DE2725645A1

DE2725645A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen filtern mittels eines endlosfilterbandes

Info

Publication number: DE2725645A1
Application number: DE19772725645
Authority: DE
Inventors: Aloysius C Kracklauer
Original assignee: Sparkler Manufacturing Co
Current assignee: Sparkler Manufacturing Co
Priority date: 1976-06-09
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1977-12-22
Also published as: NL7705275A; BR7703663A; AU2462277A; JPS52150868A; US4057437A; FR2361140A1; ES458671A1

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM KONTINUIERLICHEN FILTERN MITTELS EINES ENDLOSFILTERBANDES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtrieren von Flüssigkeiten unter Einfluß der Schwerkraft unter Benutzung eines endlosen Filterbandes. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im industriellen Maßstab einsetzbar. Insbesondere bezieht sich das Verfahren auf die Filtration von Rohrzuckersaft.

Verfahren und Vorrichtungen zum Filtrieren unter Benutzung der Schwerkraft wurden bisher nur recht selten im industriellen Maßstab eingesetzt. Nichtsdestoweniger wurde jedoch erkannt _t daß derartige Verfahren und Vorrichtungen ein großes Potential besitzen und daß sie an sich bei vielen Anwendungsfällen der Filtration unter Einsatz von Druck vorzuziehen sind. Dies trifft besonders deshalb zu, weil die Kosten für traditionelle Energieformen stark angestiegen sind.

In zurückliegenden Jahren wurden moderne Polymere entwickelt, die relativ preiswert sind und ausgezeichnete Ergebnisse als Flockenbildner zeigen. Es besteht eine ausgesprochene Nachfrage nach verbesserten Filtrationsverfahren und -vorrichtungen

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auf Schwerkraftbasis, wobei diese modernen Flockenbildner zum Einsatz gelangen können. Die Erfindung stellt solche Verfahren und Vorrichtungen zur Verfügung.

Bereits in der US-PS 3 756 411 des Anmelders ist ein Schwerkraft-Filtrationsverfahren mit einem kontinuierlichen Filterband beschrieben. In dieser Patentschrift ist auf die Nachteile eingegangen, die Schwerkraft-Filtrationsverfahren des Standes der Technik zeigen. Schwerkraft-Filtrationsverfahren werden dennoch bei vielen Anwendungsfällen bevorzugt, bei denen sie bisher aufgrund Fehlens eines kontinuierlichen und effektiven Systems zur Entfernung der Feststoffe unter Zugrundelegung wirtschaftlicher Maßstäbe noch nicht eingesetzt werden konnten.

Die Vorrichtung nach der genannten US-PS zeigt eine bedeutsame Verbesserung der Schwerkraftfiltration, insbesondere bei industrieller Anwendung. Das dort beschriebene kontinuierliche Filterband weist zahlreiche Vorteile auf, v/obei es sich jedoch herausgestellt hat, daß es in mancherlei Hinsicht verbesserungsfähig ist.

Die vorliegende Erfindung findet ihren Niederschlag insbesondere im Antrieb des kontinuierlichen Filterbandes, in der Entfernung des festen Filtrates vom Filterband, in der Verhinderung des Abfallens fester Teilchen vom Filterband in das Filtrat und in der Entwässerung des Filterkuchens.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich in erster Linie insgesamt auf ein Filtrationsverfahren unter Verwendung eines Filterbandes.

An zweiter Stelle ist das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Methode zur Filtration von Zuckerrohrsaft in der Zuckerraffination gerichtet, wobei ein Filterband des genannten Typs zur Anwendung gelangt. Die Aufgabe der Erfindung besteht

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grundsätzlich darin, eine Filtriervorrichtung mit einem kontinuierlichen Filterband zu schaffen, bei dem das Filterband mit konstanter Geschwindigkeit antreibbar ist und zwar derart, daß eine Faltenbildung oder ein Recken des Filterbandes verhindert wird. Dabei soll das Filterband spurgenau laufen. Der entstehende oder entstandene Filterkuchen soll hierbei auf bequeme Weise vom Band entfernt werden können, vor allen Dingen derart, daß die Porosität des Filterbandes beibehalten wird. Diese Maßnahmen sollen insbesondere bei einem kontinuerlichen Schwerkraft-Filterband im industriellen Maßstab durchführbar sein. Diese Durchführbarkeit soll insbesondere bei der Filtration von Zuckerrohrsaft beim Raffinieren von Zucker gegeben sein.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung grundsätzlich mit einer Filtrationsvorrichtung gelöst, bei der das kontinuierliche Filterband auf einerAnzahl von Eckrollen angeordnet ist. Eine Stelle des Bandes durchläuft zuerst einen Vorbeschichtungstank, in dem das Band zur Steigerung seiner Filtrationswirkung mit einer Vorbeschichtunqsflüssigkeit imprägniert wird. Diese Stelle läuft sodann in den Filtrationsbereich ein, in dem sie in engen Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht wird. Hierbei wird eine Dichtung zwischen dem Filterband und einem Behälter erzeugt, in dem die zu filtrierende Flüssigkeit angeordnet wird.

Auf dem Filterband baut sich ein Filterkuchen auf; eine Einrichtung zur wirksamen Entfernung des Filterkuchens vom Band ist vorgesehen.

Weiterhin ist eine wirtschaftliche Antriebseinrichtung für das Filterband derart vorgesehen, daß es spurgenau läuft und während des Verfahrens weder gereckt wird noch Falten wirft.

