(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21)Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/CH96/00171 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , W096/36426, PCT Gazette nr 51/96 (51) IntCl7: B01D 61/14 (54)Sposób filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium oraz instalacja filtracyjna z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium (30) Pierwszeństwo: ,CH,1529/95-3 (73) Uprawniony z patentu: BUCHER-GUYER AG, Niederweningen, CH (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 10/97 (72) Twórca wynalazku: Eduard Hartmann, Schneisingen, CH (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/01 (74) Pełnomocnik: Dziarnowska Monika, POLSERVICE PL B1 (57)1. Sposób filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, w którym to sposobie filtrowany strumień substancji, zawierający przeznaczone do oddzielenia cząstki, przeprowadza się jako retentat przez co najmniej jeden moduł z porowatymi membranami i oddziela się produkt filtracji, znamienny tym, że do retentatu wprowadza się medium gazowe. 20. Instalacja filtracyjna z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, zawierająca co najmniej jeden moduł filtracyjny z omywanymi stycznie, porowatymi membranami oraz przewód doprowadzający filtrowane medium jako retentat do modułów filtracyjnych i pompę tłoczącą, znamienna tym, że zawiera urządzenie (13, 17, 19, 20) do wprowadzania medium gazowego do medium filtrowanego, zaś moduły filtracyjne (1, 41) zawierają m em brany (2) o rozdzielczości dostosowanej do procesu filtracji. FIG. 1

2 Sposób filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium oraz instalacja filtracyjna z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, w którym to sposobie filtrowany strumień substancji, zawierający przeznaczone do oddzielenia cząstki, przeprowadza się jako retentat przez co najmniej jeden moduł z porowatymi membranami i oddziela się produkt filtracji, znamienny tym, że do retentatu wprowadza się medium gazowe. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako medium gazowe stosuje się powietrze. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako medium gazowe stosuje się azot. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako medium gazowe stosuje się tlen. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że retentat zawraca się okresowo w obiegu instalacji do zbiornika okresowego (6), zaś medium gazowe wprowadza się do retentatu w zbiorniku okresowym (6). 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że retentat zawraca się okresowo w obiegu instalacji do zbiornika okresowego (6), zaś medium gazowe wprowadza się do retentatu w przewodzie doprowadzającym (3) do modułów membranowych (1, 41). 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że retentat zawraca się okresowo w obiegu instalacji do zbiornika okresowego (6), zaś medium gazowe wprowadza się do retentatu w przewodzie zwrotnym (11). 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość wprowadzanego medium gazowego reguluje się w zależności od gęstości retentatu. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość wprowadzanego medium gazowego reguluje się w zależności od lepkości retentatu. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ilość wprowadzanego medium gazowego reguluje się w zależności od spadku ciśnienia retentatu na modułach membranowych (1, 41). 11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że medium gazowe dodaje się do retentatu jedynie wówczas, gdy lepkość retentatu leży powyżej zadanej wartości. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że medium gazowe wprowadza się do retentatu w postaci pęcherzyków gazowych, których wielkość leży w przedziale od 0,01 mm do 10 mm. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że medium gazowe wprowadza się do strumienia retentatu w postaci pęcherzyków gazowych o wielkości sięgającej średnicy przewodu doprowadzającego retentat. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że medium gazowe wprowadza się do strumienia retentatu w odstępach czasowych. 15. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że medium gazowe wprowadza się do retentatu w zbiorniku okresowym (6), kierując retentat przy zawracaniu do zbiornika okresowego (6) z jak największą prędkością na powierzchnię (14) retentatu, znajdującego się już w zbiorniku okresowym (6). 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że wysokość napełnienia zbiornika okresowego, mierzoną do poziomu lustra (14) retentatu, utrzymuje się na wysokości mniejszej niż średnica zbiornika okresowego (6).

