的标准相互组合以获得最佳过滤结果。如上所述，各个规则可以被不同加权和/或进行优先级排序和/或被消除。在此，语言规则可以例如从所谓的综合特征曲线中推导出，如图7所示。在图7中示出了用于控制和/或调节过滤单元的一些示范性的、非限制性的综合特征曲线。

子图7a)例如示出了可持续性相对于滤液的产出量的特征曲线。子图7b)示出了可持续性相对于能量投入的特征曲线。子图7c)示出了啤酒品质相对于清洁耗费的特性曲线。而子图7d)示出了能量投入相对于产出量的特性曲线。子图7e)示出了产出量相对于过滤膜的膜片使用寿命的特性曲线。最后，子图7f)示出了可持续性相对于清洁持续时间的特征曲线。

例如，通过如下方式提高可持续性，即，规定在清洁过滤膜时使用较少介质(较低浓度的化学药剂或取消cip组分，例如酶)，由此使得清洁将持续更长的时间或效果不佳，因此在随后的过滤过程中，会减较过滤(例如，过滤较少的啤酒)或仅实现较短的过滤过程持续时间，直到必须重新清洁过滤膜。

能量投入可以通过节能(例如通过在较低温度下进行cip清洁)来减少。由此也使清洁持续更长的时间或效果不佳，因此减少了产出量并且/或者缩短过滤过程的持续时间。

通常，在不考虑可持续性和膜片使用寿命的情况下，在过滤设施运行时滤液的高产量都是重中之重。为此，cip清洗可以更快地并且以更高的浓度、温度和/或更多介质投入的进行，以便最大程度地减少停机时间，也就是说最大程度地减少过滤单元不进行过滤的时间。但是，如子图7e)所示，这通常会缩短膜片使用寿命。

啤酒品质尤其是在高端种类中优先于所有其他变量并且必须得到满足。为此，必要时可以减小过滤速度。cip清洁可以执行更长时间并被更彻底地执行，其中，cip清洁可能在高温和高清洁剂浓度或附加的添加剂的情况下执行。通常，发酵过短且酵母细胞数过高的啤酒不进行过滤。通常，中等的运行条件，例如中等的跨膜压力，有助于滤液的啤酒品质。

为了改善过滤的可持续性，此外只能够根据需要进行清洁。这意味着只有根据需要的程度才进行清洁并只有在需要时才进行清洁。通过相应布置的例如用于测量反冲洗液中的浊度的传感器可以评估清洁成功与否，因此可以起到支持作用。由于从膜片松脱或脱离的颗粒(例如酵母菌)会导致混浊，因此可以估计反冲洗过程的是否成功以及持续时间。在子图7f中示出了针对通过需求而运行的清洁时对可持续性的优化的示例。

为了防止过滤膜破裂，跨膜压力不能太高。一方面，这就要限制过滤速度。另一方面可以通过适度的清洁，也就是说低温和低浓度的化学药剂来保护过滤膜。为了尽管如此仍确保充分清洁过滤膜，必须相应地调整过滤过程的过程持续时间。附加地，适度的清洁将持续更长的时间，由此延长了清洁过程的过程持续时间。然而，作为回报，膜片使用寿命将提高，从而可以减少由于更换膜片所带来的成本。但是，由此也减少了过滤量。

上述示范性的规则对于过滤单元的控制或调节部分地出现对立的趋势。但是，借助模糊逻辑和/或人工神经网络，可以确定这些趋势之间的最佳平衡，这是因为不需要对过滤或清洁进行详细的建模。

图2粗略示意性地示出了具有多个根据本发明的过滤单元的过滤器设施。其中每个所示的原则上能被独立控制和/或调节的过滤单元120-1至120-n至少包括图1中所示的过滤单元的循环回路k，该过滤单元具有至少一个膜式过滤器模块1、循环线路5、泵15、调节阀19和例如传感器4a。但是，可以使用该循环回路的修改方案。例如，每个过滤单元可以具有其自己的单独的控制和/或调节单元108-1至108-n，该控制和/或调节单元利用各自的过滤单元来控制和/或调节过滤。每个过滤单元120-1至120-n同样可以具有其自己的增浓物罐2、其自己的具有调节阀9和可能的传感器4b的返回线路6以及其自己的通向通道10的排放线路12，如图1所示。