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AO

Es werden industriell einsetzbare Filtrationsverfahren angegeben, bei dem die Filtration aufgrund des Einflusses der Schwerkraft über das kontinuerliche Filterband erfolgt und wobei der gebildete Filterkuchen bequem von dem Endlosband entfernt wird. Weiterhin wird ein Verfahren zur Entfernung feiner Schlämme und Fasern aus dem Zuckerrohrsaft beschrieben, wobei diese Materialien aus dem Zuckerrohrsaft mittels des kontinuierlichen oder Endlosbandes aufgrund der Schwerkraft ausgefiltert werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung, der zugehörigen schematischen Zeichnung sowie der Patentansprüche. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Ebene 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 2 und

Fig. 4 die gleiche Ansicht wie in Fig. 1 zur Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die insbesondere beim Filtrieren von Zuckerrohrsaft eingesetzt werden kann.

Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Vorrichtung 10 stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Sie weist ein endloses Filterband 12 auf, das in herkömmlicher Weise um eine Anzahl von Rollen herumgelegt ist. Wenigstens sein Hauptteil ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das zum Filtern der in Frage kommenden Flüssigkeiten geeignet ist. Das Filterband 12 besteht somit aus einem langen, kontinuierlichen Band mit einem Mittelteil und zwei parallelen,

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voneinander getrennten, kontinuierlichen Randteilen. Mindestens der Mittelteil ist aus einem Filtermaterial gefertigt. Die beiden Randteile sind jeweils mit Anschlußteilen versehen, an denen ihrerseits Einrichtungen zum Antrieb des Filterbandes befestigt sind, wie dies im folgenden näher erläutert wird.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 beschreibt das Filterband 12 grundsätzlich einen rechtwinkligen Weg; vgl. Fig. 1. Erforderlichenfalls können jedoch auch andere Wege beschrieben werden. Gemäß Fig. 1 sind vier Eckrollen 14, 16, 18 und 24 vorgesehen. Die Eckrollen 14 und 16 befinden sich dabei an der Unterseite der Vorrichtung, die Eckrollen 18 und 24 an der Oberseite.

Auf einer Seite des Oberteils der Vorrichtung ist ein Vorbeschichtungstank 25 angeordnet; er weist zwei parallel mit Abstand zueinander angeordnete Endteile, praktisch wie die festen Räder 50, auf, die über eine Verbindungsstange 48 miteinander verbunden sind. In der Regel ist in dem Vorbeschichtungstank 25 eine Vorbeschichtungsflüssigkeit enthalten, mit der das Filterband 12 bei seinem Weg über eine Walze 27 vorbeschichtet wird. Hierzu wird auf die vorstehend genannte US-PS 3 756 411 verwiesen. Es ist bekannt, daß bei verschiedenen Filtriervorgängen eine Vorbeschichtung des Filterbandes nicht notwendig ist. In solchen Fällen kann dann der Vorbeschichtungstank weggelassen werden.

Im Oberteil der Vorrichtung ist weiterhin eine Filterkammer angeordnet. Sie wird von zwei parallelen, mit Abstand zueinander angeordneten Endteilen, wie den festen, über die Verbindungsstange 48 miteinander verbundenen Rädern 50, gebildet. Die Vorrichtung ist so ausgelegt, daß die Räder 50 mittels eines Motors M über die Verbindungsstange 48 in Drehung versetzt werden. Während des gesamten Filtrationsvorganges liegt jeweils

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ein Teil des Filterbandes 12 dichtend an den Rädern 50 an, wodurch die Filterkammer 28 definiert wird. Unterhalb der Filterkammer 28 ist ein Becken oder Behälter 30 vorgesehen. Behälter 30, Verbindungsstange 48 und andere Teile der Vorrichtung werden vorzugsweise in einem Rahmen S gelagert. Frische, zu filternde Flüssigkeit wird von oben, zum Beispiel durch eine Leitung 23 in die Filterkammer 28 gegeben; zurückgeführte Flüssigkeit kann beispielsweise über eine Leitung 26 zugegeben werden.

Die verschiedenen Eck- oder Positionierrollen 14, 16, 18 und 24 sind so angeordnet, daß das endlose Filterband 12 an jeder Stelle seines Weges straff gespannt werden kann. Selbstverständlich können mehrere Fckrollen mit unterschiedlichem Abstand zueinander vorgesehen werden. Die gezeigte Anordnung dient nur der Illustration.

Das Filtrat wird in dem Becken 30 gesammelt und von dort abgeführt, beispielsweise mittels einer Leitung, deren eines Ende in das Becken geführt ist. Das Filterband 12 wird über eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung gewegt; eine oder mehrere der gezeigten Eckrollen können ggf. durch eine Antriebsrolle ersetzt werden.

Geht man von einer entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Bewegung des Filterbandes 12 aus, so durchläuft ein Punkt A eines ersten Teils des Filterbandes erst durch den Vorbeschichtungstank, in dem es mit der Vorbeschichtungsflüssigkeit kontaktiert wird. Der Bereich des Filterbandes 12 des Punktes A gelangt dann in dichtende Anlage mit den mit Abstand zueinander angeordneten Rädern 50, wodurch dieser Teil dann mit den Rädern 50 die Filterkammer 28 bildet. Die in dieser Filterkammer 28 vorhandene, zu filtrierende Flüssigkeit tritt dann aufgrund ihrer Schwerkraft durch den Bereich des Filterbandes 12 mit dem Punkt A. Die Filterwirkung führt dann zu einer

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Anlagerung des Filterkuchens an dem Filterband und zu einem Durchtritt des Filtrates durch diesen Kuchen.

