具有改善的設(shè)計(jì)的膜過濾設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜過濾設(shè)備，尤其涉及這樣的微過濾設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]膜過濾或者用于過濾的膜技術(shù)是越來越多地被用于生產(chǎn)牛奶、諸如具有延長保質(zhì)期的牛奶(ESL牛奶)、或者用于制造奶酪的牛奶(奶酪牛奶)等的技術(shù)，其目的是將產(chǎn)品的一個(gè)或一個(gè)以上的成分與其他成分分離。更具體而言，本申請將用于交叉流過濾，交叉流過濾涉及引導(dǎo)2個(gè)平行流且其間布置有過濾器。第一流包括原材料，被稱為’送料材料’，其含有一個(gè)或一個(gè)以上的不希望有的成分；在過濾器的另一側(cè)的第二流包括滲透(濾液)、即產(chǎn)品能夠通過濾器的部分。過濾后剩余在第一流中的部分稱作滯留物(濃縮物)。為了完整性，這可以與死端過濾比較，死端過濾中，產(chǎn)品被強(qiáng)制通過過濾器或者篩子，并且出去的唯一方式是通過過濾器或者篩子。
[0003]該處理由跨過濾器或者膜的壓力差驅(qū)動(dòng)，并且該壓力差稱作跨膜壓力(TMP)。
[0004]在膜過濾中，使用不同配置的過濾模塊?；静季值耐ǔＬ卣髟谟?，在滯留側(cè)有進(jìn)料口和出料口，而在滲透側(cè)僅有出料口。另一個(gè)通常特征在于，過濾模塊具有模塊化設(shè)計(jì)，使得兩個(gè)或兩個(gè)以上的模塊可以串聯(lián)或者并聯(lián)耦接，以滿足用戶的需要。
[0005]第一類型是管狀設(shè)計(jì)，其是類似于管狀熱交換器的設(shè)計(jì)。產(chǎn)品/滯留物以捆綁配置被引導(dǎo)通過小直徑管道，通常在相鄰的管道之間沒有接觸。小直徑管道包括膜，并且小直徑管道束被布置在大直徑管道或者外殼中。小直徑管道的外周邊與外殼之間的孔隙提供滲透側(cè)。膜例如可以由聚合物或者陶瓷形成。這樣的配置的一個(gè)示例在EP0333753中被公開。
[0006]2個(gè)其他設(shè)計(jì)是中空纖維設(shè)計(jì)和螺旋纏繞設(shè)計(jì)，其細(xì)節(jié)將不在本申請中進(jìn)行任何說明。
[0007]本申請主要針對(duì)具有板和框設(shè)計(jì)的過濾模塊，在一些程度上該設(shè)計(jì)可以與板熱交換器的設(shè)計(jì)相當(dāng)。沿著狹窄溝道與膜的一側(cè)接觸來驅(qū)動(dòng)送料材料，并可以在膜的相反側(cè)上收集滲透物。若干過濾模塊可以有利地被以平行耦接的配置布置成堆疊。
[0008]—般而言與微過濾有關(guān)，并尤其是與食物產(chǎn)品的微過濾有關(guān)的2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是衛(wèi)生性和容量。由于明顯的原因，這些參數(shù)的改善將對(duì)微過濾設(shè)備的容量具有直接的沖擊。關(guān)于可操作的參數(shù)，跨膜壓力和跨膜壓力的控制可以被視為是關(guān)鍵方面。本申請旨在提供影響這些的改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]依據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求，本發(fā)明旨在提供一種新的和改善的微過濾設(shè)備，該微過濾設(shè)備消除或至少緩解了現(xiàn)有技術(shù)遇到的問題。為此，本發(fā)明涉及一種交叉流過濾設(shè)備，其包括滯留板、滲透板、以及夾在滯留板和滲透板之間的膜。滯留板包括從分布歧管延伸的至少一個(gè)送料溝道，以及從收集歧管延伸的至少一個(gè)排放溝道，并且送料溝道經(jīng)由從送料溝道且自滯留板的第一側(cè)延伸到滯留板的相反的第二側(cè)的貫通孔以及自滯留板的所述第二側(cè)延伸到滯留板的第一側(cè)直到排放溝道內(nèi)的貫通孔而與排放溝道流體連接。從送料溝道延伸的貫通孔中的一個(gè)或一個(gè)以上具有倒角的入口。
[0010]使用倒角的入口將減少貫通孔上的壓力降，由此，改善過濾設(shè)備的性質(zhì)。倒角可以跟隨(follow)貫通孔的整個(gè)邊框，然而其還可以僅僅跟隨一部分邊框。在一個(gè)實(shí)施例中，僅面對(duì)上游方向(朝向分布歧管的方向)的貫通孔的邊框?qū)⒈坏菇?，并且在其他?shí)施例中，倒角將覆蓋約一半的邊框，此處，該一半也面對(duì)上游方向。以這種方式，傳入流將順利流到貫通孔中。在其他實(shí)施例中，圍繞邊框的整個(gè)周緣有倒角，但入口的倒角在送料溝道的入口端的方向更明顯。
[0011 ] 在一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例中，從送料溝道延伸的貫通孔中的一個(gè)或一個(gè)以上具有賽道形橫截面。
[0012]為了進(jìn)一步改善設(shè)備的效率，一些實(shí)施例可以包含:送料溝道和排放溝道以交替方式布置。
[0013]在一個(gè)或者若干實(shí)施例中，送料溝道或者排放溝道的入口端比相同溝道的相反端具有較大的橫截面面積。
[0014]如果至少一個(gè)送料溝道和至少一個(gè)排放溝道沿著彎曲路徑延伸(對(duì)于一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例可能是這種情況)，那么可以實(shí)現(xiàn)對(duì)過濾區(qū)域和膜過濾器的性質(zhì)的更好的使用。為了進(jìn)一步指明一種這樣的構(gòu)造，至少一個(gè)送料溝道和至少一個(gè)排放溝道可以各自具有一定的構(gòu)造使得其從入口端到相反端包括3個(gè)結(jié)構(gòu)區(qū)段，第二區(qū)段布置在第一區(qū)段與第三區(qū)段之間，并且與每一個(gè)都呈角度。此外，在相關(guān)實(shí)施例中，布置第二區(qū)段，使其具有與溝道呈直角延伸的縱向延伸部，該溝道在滯留板的相反側(cè)流體連接所述滯留板的貫通孔。