3 Sposób według zastrz. 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że prędkość przepływu retentatu w obiegu reguluje się w zależności od średniej ilości medium gazowego, wprowadzanej do retentatu w jednostce czasu. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że prędkość przepływu retentatu reguluje się za pomocą tłoczonej ilości retentatu, utrzymując na stałym poziomie spadki ciśnienia w obiegu retentatu na modułach membranowych (1, 41) względnie ciśnienie wejściowe na pierwszym module. 19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że filtrowany strumień substancji przeprowadza się przez serię, ustawionych jeden za drugim, modułów (41, 41') z porowatymi membranami, przy czym w jednym z pierwszych lub ostatnich modułów (41') serii do retentatu wprowadza się przez membranę, od strony produktu filtracji, gaz pod ciśnieniem. 20. Instalacja filtracyjna z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, zawierająca co najmniej jeden moduł filtracyjny z omywanymi stycznie, porowatymi membranami oraz przewód doprowadzający filtrowane medium jako retentat do modułów filtracyjnych i pompę tłoczącą, znamienna tym, że zawiera urządzenie (13, 17, 19, 20) do wprowadzania medium gazowego do medium filtrowanego, zaś moduły filtracyjne (1, 41) zawierają membrany (2) o rozdzielczości dostosowanej do procesu filtracji. 21. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że moduły filtracyjne (1, 41) zawierają membrany (2), stosowane w mikro filtracji, ultrafiltracji, nanofiltracji lub osmozie odwrotnej. 22. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że urządzenie do wprowadzania medium gazowego zawiera, wyposażone w przyłącze (28) dla tego medium, rury perforowane (28 ), rury spiekane (17), membrany (90) lub dysze Venturiego umieszczone w przewodzie (11) dla retentatu. 23. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że za urządzeniem do wprowadzania (20, 29) medium gazowego, w przewodzie doprowadzającym (3) i w przewodzie zwrotnym (11) dla retentatu umieszczony jest homogenizator, względnie mieszalnik (10,12). 24. Instalacja według zastrz. 23, znamienna tym, że mieszalnik (10, 12) jest mieszalnikiem statycznym lub ruchomym. 25. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że urządzenie do wprowadzania medium gazowego zawiera przewód (20) doprowadzający gaz, w którym umieszczony jest element regulacyjny (21) dla ilości doprowadzanego gazu. 26. Instalacja według zastrz. 25, znamienna tym, że element regulacyjny (21) dla ilości wprowadzanego medium gazowego jest połączony z urządzeniem do pomiaru parametrów retentatu. 27. Instalacja według zastrz. 26, znamienna tym, że urządzenie do pomiaru parametrów retentatu stanowi lepkościomierz (25). 28. Instalacja według zastrz. 26, znamienna tym, że urządzenie do pomiaru parametrów retentatu stanowi ciśnieniomierz (26, 27). 29. Instalacja według zastrz. 26, znamienna tym, że urządzenie do pomiaru parametrów retentatu stanowi przepływomierz (9). 30. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że zawiera zbiornik okresowy (6, 6') filtrowanego medium, w którym poniżej lustra (14) retentatu umieszczone są otwarte przewody, płyty spiekane lub membrany (80) do wprowadzania medium gazowego. 31. Instalacja według zastrz. 30, znamienna tym, że średnica zbiornika okresowego (6, 6') jest znacznie mniejsza niż maksymalna wysokość jego napełnienia, zaś na dolnym końcu zbiornika znajduje się otwór dla wypływu retentatu oraz otwarte na końcu przewody do wprowadzania gazu, których otwór znajduje się poniżej lustra (14) retentatu w dolnej strefie zbiornika okresowego (6, 6') o silniejszym wypływie strumienia retentatu w dół. 32. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że urządzenie do wprowadzania medium gazowego stanowi co najmniej jedno przyłącze (19, 28, 29), w które zaopatrzony jest przewód doprowadzający (3) i przewód zwrotny (11) w obiegu retentatu. 33. Instalacja według zastrz. 20, znamienna tym, że urządzenie do wprowadzania medium gazowego stanowi zakończenie przewodu zwrotnego (11) dla retentatu w postaci