但是，为了解释自适应分配控制的本发明，过滤单元120-1至120-n被简化示出，其中，仅示出了单独的控制和/或调节单元108-1至108-n。从每个过滤单元引导出具有调节阀109-1至109-n的返回线路通向用于过滤单元的共同的返回线路106，该返回线路将未过滤物返回到共同的增浓物罐102中。在该共同的返回线路106中，再次设有传感器104，该传感器例如可以测量返回的未过滤物的粘度，即使未示出，也可以在每个过滤单元120-1至120-n的每个返回线路中也存在有传感器。同样设置有具有调节阀111的共同的出口线路112，该共同的出口线路112通向通道110，用于将未滤出物丢弃。共同的增浓物罐102例如可以确保平衡利用不同过滤单元进行的过滤过程的过程持续时间。从增浓物罐102重新引导出线路113经由调节阀114进入到用于未过滤的流体、尤其是啤酒的共同的馈送线路103中，该未过滤的流体借助可控的泵107从上游设施部分例如存储罐来供应。在此，泵107也可以替选地布置在线路113的汇入部与通向各个过滤单元的分支部之间。此外，在这里所示的非限制性的改进方案中，设置有传感器124，其例如用于测量所供应的未过滤物的酵母细胞数。

经由共同的馈送线路103输送的未过滤物经由分支出的馈送线路引导到过滤单元120-1至120-n，其中，在各个馈送线路中分别设有自己的调节阀123-1至123-n。借助它们可以控制或调节未过滤物到各自的过滤单元的体积流量。通过调节阀123-1至123-n的受控打开和关闭可以确保将未过滤物仅输送至恰好处于过滤过程状态的那些过滤单元。而在过滤单元的清洁过程期间可以关闭相应的调节阀。

从过滤单元120-1至120-n将具有自己的调节阀117-1至117-n的自己的滤液线路引导至共同的滤液线路118，该滤液线路将滤液转发至下游的设施部分，例如压力罐或填充设施。

另外，在图2中示出了更高级别的的调节单元180，如上所述，借助更高级别的调节单元自适应地调节过滤单元120-1至120-n的分配。为此，调节单元180可以要么直接地要么间接地控制或调节各自的过滤单元的调节阀123-1至123-n、117-1至117-n和109-1至109-n、以及单独的循环回路泵15(在图2未所示)。在间接调节过滤单元的分配的情况下，调节单元180将相应的控制信号转发给各自的单独的控制和/或调节单元108-1至108-n，这些控制信号将由单独的控制和/或调节单元在对各自的过滤单元的过滤过程和清洁过程进行控制或调节中加以考虑。如上所详细描述地，这样的控制信号可以例如发出期望将过滤过程延长、期望将清洁过程加强和/或缩短等的信号。在直接调节的情况下，调节单元180也可以将控制信号直接发送给上述的调节阀和泵。如上所述，借助调节单元180进行的对过滤单元的分配的调节在此依赖于利用来自过滤单元120-1至120-n的组的至少一个另外的过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来进行。在此，调节单元180将如下文结合图5中的示例所述地调整过滤单元120-1至120-n的过滤过程和清洁过程，以便优化整个过滤设施的分配。

但是，代替更高级别的调节单元180地，也可以如上述通过单独的控制和/或调节单元108-1至108-n来调节每个过滤单元的分配。在图3中以两个过滤单元为例来说明这种个别的分配调节的示例。为了简单起见，这些过滤单元中仅示出了控制和/或调节单元208-1和208-2，并且示范性地示出了各一个传感器204-1和204-2。

在此，第一过滤单元的传感器204-1将测得的利用第一过滤单元进行的过滤的过程参数226-1转发给第二过滤单元的控制和/或调节单元208-2。相反，第二过滤单元的传感器204-2将所得到的利用第二过滤单元进行的过滤的过程参数226-2转发给第一过滤单元的控制和/或调节单元208-1。此外，如上详细描述地，第一过滤单元的控制和/或调节单元208-1预测第一过滤单元的过滤过程或清洁过程的过程持续时间、尤其是剩余过程持续时间，并将所预测的过程持续时间225-1转发给第二过滤单元的控制和/或调节单元208-2。相应地，第二过滤单元的控制和/或调节单元208-2预测第二过滤单元的过滤过程或清洁过程的过程持续时间、尤其是剩余过程持续时间，并将所预测的过程持续时间225-2转发给第一过滤单元的控制和/或调节单元208-1。

依赖于所转发的过程参数226-2和/或所转发的过程持续时间225-2地，第一过滤单元的控制和/或调节单元208-1如上所述例如通过延长第一过滤单元的过滤过程或加强和/或缩短第一过滤单元的清洁过程来调节第一过滤单元的分配。相应地，第二过滤单元的控制和/或调节单元208-2依赖于所转发的过程参数226-1和/或所转发的过程持续时间225-1来调节第二过滤单元的分配。在此，如上所述，可以使用模糊逻辑和/或人工神经网络。