Dieser Vorgang setzt sich mit kontinuierlichem Umlauf des Filterbandes 12 fort.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Einrichtung zur Entfernung des Filterkuchens von dem Filterband 12 vorgesehen, wobei gleichzeitig die notwendige Porosität des Bandes aufrecht erhalten wird. Dies wird durch ein Gebläse- und Vakuumsystem erreicht. Zu diesem Behufe ist ein Gebläse 31 mit einer Druckluftquelle 32 über eine Leitung 34 verbunden. Dieses Gebläsesystem arbeitet derart, daß kontinuierlich ein Druckluftstrahl von der Innenseite des Filterbandes 12 her auf dieses gerichtet wird, wodurch der Filterkuchen von dem Band entfernt wird, wenn es unter dem Gebläsesystem hindurch läuft. Der abfallende Filterkuchen kann beispielsweise mittels einer Schütte 33 gesammelt werden.

Trotz der Beaufschlagung mit Druckluft wird jedoch ein gewisser Teil des Filterkuchens in der Regel an dem Filterband 12 verbleiben. Hierdurch wird dessen Porosität verringert und somit die weitere Filterwirkung des kontinuierlichen Verfahrens. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird gemäß der Erfindung ein Vakuumsystem vorgesehen, mit dem auf bequeme Weise Feststoffe unter Beibehaltung des Filterbandes 12 im Umgebungsdruck entfernt werden können. Dieses System weist einen Feststoff-Kollektorkopf 38 auf, der mit einem Feststoff-Aufnahmebehälter 36 verbunden ist, der seinerseits gegenüber der Atmosphäre über eine Leitung 40 abgeschlossen ist. Der Behälter 36 wird beispielsweise mittels einer Vakuumpumpe 42 auf Unterdruck gehalten, die mit dem Behälter 36 über die erwähnte Leitung 44 verbunden ist. Der Kopf 38 kann praktisch beliebige Querschnittsform aufweisen, zum Beispiel Kreisform, und ist im Bereich des Filterbandes 12

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so angeordnet, daß im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Hauptteils des Filterbandes bei dessen endlosem Umlauf über diesen Feststoff-Kollektorkopf läuft. Da das Filterband 12 unter Umgebungsdruck mit dem sehr geringen Druck aufweisenden Feststoff-Kollektorkopf 38 in Berührung kommt, wird der Filterkuchen vom Filterband 12 abgezogen. Der Filterkuchen strömt in die Unterdruckkammer, die von dem Feststoff-Aufnahmebehälter 36 gebildet wird.

Aus dem Feststoff-Aufnahmebehälter 36 kann der Filterkuchen entnommen werden, beispielsweise ist sein Boden 43 angelenkt, so daß er geöffnet werden kann und der Filterkuchen dann aufgrund der Schwerkraft heraus fällt.

Eine Stütze 13 lagert das Filterband 12. Zusätzlich zu dieser Stütze 13 können weitere Lagerungseinrichtungen vorgesehen sein, um das Filterband 12 in jenem Bereich zu lagern, in dem es Teil der Filterkammer 28 bildet. Beispielsweise kann ein Stützband 22 vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit und in gleicher Richtung wie das Filterband 12 um die Rollen 15, 17, 19 und 21 umlaufen, die direkt unterhalb der Filterkammer 28 angeordnet sind. Das Stützband 22 ist im Anwendungsfalle vorzugsweise sehr porös, damit das Filtrat in das Becken 30 durchfallen kann.

Weiterhin ist bei dein hier besprochenen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Einrichtung vorgesehen, mit dem das Absetzen von Feststoffen vom Endlosband in das Filtrat auf ein Mindestmaß reduziert wird. Eine solche Einrichtung umfaßt eine Vakuumwalze oder ein Saugrohr 20, die im Weg des Bandes 12 zwischen dem Vorbeschichtungstank 25 und der Filterkammer gemäß Fig. 1 vorgesehen ist. Da das endlose Filterband 12 diese Vakuumwalze kontaktiert, werden auf dem Filterband 12 befindliche lose Feststoffteilchen von diesem in die Walze abgezogen, so daß sie sich anschließend nicht mehr in das

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Filtrat absetzen können. Die Walze 20 ist vorzugsweise perforiert und mit einer Unterdruckpumpe in gleicher Weise, wie in Verbindung mit dem Vakuumsystem zur Entfernung des Filterkuchens beschrieben, verbunden.

Die Vakuumwalze 20 kommt insbesondere beim Filtern von Trinkwasser zum Einsatz; ansonsten kann sie weggelassen werden oder auch durch entsprechende Eckrollen ersetzt werden.

Wenn sodann Filterkuchen auf dem Filterband 12 abgelagert wurde, kann dessen Feuchtigkeitsgehalt größer als erwünscht sein. Beispielsweise beim Filtern von Abwasser ist es wichtig, daß der Filterkuchen so trocken wie möglich ist.