4 otworu (13), umieszczonego w zbiorniku okresowym (6, 6') bezpośrednio nad lustrem (14) retentatu. 34. Instalacja według zastrz. 33, znamienna tym, że urządzenie do wprowadzania medium gazowego zawiera dodatkowe elementy usytuowane nad lustrem (14) retentatu. 35. Instalacja według zastrz. 34, znamienna tym, że dodatkowe elementy stanowią dysze umieszczone na końcu przewodu zwrotnego (11). 36. Instalacja według zastrz. 34, znamienna tym, że dodatkowe elementy stanowią głowice rozpylające (50), umieszczone na końcu przewodu zwrotnego (11). 37. Instalacja według zastrz. 34, znamienna tym, że dodatkowe elementy stanowią płyty odbojowe (60), umieszczone pomiędzy końcem przewodu zwrotnego (11) i lustrem (14) retentatu. 38. Instalacja według zastrz. 34, znamienna tym, że dodatkowe elementy stanowią rozpylacze mechaniczne (70) umieszczone na końcu przewodu zwrotnego (11). 39. Instalacja według zastrz. 34, znamienna tym, że dodatkowe elementy stanowią wieloramienne rozdzielacze (110) umieszczone na końcu przewodu zwrotnego (11). 40. Instalacja według zastrz. 34, znamienna tym, że dodatkowe elementy stanowią perforowane płyty (120), umieszczone pomiędzy końcem przewodu zwrotnego (11) i lustrem (14) retentatu. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium oraz instalacja filtracyjna z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium. Z europejskiego opisu patentowego nr EP B 1 znany jest sposób filtracji, w którym filtrowany strumień substancji, zawierający przeznaczone do oddzielenia cząstki, przeprowadza się jako retentat przez co najmniej jeden moduł z porowatymi membranami, oddzielając produkt filtracji. Znany sposób dotyczy niezawodnego i prostego w realizacji ustawiania zadanego stopnia zagęszczenia produktu filtracji. Ten sposób mikrofiltracji, w którym filtrowany strumień substancji przepływa pod ciśnieniem przez moduł mikrofiltracyjny z omywanymi stycznie membranami w obiegu o ciągłym dopływie i odbiorze koncentratu, działa na zasadzie pomiaru prędkości i strat ciśnienia w strumieniu produktu filtracji. Na podstawie tych wartości pomiarowych oblicza się stężenie osadów i w przypadku odchyłek od wartości zadanej, reguluje odbiór koncentratu. Celem prowadzenia takich procesów ultrafiltracji lub mikrofiltracji membranowej jest zagęszczenie retentatu w procesie jego prasowania do jak najwyższego udziału mokrych osadów. Pozwala to na zmniejszenie kosztów następującego potem suszenia i usuwania retentatu. Osiągalny stopień zagęszczenia retentatu jest w istotny sposób uzależniony od tego, do jakiej lepkości można doprowadzić retentat za pomocą modułów membranowych zastosowanej instalacji. Dotychczas, aby osiągnąć wysoką lepkość, utrzymywano małą liczbę modułów w każdej serii (w każdym przejściu) i małą prędkość retentatu na membranach. Zmniejszenie liczby modułów w jednym przejściu zmniejsza jednak wydajność instalacji, a zatem pogarsza jej walory ekonomiczne. Celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, a także instalacji do realizacji tego sposobu, które w porównaniu ze stanem techniki umożliwią oddzielenie większej ilości cieczy, a co za tym idzie, osiągnięcie wyższych zawartości mokrych osadów w retentacie. Sposób filtracji z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, w którym to sposobie filtrowany strumień substancji, zawierający przeznaczone do oddzielenia cząstki, przeprowadza się jako retentat przez co najmniej jeden moduł z porowatymi membranami i oddziela się produkt filtracji, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do retentatu wprowadza się medium gazowe.

