DE19534113A1 - Regeneratable filter for eliminating cooking smells - Google Patents
Regeneratable filter for eliminating cooking smellsInfo
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Abstract
Description
Küchengerüche mögen ja manchmal den Appetit anregen, sie sind aber im großen und ganzen eine Belästigung, insbesondere wenn sich hartnäckige, oft unangenehme Gerüche in einer Wohnung festsetzen.Kitchen smells may sometimes stimulate the appetite, but they are in the Overall a nuisance, especially when persistent, often fixing unpleasant smells in an apartment.
Um der Gerüche Herr zu werden, bedient man sich in den meisten Fällen einer Abzugshaube. Die einfachste Lösung ist, daß die angesaugte Luft samt Geruchsstoffen ins Freie geblasen wird. Solche Systeme sind aber wenig um weltfreundlich, da sehr große Massen aufgewärmter Luft verlorengehen und zudem eine Geruchsbelästigung für die Nachbarschaft bedeuten können. Aus diesem Grund werden heute Umluftsysteme bevorzugt. Diese enthalten zum üblichen Fettfilter ein Aktivkohlefilter, das die Geruchsstoffe adsorbiert. Auf grund der unvermeidbaren Turbulenzen ist es nicht möglich, die ganze vom Kochherd aufsteigende Luft zu erfassen und je nach Art der Gerüche kann es immer noch zu einer Geruchsbelästigung kommen.In order to master the smells, you use in most cases a hood. The simplest solution is that the air sucked in is complete Odorous substances are blown outdoors. Such systems are little around environmentally friendly, since very large masses of warmed air are lost and can also mean an unpleasant smell for the neighborhood. Out this is why recirculation systems are preferred today. As of The usual grease filter is an activated carbon filter, which adsorbs the odorous substances. On due to the inevitable turbulence, it is not possible to use the whole of Cooker can detect rising air and depending on the type of smell it can still get an odor nuisance.
Es ist daher sinnvoll, Gerüche bereits an der Quelle wenigstens zu einem gro ßen Teil zu erfassen. Diese Idee wurde beispielsweise bei Fritiergeräten ver wirklicht, die im Deckel eine bestimmte Menge Aktivkohle aufweisen, die nach Erschöpfung ausgewechselt werden muß. Bei der beschränkten Lebensdauer dieser keineswegs billigen Filter ist diese Anwendung ziemlich teuer.It therefore makes sense to smell at least too large at the source to grasp the outer part. This idea was used for example in deep fryers really light, which have a certain amount of activated carbon in the lid, which after Exhaustion needs to be replaced. With the limited lifespan this by no means cheap filter, this application is quite expensive.
Es gibt grundsätzlich mehrere Möglichkeiten für ein Filter an der Innenseite eines Kochtopfdeckels. So kann man beispielsweise einen flachen Behälter aus einem Drahtgeflecht konzipieren, der mit einer Aktivkohleschüttung gefüllt und mit einer Halterung befestigt ist. Bei Erschöpfung der Kapazität der Kohle ist diese auszuwechseln und zu entsorgen. Das Hantieren mit Aktivkohle, die immer Abrieb enthält, ist eine schmutzige Angelegenheit. Ein weiterer Nachteil ist, daß für Schüttungen immer relativ große Teilchen verwendet werden müs sen, um zu vermeiden, daß die Schüttung zu kompakt wird bzw. Kohle durch den Drahtbehältereinsatz hindurchfällt. Größere Teilchen führen aber immer zu einer schlechteren Adsorptionskinetik bzw. schlechteren Nutzung der Ka pazität. Außerdem ist das Anbringen eines Aktivkohlebehälters kompliziert und verlangt eine besondere Halterung.There are basically several options for a filter on the inside a saucepan lid. For example, you can use a flat container design from a wire mesh that is filled with an activated carbon bed and is attached with a bracket. When coal's capacity is exhausted it must be replaced and disposed of. Handling activated carbon, the always contains abrasion is a dirty affair. Another disadvantage is that relatively large particles must always be used for fillings sen to avoid that the bed is too compact or coal through the wire container insert falls through. Larger particles always lead poorer adsorption kinetics or poorer use of the Ka capacity. In addition, the attachment of an activated carbon canister is complicated and requires a special bracket.