In diesem Zusammenhang ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Entwässerung des Filterkuchens vorgesehen. Sie besteht grundsätzlich aus einer Druckwalze 45 und einer angrenzend angeordneten Vakuum- oder Unterdruckwalze 46. Gemäß Fig. 1 ist die Druckwalze auf einer Seite des Filterbandes 12, die Unterdruckwalze auf der anderen Seite und zwar vorzugsweise etwas mittelpunktsversetzt bezüglich der Druckwalze vorgesehen. Diese Unterdruckwalze kann gleichermaßen wie die vorstehend beschriebene Unterdruckwalze oder das Saugrohr 20 ausgebildet sein. Vorzugsweise wird sie auf einem wesentlich geringeren Druck als dem Atmosphärendruck gehalten, beispielsweise auf 127 bis 254 mm Hg.

Sobald der Filterkuchen auf dem Filterband 12 die Entwässerungsvorrichtung durchläuft, wird er zwischen den Walzen 45 und gequetscht. Das Filterband wird über de Druckwalze 45 mit Druck beaufschlagt, wobei es gleichzeitig dem Umdruck der Walze 46 ausgesetzt ist. Hierdurch wird dem Filterkuchen sofort Feuchtigkeit entzogen. Es ist eine Einrichtung vorhanden, mit der unverdampfte Flüssigkeit aus der Unterdruckwalze abgeführt wird.

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Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Filterband 12 so ausgebildet ist, daß es bei seinem Umlauf weder Falten wirft noch sich reckt oder aus der Flucht läuft. Die Art und Weise, wie dies gemäß der Erfindung erreicht wird, ist in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 erläutert.

Wie dort ersichtlich ist jedes der Räder 50 an seinem Umfang im Bereich seiner äußeren Oberfläche 47 mit einer Führungseinrichtung, beispielsweise einer Anzahl von mit gleichem Abstand zueinander angeordneten Zähnen 52 versehen, die mit den Ausnehmungen einer Rollenkette 56 zusammenwirken. Die periphere Fläche 51 eines jeden Rades 50 ist mit einer bearbeiteten Fläche 53 versehen, die mit einer Dichtung zusammenwirkt.

Das Filterband 12 wird von der Stütze 13 unterstützt, die ein poröses Metall- oder Kunststoffband ist. Das Filterband 12 weist längs jeden kontinuierlichen Randes ein Anschlußteil auf, das im Bereich der Rollenkette 56 endet. Ein solches Anschlußteil weist ein schweres Stützteil 54 auf, sowie ein daran befestigtes Formteil 64. Die Rollenkette 56 ist mit einer Anzahl von einander Abstand aufweisenden Flanschen 60 versehen, in denen Bolzen 62 vorgesehen sind. Mit letzteren ist die Rollenkette 56 an dem Stützteil 54 befestigt.

Das vorzugsweise aus Kunststoff oder Gummi extrudierte Formteil 64 ist auf dem schweren Stützteil 54 befestigt, beispiels weise aufgenäht, und die Stütze 13 des Filterbandes 12 wird vorzugsweise zwischen dem Formteil 64 und dem schweren Stützteil 54 gehalten. Das Formteil 64 ist mit einer kontinuierlichen Leiste versehen, die eine obere Fläche 65 aufweist. Letztere wirkt mit der bearbeiteten Fläche 53 des Rades 50 zusammen, wodurch sich eine Dichtung einstellt.

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Es ist weiterhin eine Einrichtung 66 zur lösbaren oder abnehmbaren Befestigung des Filterbandes 12 vorgesehen. Sie besteht aus einem trennbaren Befestigungsmittel, beispielsweise dem unter dem Warennamen "Velcro" erhältlichen. Ein Teil davon ist am Filterband 12 befestigt und ein dieses Steckteil aufnehmende weitere Teil ist auf dem angrenzenden Bereich des Formteils 64 befestigt. Die Befestigung erfolgt beispielsweise wiederum durch Vernähen. Mit diesem druckknopfartigen Befestigungsmittel kann das Filterband 12 schnell und einfach befestigt und auch entfernt bzw. ersetzt werden.

Andererseits kann das Filterband 12 auch auf das Stützteil aufgenäht werden, oder es können aufeinander passende Adhäsionsstreifen sowohl am Formteil 64 als auch am Filterband 12 vorgesehen werden.

Das Stützteil 54 ist vorzugsweise an beiden Enden des Formteils 64 vernäht.

Während des Betriebs gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die zu filtrierende Flüssigkeit in die Filterkammer 28 eingegeben. Das Filterband läuft um, und der Punkt A durchläuft zuerst den Vorbeschichtungstank 25, in dem er und der ihn umgebende Bereich vorbeschichtet werden. Er läuft sodann um die Räder 50 der Filterkammer um, wobei Filterkuchen auf dem Band bzw. dem Punkt A abgelagert wird. Wenn der Punkt A das Gebläse erreicht, wird ein Druckluftstrahl auf ihn gerichtet, um den abgelagerten Filterkuchen zu entfernen oder abzulösen. Das Filterband durchläuft sodann den angrenzenden Feststoff-Kollektorkopf 38, in dem der wesentlich verringerte Druck im Feststoff-Kollektor den Filterkuchen vom Filterband entfernt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann jegliche praktische Abmessungen aufweisen. Beispielsweise haben die Räder 50 einen Durchmesser von etwa 30 cm. Die zylindrische

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Filterkamnier 28 kann maximal etwa bis zur Hälfte gefüllt werden unter der praktischen Voraussetzung, daß eine Dichtwirkung zwischen dem Filterband 12 und den Rädern 50 bis zu einem Punkt an der vertikalen Mittellinie des Filters aufrecht erhalten wird. In den meisten Fällen kommt man jedoch mit einem geringeren Flüssigkeitsstand aus, beispielsweise wird die Kammer dann nur ein Drittel gefüllt.