5 Korzystnie jako medium gazowe stosuje się powietrze, azot lub tlen. Korzystnie retentat zawraca się okresowo w obiegu instalacji do zbiornika okresowego, zaś medium gazowe wprowadza się do retentatu w zbiorniku okresowym, w przewodzie doprowadzającym do modułów membranowych lub w przewodzie zwrotnym. Korzystnie ilość wprowadzanego medium gazowego reguluje się w zależności od gęstości lub lepkości retentatu, względnie w zależności od spadku ciśnienia retentatu na modułach membranowych. Korzystnie medium gazowe dodaje się do retentatu jedynie wówczas, gdy lepkość retentatu leży powyżej zadanej wartości. Korzystnie medium gazowe wprowadza się do retentatu w postaci pęcherzyków gazowych, których wielkość leży w przedziale od 0,01 mm do 10 mm. Korzystnie medium gazowe wprowadza się do strumienia retentatu w postaci pęcherzyków gazowych o wielkości sięgającej średnicy przewodu doprowadzającego retentat. Korzystnie medium gazowe wprowadza się do strumienia retentatu w odstępach czasowych. Korzystnie medium gazowe wprowadza się do retentatu w zbiorniku okresowym, kierując retentat przy zawracaniu do zbiornika okresowego z jak największą prędkością na powierzchnię retentatu, znajdującego się już w zbiorniku okresowym. Korzystnie wysokość napełnienia zbiornika okresowego, mierzoną do poziomu lustra retentatu, utrzymuje się na wysokości mniejszej niż średnica zbiornika okresowego. Korzystnie prędkość przepływu retentatu w obiegu reguluje się w zależności od średniej ilości medium gazowego, wprowadzanej do retentatu w jednostce czasu. Korzystnie prędkość przepływu retentatu reguluje się za pomocą tłoczonej ilości retentatu, utrzymując na stałym poziomie spadki ciśnienia w obiegu retentatu na modułach membranowych, względnie ciśnienie wejściowe na pierwszym module. Korzystnie filtrowany strumień substancji przeprowadza się przez serię, ustawionych jeden za drugim, modułów z porowatymi membranami, przy czym w jednym z pierwszych lub ostatnich modułów serii do retentatu wprowadza się przez membranę, od strony produktu filtracji, gaz pod ciśnieniem. Instalacja filtracyjna z przepływem poprzecznym do oddzielania cieczy z płynnego medium, zawierająca co najmniej jeden moduł filtracyjny z omywanymi stycznie, porowatymi membranami oraz przewód doprowadzający filtrowane medium jako retentat do modułów filtracyjnych i pompę tłoczącą, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera urządzenie do wprowadzania medium gazowego do medium filtrowanego, zaś moduły filtracyjne zawierają membrany o rozdzielczości dostosowanej do procesu filtracji. Korzystnie moduły filtracyjne zawierają membrany, stosowane w mikrofiltracji, ultrafiltracji, nanofiltracji lub osmozie odwrotnej. Korzystnie urządzenie do wprowadzania medium gazowego zawiera, wyposażone w przyłącze dla tego medium, rury perforowane, rury spiekane, membrany lub dysze Venturiego umieszczone w przewodzie dla retentatu. Korzystnie za urządzeniem do wprowadzania medium gazowego, w przewodzie doprowadzającym i w przewodzie zwrotnym dla retentatu, umieszczony jest homogenizator względnie mieszalnik, będący korzystnie mieszalnikiem statycznym lub ruchomym. Korzystnie urządzenie do wprowadzania medium gazowego zawiera przewód doprowadzający gaz, w którym umieszczony jest element regulacyjny dla ilości doprowadzanego gazu. Korzystnie element regulacyjny dla ilości wprowadzanego medium gazowego jest połączony z urządzeniem do pomiaru parametrów retentat, zwłaszcza lepkościomierzem, ciśnieniomierzem lub przepływomierzem. Korzystnie instalacja według wynalazku zawiera zbiornik okresowy dla filtrowanego medium, w którym poniżej lustra retentatu umieszczone są otwarte przewody, płyty spiekane lub membrany do wprowadzania medium gazowego. Korzystnie średnica zbiornika okresowego jest znacznie mniejsza niż maksymalna wysokość jego napełnienia, zaś na dolnym końcu zbiornika znajduje się otwór dla wypływu