Eine andere Möglichkeit sind poröse Matten, die mit einer fein vermahlenen Aktivkohle enthaltenden Kunststoffdispersion imprägniert sind. Solche Syste me haben den Nachteil, daß verhältnismäßig geringe Kohlemengen unterge bracht werden können, die zudem durch den Binder in ihrer Aktivität erheblich gestört sind. Auch diese Filter werden nach Erschöpfung entsorgt.Another possibility are porous mats with a finely ground Plastic dispersion containing activated carbon are impregnated. Such systems me have the disadvantage that relatively small amounts of coal undercut can be brought, which also by the binder in their activity significantly are disturbed. These filters are also disposed of after exhaustion.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß das Filtermaterial, das in der EP 340 542 beschrieben ist, sich nicht nur aufgrund seiner hohen Luft durchlässigkeit und selbsttragenden Eigenschaft für die Geruchsbindung "an der Quelle" hervorragend eignet, sondern auch in der Geschirrspülmaschine (oder gleichwertigem Waschvorgang) vollwertig regeneriert werden kann. Selbst nach 20 regenerierenden Wäschen war die Wirksamkeit ungebrochen und es wurden keine Alterungserscheinungen festgestellt. Dieses Filtermateri al besteht aus einer dreidimensionalen Trägermatrix, an deren Stegen kleine Adsorberteilchen mittels spezieller Haftmassen angebracht sind. Eine bevor zugte Ausführung ist ein offenporiger, retikulierter PU-Schaum mit 8-25 ppi, an dessen inneren und äußeren "Stegen" eine kugelförmige, abriebfeste Aktiv kohle (⌀ 0,3-0,8 mm) mittels einer Haftmasse auf Basis eines maskierten Iso cyanats angebracht sind. Aufgrund der Materialeigenschaften (elastisch, selbsttragend) können insbesondere runde Filter mit einer Dicke von 5 - 20 mm sehr einfach im Inneren eines Kochtopfdeckels angebracht (s. Abb. 1) bzw. ausgewechselt werden. Damit der entweichende Dampf das Filtermedi um besser durchströmt, sind im Deckel geeignete Öffnungen angebracht.It has now surprisingly been found that the filter material, which is described in EP 340 542, is outstanding not only because of its high air permeability and self-supporting property for odor binding "at the source", but also in the dishwasher (or equivalent washing process ) can be fully regenerated. Even after 20 regenerating washes, the effectiveness was unbroken and no signs of aging were found. This filter material consists of a three-dimensional carrier matrix, on the webs of which small adsorber particles are attached by means of special adhesive. A preferred version is an open-pore, reticulated PU foam with 8-25 ppi, on the inner and outer "webs" a spherical, abrasion-resistant activated carbon (⌀ 0.3-0.8 mm) by means of an adhesive based on a masked Iso cyanats are attached. Due to the material properties (elastic, self-supporting), round filters with a thickness of 5 - 20 mm in particular can be very easily attached or replaced inside a saucepan lid (see Fig. 1). Suitable openings are made in the lid so that the escaping steam flows through the filter media.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist eine flache Haube aus einem offenen Drahtgeflecht, das lediglich als Stütze für das Filtermaterial dient. In teressanterweise kann sich die Filterschicht mehrere Zentimeter über dem Rand einer Bratpfanne befinden (s. Abb. 2), ohne daß Gerüche wahrgenom men werden können. Die Erklärung für diesen überraschenden Befund ist die extrem hohe Luftdurchlässigkeit der Filterschicht, die die über der Pfanne auf steigende Luft ungebremst - und deshalb ohne seitliches Ausweichen - durch läßt. Diese "Entdeckung" ist nicht ohne Bedeutung, denn sie erlaubt, die Filter schicht dort anzubringen, wo keine hohen Temperaturen, die die Filterschicht schädigen bzw. das Adsorptionsgleichgewicht ungünstig beeinflussen könn ten, mehr vorkommen.Another embodiment of the invention is a flat hood made of an open wire mesh that only serves as a support for the filter material. Interestingly, the filter layer can be several centimeters above the edge of a frying pan (see Fig. 2) without smells being perceived. The explanation for this surprising finding is the extremely high air permeability of the filter layer, which allows the air above the pan to rise unchecked - and therefore without lateral evasion. This "discovery" is not without significance, because it allows the filter layer to be applied where there are no longer high temperatures that could damage the filter layer or adversely affect the adsorption balance.
Das die Filterschicht tragende Drahtgeflecht ruht bevorzugterweise auf minde stens drei Füßchen, die sich auf dem Pfannenrand abstützen und so geformt sind, daß sie für mehrere Pfannendurchmesser geeignet sind.The wire mesh carrying the filter layer preferably rests on minde at least three feet, which are supported on the edge of the pan and shaped in this way are that they are suitable for several pan diameters.
Die beschriebenen Anwendungsmöglichkeiten dürfen nicht als Einschränkung betrachtet werden, denn aufgrund der mitgeteilten Lehre kann der Fachmann sicher noch andere Formen gestalten. Wichtig ist die hohe Luftdurchlässigkeit der Filterschicht und die Möglichkeit, diese zu regenerieren, und zwar insbe sondere durch Waschen in einer Geschirrspülmaschine.The application possibilities described may not be a limitation be considered, because on the basis of the teaching communicated, the expert can certainly design other shapes. The high air permeability is important the filter layer and the possibility to regenerate it, in particular especially by washing in a dishwasher.