Die Leistung des beschriebenen Filters hängt nicht nur von den Dimensionen der Vorrichtung sondern ebenso von der Geschwindigkeit des Filterbandes 12 ab. Es kann mit jeglicher praktischen Geschwindigkeit umlaufen. Wird beispielsweise Wasser für die öffentliche Wasserversorgung gefiltert, so daß ein hoher Reinheitsgrad angestrebt wird, so ist eine sehr geringe Arbeitsgeschwindigkeit, beispielsweise 0,3 bis 0,6 m/sec erwünscht. Bei anderen Einsatzmoglichkeiten kann eine wesentlich größere Geschwindigkeit, beispielsweise 7,5 m/sec, angemessen sein. Bei der Raffinierung von Zuckerrohr zur Erzeugung von Zucker werden die Zuckerrohrstangen unter Aufsprühen von Wasser gequetscht. Der aus den Zuckerrohrstangen ausgequetschte Saft (Zuckerrohrsaft) enthält etwa 95% des im Zuckerrohr enthaltenen Rohrzuckers (Saccharose)

Der Zuckerrohrsaft mit etwa 12-14° Brix bei Austritt aus der Zuckerrohrquetsche wird mit Kalk zur Einstellung eines pH-Wertes von etwa 8,2 behandelt. Sodann wird er auf etwa 100 C (210°F) erhitzt und mit einem Polyelektrolyt-Flockenbildner gehandelt und dann in einer Serie von Absetzbecken während zwei bis sechs Stunden bei einer Temperatur von etwa 100-102 C (210-215°F) geklärt. Der geklärte Saft wird dann durch Verdampfen in einen schweren Sirup übergeführt. Der Schlamm des Klärsystems, der in der Regel etwa 14-20% Saccharose enthält, wird mit den Zuckerrohrtrestor (Bagasse)-Feinteilchen (dem faserigen Rest) vermischt und mit einem Walzenunterdruckfilter gefiltert. Nach dem Filtern und Auslaugen in dem Walzenfilter

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in bekannter Weise wird der Restschlamm verworfen.

Er enthält in der Regel wenigstens 2 Gew.-% und oftmals bis zu etwa 6 Gew.-% Saccharose.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der pH-Wert des Zuckerrohrsaftes wie bei den herkömmlichen Verfahren eingestellt, sodann wird der Saft auf etwa 100-102⁰C erhitzt und mit einem Flockenbildner behandelt, z.B. einem der normalerweise verwendeten Polyelektrolyten. An dieser Stelle wird der erhitzte Zuckerrohrsaft sofort in der oben angegebenen Weise durch Eingabe des heißen, koagulierenden Zuckerrohrsaftes in den Filtertank 28 gefiltert. Eine Vorbeschichtung ist bei diesem Verfahren nicht erforderlich. Auf diese Weise wird das Ausflocken nicht gestört, da ein sanftes Absetzen in der Filterkammer 28 erfolgt. Bei Verwendung einer Vorrichtung mit den oben angegebenen Abmessungen und einer Filterband-Geschwindigkeit von etwa 6,3 m/sec lagert sich an dem aus seinem dichtenden Zusammenwirken mit der zu einem Drittel gefüllten Filterkammer 28 austretenden Filterband ein Filterkuchen von etwa 3,2 mm an. Dieser Schlamm enthält in der Regel weniger als 2 Gew.-% Saccharose.

Gemäß diesem Verfahren wird der Zuckerrohrsaft auf erhöhter Temperatur von etwa 93°C (200°F) während einer Zeitdauer von etwa zehn Minuten od. dgl.,jedenfalls aber wesentlich weniger als eine Stunde im Vergleich zu den mehreren Stunden Verweildauer bei herkömmlichen Verfahren, gehalten. Auf diese Weise wird ein Saccharose-Verlust infolge Inversion in der Größenordnung von 1OO% verhindert, verglichen mit den oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren.

Das Filtrat wird einem Verdampfertank aus der Filterkammer zugeführt. Es wird sodann verdampft und in herkömmlicher Weise zur Herstellung von Zucker raffiniert. Das beschriebene Filtrationsverfahren von Zuckerrohrsaft erbringt einige wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Beispiels-

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weise ist es nicht mehr erforderlich, Bagasseteilchen zur Herbeiführung einer ausreichenden Filtration des Saftes beizugeben. Der Zuckerrohrsaft muß auch nur während einer kurzen Zeitdauer auf eine Temperatur von etwa 100⁰C gebracht werden. Normalerweise muß diese Temperatur nur für etwa zehn Minuten aufrechterhalten werden, im Vergleich zu zwei bis vier oder sechs Stunden nach dem Stand der Technik.