在图3的改进方案中，过滤单元的控制和/或调节单元208-1和208-2被配置为等效的。但是，可以将一个控制和/或调节单元配置作为主机，而其他控制和/或调节单元配置作为从机。当要依赖于利用其他过滤单元进行的过滤的至少一个过程参数来仅调节该配对中的一个过滤单元的分配时，则这是尤其能想到的。

尤其地，当设置有大量的过滤单元时，则建议通过更高级别的的调节单元来调节过滤单元的分配。这种状况在图4中被简化示出，其中，将更高级别的调节单元380配置作为主机，相对地将过滤单元的单独的控制和/或调节单元308-1和308-2配置作为从机。

在图4的架构中，第一过滤单元的控制和/或调节单元308-1将预测的过程持续时间325-1转发给更高级别的的调节单元380。此外，第一过滤单元示范性地示出的传感器304-1将测得的过程参数326-1转发给调节单元380。由调节单元380来处理所转发的过程参数326-1和/或所转发的过程持续时间325-1，以便将控制信号327-2转发给控制和/或调节单元308-2，以用于调节第二过滤单元的分配。然后，依赖于控制信号327-2地，第二过滤单元的控制和/或调节单元308-2可以如上所述地相应地调整第二过滤单元的过滤过程或清洁过程。

相反，第二过滤单元的控制和/或调节单元308-2将过程持续时间325-2转发给更高级别的的调节单元380。第二过滤单元的传感器304-2还转发测得的过程参数326-2给调节单元380。由调节单元380来处理所转发的过程持续时间325-2和/或所转发的过程参数326-2，以便将控制信号327-1转发给该第一过滤单元的控制和/或调节单元308-1以用于调节第一过滤单元的分配。然后，依赖于控制信号327-1地，第一过滤单元的控制和/或调节单元308-1如上所述可以相应地调整第一过滤单元的过滤过程或清洁过程。

在具有多个过滤单元的过滤器设施中，也能想到图3和4中的架构的混合形式。

在图5中，结合示例性的针对两个过滤单元的分配优化来说明根据本发明的分配控制。针对第一过滤单元a和第二过滤单元b的分配在此示范性地结合具有预加应力、过滤、关机、cip以及暂停的步骤的序列来示出。然而，应理解，本发明不限于这些特殊的步骤，而是可以设置替选或附加的清洁过程以及另外的过程步骤。也应理解，分配优化可以相应地扩展到三个或更多个过滤单元。例如，分配控制可以确保在过滤过程中始终存在大量过滤单元中的至少一个过滤单元。在过滤单元数量足够高，例如10个或更多的情况下，该调节还可以引起滤液的产出量保持大致恒定。除了分配控制之外，还可以调整过滤过程的与之相适用的控制参数、例如跨膜压力和/或溢流速度，以便使各个过滤过程的滤液的当前产出量如下这样地调整，即，使得总产量大致恒定。

图5中的最上面的一对a1/b1如现有技术中所公知示出了针对各个过程步骤的严格的流程序列。在所示的序列中，为了说明目的，假设利用两个过滤单元进行过滤是在完全相同的情况下进行的，从而使最佳分配除了第二过滤单元一开始的暂停之外能够在没有过滤间隙，尤其是没有暂停的情况下进行。在该理想状况下，在第二过滤单元b1进行过滤过程期间，第一过滤单元a1将进行关机、cip清洁和预加应力的序列，从而在第二过滤单元b2的过滤过程结束时可以再次使用第一过滤单元a1。相反，第二过滤单元b1也适用于此。

然而，实际上，利用各个过滤单元进行过滤永远不会完全相同地进行，从而如中间配对a2/b2中指出地，在序列中不可避免地会发生移位和相关的过滤间隙。例如，以示范性示出的序列，第一过滤单元a2的第二次过滤超过第二过滤单元b2的预加应力，从而在此得到移位。其他事件也可能导致在流程序列中出现过滤间隙或暂停。例如，过滤单元的未过滤物的最大浓度的阈值可能导致该过滤单元的过滤过程的出乎意料的提前结束，从而在该时间点上尚没有其他过滤单元可用。因为在现有技术中例如由于所预定的固定的边界值严格地预定了流程序列，所以在不能够纠正过滤间隙的情况下将持续发生由于过滤器设施的运行所引起的偏移。

利用对过滤单元的分配的自适应的调节的本发明可以有效地避免过滤间隙的出现。在图5中结合最后一个配对a3/b3示范性地示出了自适应的调节。

在所示的序列中，示范性地假设，第一过滤单元a3的过滤由该过滤单元的控制和/或调节单元自主地控制或调节，也就是说无需考虑第二过滤单元b3的过滤。相反地，第二过滤单元的分配，也就是说尤其是第二过滤单元b3的过滤过程的和清洁过程的时间点和持续时间依赖于第一过滤单元a3的过滤过程的和清洗过程的所预测的剩余过程时间被自适应地调节。