Ein weiterer Vorteil der Geruchsfilterschicht ist, daß sie beträchtlich viel Was serdampf aufnimmt, ohne daß hierdurch die Fähigkeit, Geruchsstoffe zu ad sorbieren, verlorengeht. Der Grund hierfür ist die hydrophobe innere Oberflä che der verwendeten Aktivkohle. Sind kaum polare Gruppen vorhanden (meist OH), ist das Wasser im wesentlichen durch van der Waalse Kräfte festgehal ten. Diese sind aber bei den Geruchsstoffen, die durchweg höhere Molekular gewichte haben, stärker, so daß sie vom Wasser kaum verdrängt werden. Man kann diese Eigenschaft nutzen, um einen Teil beim Braten entweichen den Wasserdampfes zu binden (weniger beschlagene Fenster). Der aufge nommene Wasserdampf wird beim Trocknen wieder langsam an die Luft ab gegeben.Another advantage of the odor filter layer is that it has a considerable amount of what absorbs serdampf without thereby the ability to ad odors sorb, get lost. The reason for this is the hydrophobic inner surface surface of the activated carbon used. If there are hardly any polar groups (mostly OH), the water is essentially fixed by van der Waalse forces However, these are the higher molecular weight of the odorants have weights, stronger, so that they are hardly displaced by the water. You can use this property to escape part when roasting to bind the water vapor (less fogged windows). The up water vapor is slowly released into the air when drying given.
Das bevorzugte Adsorbens ist eine hydrophobe Kugelkohle und das aus meh reren Gründen: Die Kugelform erlaubt die bestmögliche Beladung des dreidi mensionalen Trägersystems, wobei neben der guten Rieselfähigkeit auch die wesentlich größeren Mengen, die im Trägersystem (Schaum) untergebracht werden können, ins Gewicht fallen. Warum das Adsorbens hydrophob sein soll, wurde bereits erörtert. Hydrophobe Kugelkohle läßt sich beispielsweise aus Pech herstellen (DE 23 49 163, US 3 917 806), aber auch diverse Ionen austauscher sind gute Ausgangsmaterialien (DE 43 28 219).The preferred adsorbent is a hydrophobic spherical carbon and that from meh Other reasons: The spherical shape allows the best possible loading of the dreidi dimensional carrier system, whereby in addition to the good flowability also the much larger quantities housed in the carrier system (foam) can be significant. Why the adsorbent be hydrophobic has already been discussed. Hydrophobic spherical carbon can be used, for example produce from pitch (DE 23 49 163, US 3 917 806), but also various ions Exchangers are good starting materials (DE 43 28 219).
Grundsätzlich adsorbiert Aktivkohle als "Mädchen für alles" alle Gerüche, so daß eine besondere Imprägnierung nicht notwendig erscheint. Nichtsdesto trotz kann für die besonders widerlich riechenden Amine (Fischgeruch) eine Säure-Imprägnierung nützlich sein. Da diese beim Regenerieren (Waschen) herausgewaschen wird, ist es empfehlenswert, die Kohle nach dem Wasch vorgang mit verdünnter Essigsäure nachzuimprägnieren und einfach an Luft trocknen zu lassen.As a "girl for everything", activated carbon basically adsorbs all smells, so that special impregnation does not appear necessary. Nonetheless in spite of this one can be used for the particularly foul smelling amines (fish smell) Acid impregnation may be useful. Since these when regenerating (washing) is washed out, it is recommended to use the coal after washing process impregnated with dilute acetic acid and simply in air to let dry.
Obschon vieles für die Verwendung von Aktivkohle spricht, sollten andere Ad sorbenzien, die oft sehr spezifische Eigenschaften haben, nicht unberücksich tigt bleiben. So eignen sich auch hydrophobe Molekularsiebe, die sowohl als Formkörper (Preßlinge) wie auch Pulver angeboten werden. Letzteres kann in einer Pelletiervorrichtung mit Wasserglas (Kieselsäure/Alkaliverhältnis 3-4) als Binder zu 0,5-1 mm großen Kügelchen verarbeitet werden. Durch Zugabe eines Säurespenders, z. B. 5-10% Propylenkarbonat, entsteht eine hochporö se S₁iO₂-Matrix, die im Gegensatz zu organischen Bindern (Dispersionen) die Zugänglichkeit zum Adsorbens nicht bremst. Die Kügelchen lassen sich wie andere körnige oder kugelförmige Adsorbenzien verarbeiten.Although there is much to be said for the use of activated carbon, other adsorbents, which often have very specific properties, should not be disregarded. Hydrophobic molecular sieves, which are offered both as moldings (compacts) and powder, are also suitable. The latter can be processed in a pelletizer with water glass (silica / alkali ratio 3-4 ) as a binder to form 0.5-1 mm beads. By adding an acid donor, e.g. B. 5-10% propylene carbonate, a hochporö se S₁iO₂ matrix is formed, which in contrast to organic binders (dispersions) does not slow down the accessibility to the adsorbent. The beads can be processed like other granular or spherical adsorbents.