Weiterhin wird das Ausflocken im Gegensatz zu bekannten Verfahren nicht gestört, wodurch offenbar wesentlich der Wirkungsgrad des vorliegenden Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik angehoben wird. Auch wird eine wesentliche Energie-Ersparnis erzielt, da der Saft nur noch kurze Zeit auf höheren Temperaturen gehalten werden muß. Versuche haben bestätigt, daß das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Filtrat aus Zuckerrohrsaft sauberer ist oder wenigstens gleiche Klarheit zeigt als ein Filtrat aus einer Klärvorrichtung bei einem herkömmlichen Zuckerrohr-Filtrationsverfahren.

Da keine Bagasse-Feinteilchen dem Schlamm mehr zugefügt werden müssen und da das Gesamtvolumen der Schlämme verringert wird, werden weitere Saccharose-Verluste verhindert.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Auslaugkammer vorgesehen; vgl. Fig. 4. Ein nunmehr mit 70 bezeichnetes Filterband ist ebenso wie das Filterband gemäß Fig. 1 ausgebildet. Es beschreibt den Weg gemäß Fig. 4; er gleicht dem obenbeschriebenen Weg. Hierbei sei betont, daß der genaue Filterbandweg nicht von entscheidender Bedeutung ist. Nach Fig. 4 läuft das Filterband 70 über eine Anzahl von Eckrollen R, durch die Filterkammer 72, die wiederum von mit Abstand zueinander angeordneten Rädern gebildet wird, und anschließend in eine Auslaug- oder Zuckerentfernungskammer 74, die durch gleichartige Räder begrenzt wird. Ein Druckluftsystem 76 und ein Unterdruck-Reinigungssystem 78 für das

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Filterband 70 ähnlich dem nach Fig. 1 bis 3 sind ebenfalls vorgesehen.

Unter der Filter und Zuckerentfernungskammer sind Becken 80 und 82 zum Auffangen und Zurückhalten von Zuckerrohrfiltrat angeordnet. In Verbindung mit einer Druckentwässerungswalze 86, deren Mittellinie bezüglich der angrenzenden Umlenkwalze versetzt ist, ist ein Kuchenschaber 84 vorgesehen.

Gemäß der Erfindung wird der pH-Wert des Zuckerrohrsaftes eingestellt und der Saft sodann erhitzt und mit einem Flockenbildner, wie oben, behandelt. Sodann wird der Zuckerrohrsaft in die Filterkammer 72 eingeführt. Im Anschluß an die Filtration durchläuft der Teil des Filterbandes, auf dem feiner Schlamm und Bagasse-Feinteilchen abgelagert sind, durch die Zuckerentfernungskammer 74 und um die Druckentwässerungswalze 86. Als Auslaugmittel wird in der Zuckerentfernungskammer vorzugsweise heißes Wasser mit etwa 93-1OO°C (200-212°F) verwendet. Die Zuckerentfernungskammer ist vorzugsweise ebenso ausgebildet wie die Filterkammer, wobei in ihr Wasser anstelle der zu filtrierenden Flüssigkeit vorgesehen ist. Andererseits kann diese Kammer auch sowie die Vorbeschichtungskammer ausgebildet sein, wobei dann das Filterband durch ein heißes Wasserbad läuft.

Es wurde gefunden, daß die Anordnung einer Zuckerentfernungskammer der Saccharose-Gehalt in den verworfenen oder verbleibenden Schlämmen nur noch etwa 1-1,5 Gew.-% im Gegensatz zu den entsprechenden Schlämmen herkömmlicher Walzenfilter mit etwa 2-5 Gew.-% Saccharose beträgt. Das Wasser der Zuckerentfernungskammer, das in dem Becken 80 zurückgehalten wird, wird vorzugsweise zurückgeführt und als Mazerationswasser in Verbindung mit der Quetschbehandlung verwendet, wodurch die in ihm enthaltene Saccharose zurückgewonnen wird. Dieses Wasser aus der Zuckerentfernungskammer kann aber auch zur Gewinnung des Zuckers verdampft werden, beispielsweise wie

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in der für das Filtrat aus der Filterkammer angegeben. Die Druckentwässerungswalze ermöglicht es, überschüssiges Wasser aus dem ausgelaugten Schlamm auszupressen, wodurch weitere Saccharose gewonnen wird, da dieses Wasser ebenfalls in dem Becken 80 aufgefangen und zurückgeführt (Recycling) wird. Diese Vorrichtung weist vorzugsweise gleiche Ausbildung wie die Entwässerungsvorrichtung auf, die in Verbindung mit der Fig. 1 oben beschrieben wurde.

Trockner, mechanische Bürsten od. dgl. können in Verbindung mit den beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen benutzt werden. Hierzu sei auf die US-PS 3 756 411 wiederum verwiesen. Die Erfindung ist anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel I

Es wurde eine Schwerkraft-Filtervorrichtung mit einem Endlosfilterband aufgebaut. Die Filterkammer bestand aus zwei parallel mit Abstand zueinander angeordneten festen Rädern, deren jedes einen Durchmesser von 305 mm aufwies. Sie lagen abdichtend an dem bewegten Filterband an. Letzteres bestand aus herkömmlichem Filtermaterial.

Rohrzuckersaft aus einem herkömmlichen Rohrzucker-Quetschverfahren wurde mit Kalk behandelt, um den pH-Wert auf 8,2 einzustellen. Der Saft wurde sodann auf eine Temperatur von etwa 100°C erhitzt. Sodann wurde ein Polyelektrolyt-Flockenbildner dem erhitzten Rohrzuckersaft zugegeben. Der behandelte Saft wurde sodann in die Filterkammer eingeleitet, die auf ein Drittel angefüllt wurde.