6 retentatu oraz otwarte na końcu przewody do wprowadzania gazu, których otwór znajduje się poniżej lustra retentatu w dolnej strefie zbiornika okresowego o silniejszym wypływie strumienia retentatu w dół. Korzystnie urządzenie do wprowadzania medium gazowego stanowi co najmniej jedno przyłącze, w które zaopatrzony jest przewód doprowadzający i przewód zwrotny w obiegu retentatu. Korzystnie urządzenie do wprowadzania medium gazowego stanowi zakończenie przewodu zwrotnego dla retentatu w postaci otworu, umieszczonego w zbiorniku okresowym bezpośrednio nad lustrem retentatu. Korzystnie urządzenie do wprowadzania medium gazowego zawiera dodatkowe elementy usytuowane nad lustrem retentatu. Korzystnie dodatkowe elementy stanowią dysze, głowice rozpylające, rozpylacze mechaniczne lub wieloramienne rozdzielacze, umieszczone na końcu przewodu zwrotnego, względnie płyty odbojowe lub perforowane płyty, umieszczone pomiędzy końcem przewodu zwrotnego i lustrem retentatu, umieszczone na końcu przewodu zwrotnego. Próby z zastosowaniem instalacji według wynalazku pokazały, że przy podwojeniu typowej liczby modułów filtracyjnych na jedno przejście, udział mokrych osadów można zagęścić do 90% - 95%. Jest to tłumaczone obniżeniem lepkości retentatu wskutek dodania powietrza przy wyższych zawartościach mokrych osadów. Nowy sposób umożliwia zastosowanie w serii większej ilości modułów filtracyjnych, przypadających na jedno przejście, a zatem zwiększenie wydajności instalacji. Wyższe zawartości mokrych osadów w retentacie zmniejszają zużycie energii przy późniejszym jego suszeniu. Obniżenie lepkości retentatu przynosi dodatkowo zmniejszenie zużycia membran. Wspomniane korzyści mają miejsce także przy odciąganiu soku z zacierów owocowych za pomocą znan ych instalacji membranowych bez użycia prasowania, jeżeli zaciery filtruje się wraz ze wszystkimi składnikami stałymi bezpośrednio, metodą przepływu poprzecznego. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat, zaopatrzonej w urządzenia do wprowadzania powietrza w medium, instalacji do oddzielania cieczy z medium, fig. 2 - schemat wprowadzania powietrza na powierzchni retentatu w zbiorniku okresowym, fig. 3 - wprowadzanie powietrza do retentatu w przewodzie za pomocą perforowanej rury, fig. 4 - wprowadzanie powietrza do retentatu od strony wyjścia produktu filtracji z modułu filtracyjnego, znajdującego się w serii ustawionych jeden za drugim modułów, fig. 5 do fig urządzenia do wprowadzania gazu do medium w instalacji z fig. 1, przy czym fig. 5 ukazuje to urządzenie w postaci głowicy rozpylającej, fig. 6 - płyty odbojowej, fig. 7 - rozdzielacza z poruszanymi mechanicznie elementami, fig. 8 - płyty spiekanej, fig. 9 - membrany, fig oddzielnego obiegu retentatu z pompą obiegową, fig rozdzielacza wieloramiennego, fig płyty perforowanej, zaś fig mieszadła wysokoobrotowego. Na fig. 1 ukazany jest schematycznie moduł 1 o znanej konstrukcji z porowatą membraną 2 do oddzielania produktu od retentatu. Retentat zawiera płynne i niepłynne składniki, doprowadzane do modułu 1 przez przewód 3. W module 1 retentat przepływa przez membranę 2 na zasadzie przepływu poprzecznego, czyli poprzecznie do jej powierzchni, przy czym płynne składniki przechodzą przez pory membrany i są odprowadzane jako produkt filtracji, co