Eine weitere Möglichkeit sind unter der Bezeichnung "poröse Polymere" ange botene Adsorbenzien auf Basis von Styrol und etwas Divinylbenzol, deren Poly merketten über CH₂-Brücken vernetzt sind, die ein hohes Speichervermögen besitzen und hydrophob sind. Ein typischer Vertreter dieser Gruppe wurde un ter dem Namen "Sorbathene" angeboten.Another possibility are under the name "porous polymers" offered adsorbents based on styrene and some divinylbenzene, the poly Merketten are networked over CH₂ bridges, which have a high storage capacity own and are hydrophobic. A typical representative of this group was un offered under the name "Sorbathene".
Schließlich können auch Ionenaustauscher, zumindest in Mischung mit ande ren Adsorbenzien, von Nutzen sein. So eignen sich stark saure Kationenaus tauscher zur Bindung von Aminen. Allerdings verlangen diese eine saure Wä sche zur Wiederherstellung ihrer adsorptiven Eigenschaften.Finally, ion exchangers can also be used, at least in a mixture with others adsorbents. So strongly acidic cations are suitable exchanger for binding amines. However, these require acidic washing to restore their adsorptive properties.
Anionenaustauscher können aufgrund ihrer alkalischen Gruppen saure Kom ponenten binden. Sie bedürfen keiner speziellen Nachwäsche, da die Wasch flotte in einer Geschirrspülmaschine ausreichend Alkali enthält.Due to their alkaline groups, anion exchangers can contain acidic com bind components. You do not need any special post-wash since the wash contains enough alkali in a dishwasher.
Als Haftmasse für die Adsorbenzien werden hochviskose, hydrolysefeste, maskierte Di- oder Polyisocyanate bevorzugt, die über ein Diamin vernetzt sind, z. B. Impranil HS 62. Damit die Adsorberkügelchen gut haften, muß die Haftschicht eine ausreichende Dicke haben. Sie soll beim PU-Schaum etwa 70-100% des Schaumgewichts betragen. Auch über Feuchte vernetzende Di- oder Polyisocyanate sind geeignete Haftmassen.As an adhesive for the adsorbents, highly viscous, hydrolysis-resistant, masked di- or polyisocyanates preferred, which crosslinked via a diamine are, e.g. B. Impranil HS 62. So that the adsorber beads adhere well, the Adhesive layer have a sufficient thickness. It should be about the PU foam 70-100% of the foam weight. Also cross-linking via moisture Di- or polyisocyanates are suitable adhesives.
Grundsätzlich können auch die dem Fachmann bekannten Kunststoff-Disper sionen eingesetzt werden, sofern sie eine ausreichende Anfangshaftung brin gen. Lösemittelhaltige Kleber sind wegen Umweltproblemen und der Gefahr der Vergiftung des Adsorbens weniger geeignet.In principle, the plastic dispersers known to the person skilled in the art can also be used sions are used, provided they have sufficient initial adhesion Solvent-based adhesives are due to environmental problems and the danger less suitable for poisoning the adsorbent.
Es wurde gefunden, daß auch anorganische Haftmassen verwendet werden können. Diese haben den Vorteil, zu sehr harten und hydrolysefesten Filter materialien zu führen. Eine geeignete Haftmasse ist hochviskoses Wasserglas auf Na-, evtl. K-Basis. Das Verhältnis Kieselsäure/Alkali liegt bevorzugterwei se um 3-4. Um das Ausfällen der Kieselsäure etwas zu beschleunigen, wird vorzugsweise ein schwacher Säurespender, z. B. Propylenkarbonat, in einer Menge von 5 bis max. 10% zugegeben. Es entsteht ein poröses Kieselsäure gerüst, das an Kohle sehr fest haftet. Dieses Haftsystem hat den Vorteil, selbst adsorbierende Eigenschaften zu besitzen.It has been found that inorganic adhesive compositions are also used can. These have the advantage of very hard and hydrolysis-resistant filters to carry materials. A suitable adhesive is highly viscous water glass based on Na, possibly K. The silica / alkali ratio is preferably se at 3-4. To accelerate the precipitation of the silica somewhat preferably a weak acid donor, e.g. B. propylene carbonate, in one Quantity from 5 to max. 10% added. A porous silica is formed scaffold that adheres very firmly to coal. This adhesive system has the advantage to have self-adsorbing properties.
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