Das Filterband wurde mit einer Geschwindigkeit von 6,3 m/min angetrieben.

Es wurde ein Schlammfilterkuchen in einer Dicke von 3,2 mm auf dem Filterband abgelagert. Die Analyse des Schkmmes zeigte einen Saccharose-Gehalt von 1,0 Gew./%.

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Beispiel II

Das Beispiel I wurde unter Verwendung einer neuen Rohrzuckersaft-Charge aus demselben Prozess wiederholt.

Die Analyse des Schlammes aus der Filterkammer zeigte einen Saccharose-Gehalt von 0,8%.

Beispiel III

Die Analyse des Schlammes aus der Filterkammer zeigte einen Saccharose-Gehalt von 0,9%.

Beispiel IV

Beispiel I wurde unter Verwendung einer neuen Rohrzuckersaft-Charge aus demselben Prozess wiederholt.

Die Analyse des Schlammes aus der Filterkammer zeigte einen Saccharose-Gehalt von 1,7%.

Beispiel V

Beispiel I wurde unter Verwendung einer frischen Rohrzuckersaft-Charge aus demselben Prozess wiederholt.

Die Analyse des Schlammes aus der Filterkammer zeigte einen Saccharose-Gehalt von 1,2%.

Beispiel VI

Beispiel I wurde unter Verwendung einer neuen Rohrzuckersaft-Charge aus dem gleichen Prozess wiederholt.

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Die Analyse des Schlammes aus der Filterkammer zeigte einen Saccharose-Gehalt von 1,5%.

Bei jedem der vorstehenden Beispiele konnte festgestellt werden, daß das Filtrat aus der Filterkammer hinsichtlich Klarheit zumindest dem Saft entsprach, der aus den Klärtanks herkömmlicher Rohrzuckersaft-Prozesse stammte.

Die für eine Vorrichtung nach den Beispielen I bis VI

benötigte Stellfläche beträgt etwa 36-45 m², im Vergleich zu

etwa 135 m für einen herkömmlichen Walzenfilter samt Klärvorrichtung.

Die Gesamteinsparungen hinsichtlich Energiekosten, Saccharose-Gewinnung und Raumkosten werden auf etwa 75-80% im Vergleich zu einem herkömmlichen Walzenfilter mit Klärvorrichtung, wie sie bei Rohrzuckersaft-Verfahren verwendet werden, veranschlagt, Die beschriebene Vorrichtung erbringt erhebliche Fortschritte bei industriellen Filtrationsvorrichtungen auf Schwerkraftbasis. Darüberhinaus werden hochwirksame und wirtschaftliche Schwerkraftfiltrationsverfahren für Flüssigkeiten angegeben. Insbesondere wurde ein neues Verfahren zur Filtration von Rohrzuckersaft unter Verwendung eines kontinuierlichen Schwerkraftfiltrationsverfahrens angegeben, womit der Wirkungsgrad von Zuckerraffinierungsverfahren erheblich gesteigert wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten unter Heranziehung der Schwerkraft, gekennzeichnet durch ein endloses Filterband (12, 70) mit zwei parallelen, mit Abstand zueinander angeordneten Rändern, die durch ein poröses, als Filtermedium dienendes Mittelteil voneinander getrennt sind, jeweils einen dichtend an den Rändern angeordneten Ansatz (54), deren jeder ein Formteil (64) mit einer Dichtfläche (65) und eine Kette (56) aufweist, durch eine Filterkanuner (28), die aus mit Abstand zueinander angeordneten kreisförmigen Endteilen (50) und wenigstens einem zwischen ihnen vorgesehenen Verbindungselement (48) besteht, wobei die Endteile (50) jeweils eine Innen- und Außenfläche sowie am äußeren Rand eine Umfangsflache (53) aufweisen, weiterhin mit der Kette (56) zusammenwirkende und diese führende Führungsmittel (52) längs des ümfangs der Außenfläche sowie an der Umfangsflache einen bearbeiteten Teil (53) in dichtender Anlage an der Dichtungsfläche (65), während das Filterband (12, 70) zum Austausch und zur Reinigung lösbar an den Ansätzen (54) angeordnet ist und ein Umlauf der Filterkammer (28) das Filterband (12, 70) in konstanter Weise streck- und faltenfrei sowie fluchtend während des Filtervorganges antreibt.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Vorrichtung zum Filtern von Flüssigkeiten unter Heranziehung der Schwerkraft gekennzeichnet durch ein endloses, aus porösem Material bestehendes, zum Filtern von Flüssigkeiten geeignetes Band, das an Ansätzen längs seiner Ränder angeordnet ist, eine zylindrische Filterkammer (28) mit über wenigstens ein Verbindungselement (48) verbundenen, mit Abstand zueinander angeordneten kreisförmigen Teilen