ukazuje strzałka 4. Jako istotne przykłady zastosowania retentatu można wymienić zaciery owocowe lub szlamy ściekowe, z których należy usunąć sok lub wodę, ale także soki owocowe, które należy sklarować. Znane instalacje filtracyjne tego typu zawierają dużą ilość takich modułów 1, które są jednocześnie połączone równolegle i w tak zwanych przejściach w serię, aby zwiększyć wydajność filtracji i zmniejszyć udział cieczy w retentacie. Jak ukazano na fig. 1, retentat jest prowadzony przez przewód 3 i moduł 1 w obiegu retentatu. W obiegu tym, retentat przechodzi w postaci płynnego medium przez przewód zasilający 5 i zbiornik okresowy 6. Zbiornik okresowy 6 napełnia się w tak zwanym trybie okresowym wsadem oddzielanego medium, po czym wsad pozostawia się podczas następującej potem filtracji w obiegu retentatu do momentu, gdy osiągnięty zostanie żądany sto-

7 pień odwodnienia lub żądana zawartość mokrych osadów. Dopiero wówczas retentat usuwa się przez przewód 7 i dławik 22 z obiegu, przy czym przez przewód zasilający 5 można wprowadzić płyn do oczyszczania obiegu retentatu. Ze zbiornika okresowego 6 retentat przechodzi w znany sposób poprzez sterowaną pompę tłoczącą 8, przepływomierz 9 i mieszalnik statyczny 10 do przewodu 3 i modułu 1. Jako pompy tłoczące 8 można stosować wszystkie pompy tłoczące na zasadzie objętościowej, to znaczy wyposażone w komory, skośne osie, koła zębate lub tłoki. Z modułu 1 retentat doprowadza się ponownie, przez przewód zwrotny 11 i następny mieszalnik 12, do zbiornika okresowego 6, zamykając tym samym obieg retentatu. Do regulacji przepływu retentatu w obiegu zamkniętym służy znany stopień regulacyjny 24. Reguluje on poprzez zawór wspomagający 23 ciśnienie na wejściu modułu 1, zaś poprzez pompę tłoczącą 8 prędkość przepływu w zależności od sygnałów pomiarowych pochodzących z przepływomierza 9. Stopień regulacyjny 24 steruje lub reguluje ponadto przebieg sposobu w zależności od sygnałów lepkościomierza 25 w postaci sondy lepkościowej na wejściu modułu 1 i dwóch ciśnieniomierzy 26, 27 w postaci sond ciśnieniowych na wejściu i na wyjściu modułu 1. Regulacja prędkości przepływu, lepkości i ciśnienia retentatu jest konieczna wskutek zagęszczenia retentatu. Celem poprawienia podatności retentatu na tłoczenie w obiegu stosuje się, jak ukazuje fig. 1, różne urządzenia do wprowadzania gazu, korzystnie powietrza. Przewód zwrotny 11 kończy się w zbiorniku okresowym 6 otworem 13 na określonej wysokości powyżej lustra 14 retentatu. Z otworu 13 retentat spada na lustro 14 i, uderzając z dużą prędkością, wbija powietrze lub azot ze zbiornika 6 do medium, jak ukazuje fig. 2. Celem zapewnienia stabilnej pracy na zbiorniku 6 jest zamontowany czujnik 15 poziomu, który utrzymuje stały poziom lustra 14 retentatu. Okazało się, że wprowadzanie gazu przy swobodnym spadku retentatu w zbiorniku okresowym 6 jest szczególnie skuteczne wówczas, gdy średnica zbiornika 6 jest mała, zaś poziom lustra 14 w zbiorniku 6 niewielki. Prędkość wznoszenia się pęcherzyków gazowych, wprowadzanych do retentatu, jest wyznaczona przez ich wielkość i lepkość retentatu. Aby wspomniane pęcherzyki gazu przechodziły do przewodu łączącego 18 pomiędzy zbiornikiem okresowym 6 i pompą tłoczącą 8, prędkość opadania retentatu musi być większa niż prędkość wznoszenia się pęcherzyków gazu. Przy wspomnianych założeniach odnośnie średnicy zbiornika i wysokości poziomu w retentacie wytwarza się zazwyczaj przepływ lejowy o zwiększonej prędkości, który skutecznie wciąga pęcherzyki gazu do przewodu 18. W dolnej strefie zbiornika 6 do wprowadzania powietrza wystarcza