无限制地，第一过滤单元a3的流程序列以特别长时间的过滤过程开始，从而使得第二过滤单元b3的第一过滤过程被自适应调节地延迟使用。由于第一过滤单元a3的所示流程序列的第一过滤过程比通常的时间更长，因此更高级别的的调节单元或第一过滤单元a3的单独的控制和/或调节单元预测了后续cip清洁的延长的过程持续时间。为了避免由于该长时间的cip清洁而导致出现过滤间隙，将延长第二过滤单元b3的第一过滤过程，直到第一过滤单元a3完成cip清洁和随后的预加应力为止。在第二过滤单元b3的过滤过程结束时，第一过滤单元a3再次可供用于随后的过滤过程。

在所示的示例性的流程序列中，现在假设，第一过滤单元a3的第二过滤过程必须提前结束，这是因为过滤膜的堵塞比预期的要快。基于该过滤过程的一个或多个测得的过程参数，使得第一过滤单元a3的调节单元或单独的控制和/或调节单元预测到过滤过程的该缩短的过程持续时间。为了防止出现过滤间隙，因此缩短了第二过滤单元b3的cip清洁，从而使得在缩短的第一过滤单元a3的过滤过程的持续时间结束时，第二过滤单元b3再次被准备用于过滤诸如啤酒的产品。为了仍然保证有效清洁由于先前的延长的过滤过程而发生严重堵塞的清洁膜，调节单元还附加地加强了对第二过滤单元b3的cip清洁。以此方式，调节单元可以抵制过滤过程和清洁过程的流程中的不稳定性。

如在图5的示例中示范性所示地，对一个或多个过滤单元的分配的自适应调节导致过滤器设施被最佳利用，其中，同时可以保护过滤膜并减少化学药剂的投入。

如上所述，可以例如通过使具有多个并联或串联连接的膜式过滤器模块的过滤单元中的未过滤物的流动方向发生逆转来延长过滤过程。这种流动方向的逆转示范性地在图6中示出。

为了简单起见，在图6中仅分别示出了过滤单元的用于使流动方向逆转所需的那些元件。如所述，过滤单元具有大量并联连接的膜式过滤器模块401，它们经由双馈送线路431和432以及双返回线路433和434彼此连接并且与共同的馈送线路435和共同的返回线路436连接。示范性地，在此在共同的馈送线路435中设置有用于使未过滤物改向的泵415。

在并联连接的膜式过滤器模块401之间设置有可控的截止阀430，该截止阀由过滤单元的控制和/或调节单元有针对性地打开或关闭。在图6中，关闭的截止阀以实心地示出，而打开的截止阀以空心示出。除了在相邻的膜式过滤器模块401之间的截止阀之外，在第一膜式过滤器模块的馈送线路431和432中同样设置有截止阀430。

截止阀430在此由控制和/或调节单元以如下方式打开或关闭，即，使得如图6中的箭头所示地，导致流过膜式过滤器模块401的流动。通过馈送线路中的截止阀430的交替打开和关闭如图6的上图所示地导致未过滤物以s曲线的形式流动，其中，直接前后相继的膜式过滤器模块401总是沿相反的方式被流过。

如果在上分图的截止阀430的配置被颠倒，则未过滤物通过膜式过滤器模块401的流动方向如下分图所示地恰好逆转。由于过滤单元的构造，使得这方面能够在无需泵415的泵送方向发生逆转的情况下进行。结果，针对在所有膜式过滤器模块401中的未过滤物的入口和出口被颠倒。由此，使得污垢层的厚度沿着膜式过滤器模块401的过滤膜的可以得到平衡，由此是可以延长过滤过程。

在膜式过滤器模块以串联方式布置时，如上所述，借助能倒转控制的泵的倒转控制，可以使未过滤物的流动方向的逆转。

如上所述，可以由作为自适应的分配控制的一部分的更高级别的调节单元来迫使未过滤物流过膜式过滤器模块401的流动方向发生逆转。

用于过滤器设施的过滤单元的自适应的分配控制的所描述的改进方案允许有效地避免过滤间隙并且同时最佳地清洁膜式过滤器模块。由此，一方面可以延长膜使用寿命，另一方面可以节省化学药剂和能量，由此可以改善过滤的可持续性。通过优化分配计划，还可以提高过滤器设施的产出量，由此改善了设施的经济性。