(50) , eine Einrichtung an den Endteilen (50) zum konstanten Antrieb des Filterbandes (12, 70), eine Einrichtung zur lösbaren Befestigung des Filterbandes (12, 70) zur Reinigung und zum Austausch und durch eine Einrichtung zur Reinigung des Filterbandes (12, 70) von Filterkuchen und zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Porosität des Filterbandes (12, 70).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Porosität des Filterbandes (12, 70) einen geschlossenen Behälter aufweist, der zur Aufrechterhaltung eines Unterdrucks in ihm mit einer Unterdruckpumpe verbunden ist, sowie weiterhin einen mit dem Behälter in Verbindung stehenden und im Bereich des Filterbandes (12, 70) angeordneten Aufnahmekopf, der so angeordnet ist, daß im wesentlichen die gesamte Fläche des Filterbandes (12, 70) während des Filterbandumlaufes auf der geschlossenen Bahn über ihn verläuft, wodurch der Filterkuchen über den Aufnahmekopf entfernbar und in den Behälter förderbar ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung des Filterbandes (12, 70) an den Endteilen (50) ein Zahnrad sowie Kettenglieder an den kontinuierlichen Rändern des Filterbandes (12, 70) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Bahn des Filterbandes (12, 70) eine Anzahl von Eckrollen (14, 16, 18, 24) vorgesehen ist, über die das Filterband läuft, und daß sie weiterhin einen Vorbeschichtungstank (25) sowie eine darin angeordnete Walze (27) aufweist, womit Vorbeschichtungsflüssigkeit auf den im Vorbeschichtungstank (27) befindlichen Teil des Filterbandes vor dessen Eintritt in die Filterkammer (28) aufbringbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Entfernung des Filterkuchens aus dem Behälter vorgesehen ist.
7. Vorrichtung zum Verwenden beim Filtern mit einem endlosen Band und einer Filterwalze unter Heranziehung der Schwerkraft zur Verhinderung eines Nachrutschens von festen Teilchen vom Filterband in das Filtrat der Filterwalze, dadurch gekennzeichnet, daß in Berührung mit dem Filterband (12, 70) im Bereich der Umlaufbahn des Filterbandes vor

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der Filterwalze eine Unterdruckwalze (20) vorgesehen ist, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, so daß auf ihr befindliche Bereiche des Filterbandes vor dem Kontaktieren mit der Filterwalze einem wesentlich geringeren als dem Atmosphärendruck aussetzbar sind.
8. Vorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einem Endlosfilterband-Schwerkraftfilter mit einer Filterwalze, gekennzeichnet durch eine Druckwalze (45) zur Ausübung von Druck auf das Filterband (12, 70), nachdem dort ein Filterkuchen abgelagert wurde, eine im Bereich der Druckwalze (45) auf der gegenüberliegenden Seite des Filterbandes (12, 70) angeordnete Unterdruckwalze (46), so daß das Filterband bei Durchlauf zwischen diesen beiden Walzen gepreßt wird, wobei die Unterdruckwalze (46) auf einem wesentlich geringerem als dem Atmosphärendruck gehalten wird und durch eine Einrichtung zur Entfernung von Flüssigkeit aus der Unterdruckwalze (46), wobei die Walzen zur Entfernung überschüssiger Feuchtigkeit aus dem Filterkuchen zusammenwirken.
9. Verfahren zum Filtern von Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß ein endloses Band aus einem zum Filtern von Strömungsmitteln geeigneten Material hergestellt wird, daß das Band über mehrere Walzen und/oder Rollen wenigstens einem Paar parallel, mit Abstand zueinander angeordneten Rädern gelegt wird, welch letztere mit einem Teil des Bandes

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zur Bildung einer Filterkammer dichtend zusammenwirken, daß das zu filternde Strömungsmittel in die Filterkammer geleitet wird, daß ein erster Abschnitt des Bandes vorbeschichtet wird, daß dieser erste Abschnitt zum Abdichten mit den Rädern in Berührung gebracht wird, wobei unter Aufrechterhaltung der Dichtung die zu filternde Flüssigkeit unter Einfluß der Schwerkraft durch das Band hindurchtritt, so daß ein Filtrat durch das Band austritt und Filterkuchen auf ihm gebildet wird, daß das Filtrat gesammelt wird, daß zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Porosität des Bandes der Filterkuchen vom Band durch Kontaktieren des ersten Abschnittes des Bandes mit dem mit einer Unterdruckkammer verbundenen Feststoff-Kollektorkopfes entfernt wird, wobei der Filterkuchen vom Band abgezogen wird und sodann in die unterdruckkammer strömt und daß der Filterkuchen aus der Unterdruckkammer entfernt wird.
10. Verfahren zur Behandlung von Zuckerrohrsaft nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zu filtrierende Zuckerrohrsaft auf etwa 99°C (210°F) erhitzt und nicht länger als etwa eine Stunde auf dieser Temperatur gehalten wird, daß der erhitzte Saft in die Filterkammer eingeleitet wird und daß das durch das Band austretende Filtrat zur Saccharose-Gewinnung weiterbehandelt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Saft nicht langer als etwa 30 Minuten bei einer

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Temperatur von etwa 93°C (2OO°F) gehalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit wenigstens einer Walze eine Zuckerentfernungskammer gebildet wird, daß der den abgelagerten Schlamm tragende Abschnitt des Bandes in die Zuckerentfernungskammer eingeführt und der Schlamm dort ausgelaugt wird und daß sowohl das Filtrat der Filterkammer und die Saccharose enthaltenden Flüssigkeiten aus der Zuckerentfernungskammer zur Weiterbehandlung im Hinblick auf die Saccharose-Gewinnung aufgefangen werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die Saccharose enthaltende Flüssigkeit der Zuckerentfernungskammer zur Verwendung als Mazerationswasser beim Quetschen des Zuckerrohres einem Recycling unterworfen wird.

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