otwarty przewód w obszarze zwiększonego przepływu w dół, nie są tu zatem potrzebne rury filtracyjne i temu podobne elementy. Jak widać na fig. 1, zbiornik okresowy 6 jest zamknięty. W związku z tym istnieje możliwość doboru składu atmosfery gazowej nad lustrem 14. Jest on ustalany za pomocą doprowadzenia 16 świeżego gazu, którym uzupełnia się gaz zużyty. Jako kolejne urządzenie do wprowadzania gazu w retentacie, w zbiorniku okresowym 6, poniżej lustra 14 powierzchni, znajduje się porowaty pierścień 17 z zewnętrznym doprowadzeniem gazu. Gaz można również wprowadzać po prostu do przewodu łączącego 18 pomiędzy zbiornikiem okresowym 6 i pompą tłoczącą 8 przez przewód 19 lub do przewodu zwrotnego 11 przez przewód 28 lub 29. Podobne doprowadzenie gazu przez przewód 20 i sterowany przez stopień regulacyjny 24 zawór 21 znajduje się pomiędzy przepływomierzem 9 i mieszalnikiem statycznym 10. W przypadku prostego doprowadzania gazu przez przewody 19, 20, 28, 29, korzystne jest użycie mieszalników 10 i 12 do ujednorodnienia retentatu, co pozwala osiągnąć jednorodną zmniejszoną lepkość. Takie mieszalniki nie są konieczne, jeżeli już na etapie wprowadzania gazu do obiegu retentatu zadba się o jego jednorodny rozkład, umieszczając w przewodzie retentatu na przykład perforowane rury, rury ze spieków, membrany lub dysze Venturiego. Na fig. 3 ukazane jest przykładowo wprowadzanie powietrza 30 do przewodu zwrotnego 11 z fig. 1 przez przewód 28, który w postaci perforowanej rury 28' spoczywa we-

8 wnątrz przewodu zwrotnego 11. Otwory 31 znajdują się w rurze 28' po stronie przeciwnej do strumienia retentatu, jak ukazują strzałki 32. Jak już wspomniano, przemysłowe instalacje filtracyjne zawierają kilka modułów filtracyjnych w jednej serii. Tego typu serię, złożoną tylko z czterech modułów 41, 41', ukazuje przykładowo fig. 4. Seria 41, 41' jest wstawiona zamiast modułu 1 na fig. 1 pomiędzy przewód doprowadzający 3 i przewód zwrotny 11 dla retentatu. Każdy z modułów 1 zawiera swój własny przewód odprowadzający 44, 44' dla produktu filtracji, przy czym poszczególne przewody odprowadzające, łączą się w jeden przewód zbiorczy 44 " dla produktu filtracji. Jeden z modułów, zwykle pierwszy moduł 41' serii, można z powodzeniem wykorzystać do wprowadzania gazu pod ciśnieniem przez przewód 44 od strony membrany filtracyjnej (membrana 2 na fig. 1), z której wychodzi produkt. W tym przypadku przewód 44' jest odcięty od przewodu zbiorczego 44 " dla produktu filtracji dwoma zaworami odcinającymi 45, 46 i połączony z doprowadzeniem 47 gazu, jak pokazano na fig. 4. Uruchomienie zaworów odcinających 45, 46 pozwala na odcięcie doprowadzenia 47 gazu i wykorzystanie modułu 41' do zwykłego filtrowania. Wprowadzanie gazu do retentatu przez membranę filtracyjną modułu 41' zapewnia, dzięki drobnym i równomiernie rozmieszczonym otworom membrany, bardzo jednorodny rozkład gazu w retentacie. Na fig. 5 do 13 ukazane są różne warianty urządzeń do wprowadzania gazu w zbiorniku okresowym 6 według fig. 1. W przykładach uwidocznionych na fig. 5 do 9 zastosowany jest otwarty zbiornik okresowy 6', w związku z czym jako gaz wprowadza się powietrze z otoczenia. Jak widać na fig. 5, przewód zwrotny 11 dla retentatu jest zakończony głowicą rozpylającą 50 usytuowaną powyżej lustra 14 retentatu w zbiorniku 6'. Na wyjściu z głowicy rozpylającej 50 częściowe strumienie retentatu uzyskują na tyle dużą prędkość, że przy uderzaniu o lustro 14 wprowadzają żądaną ilość powietrza. W wariancie uwidocznionym na fig. 6 głowica rozpylająca jest zastąpiona płytą odbojową 60 na wyjściu z przewodu zwrotnego 11 dla retentatu, zaś w wariancie uwidocznionym na fig. 7 jest zastąpiona rozpylaczem 70 z poruszanymi mechanicznie częściami. W tych przykładach wykonania wprowadzanie powietrza do retentatu następuje jeszcze nad lustrem 14 i nie są tu osiągane duże prędkości uderzania. Na fig. 8 ukazany jest zbiornik okresowy 6', w którym podobnie do porowatego pierścienia 17 na fig. 1, poniżej lustra 14, umieszczona jest membrana do wprowadzania powietrza w postaci płyty spiekanej 80. W konstrukcji widocznej na fig. 9, przewód zwrotny 11 dla retentatu jest zaopatrzony w, umieszczoną przed jego końcem powyżej lustra 14 w zbiorniku 6', membranę 90, przez którą wprowadza się powietrze pod ciśnieniem. Membrana 90 może być usytuowana w module mikrofiltracyjnym lub może mieć postać rury spiekanej. Na fig. 10 widoczny jest zamknięty zbiornik okresowy 6, który ma własny obieg 101 retentatu z pompą obiegową 102 do wprowadzania gazu nad lustrem 14. Przewód zwrotny 11 dla retentatu jest przy tym połączony z retentatem w zbiorniku 6 poniżej lustra 14. Na fig. 11 widać, w jaki sposób, również w zamkniętym zbiorniku 6, retentat jest przez przewód zwrotny 11 rozdzielany na szereg wolnych końcówek przewodowych wieloramiennego rozdzielacza 110. Wychodzący tutaj strumień retentatu pochłania gaz, znajdujący się powyżej lustra 14. Na fig. 12 przedstawiony jest układ o zbliżonym działaniu, jak na fig. 11, przy czym retentat zbiera się tutaj z przewodu zwrotnego 11 w zbiorniku okresowym 6 nad perforowaną płytą 120, która oddziela w nim dolną komorę gazową. Na fig. 13 ukazany jest z kolei zamknięty zbiornik okresowy 6 z umieszczonym w nim mieszadłem wysokoobrotowym 130. Elementy mieszające mieszadła 130 wciągają jednocześnie gaz znad lustra 14 w dół, do retentatu, i rozdzielają go równomiernie przed dalszym wprowadzeniem w obieg przez przewód 18. Poza spełnieniem celu wynalazku, jakim było obniżenie lepkości retentatu, wprowadzanie gazu do retentatu ma dodatkowe zalety. Znane jest rozwiązanie, polegające na utlenianiu fenoli w upłynnionych zacierach owocowych lub wyciśniętych sokach owocowych, celem zwiększenia odporności soku na zmętnienie, za pomocą powietrza lub tlenu, wpro-

9 wadzanego do zbiornika. Przy użyciu w tym celu sposobu według wynalazku, działanie to podlega intensyfikacji wskutek wprowadzenia i rozdziału odpowiednich gazów. Ponadto zwiększa się wydajność filtracji w modułach 1, ponieważ obniżenie lepkości ma korzystny wpływ na siły tnące, wywierane przez strumień produktu na powierzchnie membran. Poza wyższym stopniem zagęszczenia retentatu, zmniejszenie pracy związanej z tłoczeniem retentatu o niższej lepkości daje w efekcie oszczędność energii, zmniejszenie zużycia membran, a także możliwość stosowania bardziej racjonalnych instalacji filtracyjnych, ponieważ użycie retentatu o niższej lepkości umożliwia stosowanie większej liczby modułów filtracyjnych w seriach. Znane metody prasowania zacierów owocowych mogą okazać się niepotrzebne, ponieważ zaciery te można obecnie, mimo wszelkich obecnych w nich stałych składników, filtrować bezpośrednio z użyciem metody przepływu poprzecznego. Jeżeli wprowadzane powietrze jest w wystarczającym stopniu rozprowadzone, wówczas retentat osiąga stan prawie piankowy. Poprawę można uzyskać nawet wówczas, jeżeli rezygnuje się z rozprowadzania dodawanego gazu, zaś gazowe medium będzie po prostu dodawane do strumienia retentatu za pompą obiegową w czasowych odstępach.

10 FIG.2 FIG.3

11 FIG.4 FIG.5 FIG.6

12 FIG.7 FIG.8 FIG.9 FIG.10

13 FIG.11 FIG. 12 FIG.13

14 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.