[0015]優(yōu)選的是在一個(gè)或一個(gè)以上的實(shí)施例中，配置送料溝道和排放溝道，使得在所述至少一個(gè)送料溝道的入口與所述至少一個(gè)排放溝道的出口的速度相等，因?yàn)檫@已證明了能改善過濾能力。
【附圖說明】
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微過濾設(shè)備的重要部分包括滯留板、滲透板、以及布置在其間的膜，這將參考附圖詳細(xì)說明，其中
[0017]圖1是過濾設(shè)備的概要堆疊的剖視圖。
[0018]圖2是概要過濾設(shè)備的剖視圖。
[0019]圖3是示出其第一側(cè)的概要滯留板的俯視圖。
[0020]圖4是示出其第二側(cè)的圖1的滯留板的俯視圖。
[0021]圖5是示出其第一側(cè)的概要滲透板的俯視圖。
[0022]圖6是示出其第二側(cè)的圖6的滲透板的俯視圖。
[0023]圖7示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例中的滲透板的貫通孔。
[0024]圖8是圖7的貫通孔的剖視圖。
[0025]圖9是示出膜懸掛在滯留板和滲透板之間的概要剖視圖。
[0026]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的滯留板的俯視圖，該視圖相當(dāng)于圖3的視圖。
[0027]圖11是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例根據(jù)其第二方面的在密封構(gòu)件的部分的詳細(xì)視圖。
[0028]圖12是類似于圖10的視圖，其示出了創(chuàng)造性密封構(gòu)件的第二實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面，將通過本發(fā)明的具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)。另外，在說明細(xì)節(jié)之前，將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來公開過濾設(shè)備的一些一般方面，其目的是便于理解本發(fā)明。在下面的一般說明中，一些部分是周知的，而一些部分可能屬于本發(fā)明。尤其是，圖1-6公開的特征在一般意義上被認(rèn)為是微過濾領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的。仍然，對(duì)于沒有被技術(shù)訓(xùn)練的、非微過濾專家的讀者可能會(huì)發(fā)現(xiàn)簡短說明會(huì)促進(jìn)對(duì)本發(fā)明本身的理解。
[0030]在下方的說明中，術(shù)語’送料’(’feed’)用于在其暴露至膜之前要處理的材料，而術(shù)語’滯留物’用于在已暴露至膜之后要處理的材料。其目的是簡化組成的說明，但實(shí)際上在大多數(shù)情況下，送料包括要處理的材料和由于再循環(huán)處理導(dǎo)致的滯留物的混合物，如熟練技術(shù)人員所公知的那樣。
[0031]3個(gè)主要組件是滯留板200、滲透板300和膜51。膜51夾在滯留板200和滲透板300之間，并且膜優(yōu)選的是諸如基于陶瓷或者基于二氧化硅的無機(jī)過濾器，因?yàn)橛袡C(jī)膜在清洗處理期間趨向于分層。膜可以具有同質(zhì)結(jié)構(gòu)(比如布或者陶瓷結(jié)構(gòu))，或者其可以具有更精細(xì)的布局。更精細(xì)的膜具有類似于蜂窩結(jié)構(gòu)的精確限定的結(jié)構(gòu)。盡管形狀不一定是六邊形，但過濾器由單獨(dú)的單元或者單元塊構(gòu)成，其功能可以變化。然而，對(duì)于本發(fā)明的目的而言，膜的準(zhǔn)確選擇不是主要問題。
[0032]圖1是概要視圖，其示出了形成過濾單元50的過濾設(shè)備100的堆疊的剖面。本發(fā)明的第一逼近(approximat1n)將涉及單個(gè)的過濾設(shè)備/過濾模塊的特征，但在使用的大多數(shù)領(lǐng)域中，若干過濾設(shè)備被組合使用，以實(shí)現(xiàn)要求的性能水平。因此，若干(微)過濾設(shè)備可以以堆疊的方式布置，圖1示出了其剖視圖。過濾單元50包括以堆疊方式布置的若干過濾設(shè)備100。原材料的送料F進(jìn)入單元50，并且例如被栗60強(qiáng)制通過該系統(tǒng)。
[0033]送料然后進(jìn)入充當(dāng)與每個(gè)過濾設(shè)備100流體連通的分布歧管的送料/滯留溝道202。送料然后經(jīng)由送料溝道204進(jìn)入過濾模塊，并經(jīng)由排放溝道212進(jìn)入收集歧管214而排出模塊。送料在其通過過濾模塊的路徑中沿著過濾器膜51經(jīng)過，并且因此，送料的一部分已經(jīng)過膜51，從而形成滲透物部分。滲透物P被收集并經(jīng)由滲透溝道316而排出過濾單元100，而約90%的滯留物R被再循環(huán)至送料/滯留溝道202。約10%的滯留物R’從過濾設(shè)備滲出，并且轉(zhuǎn)送至連續(xù)過濾設(shè)備100。增加用以補(bǔ)償滯留物R’的損耗和滲透物P的送料F流來實(shí)現(xiàn)過濾設(shè)備100的連續(xù)循環(huán)。
[0034]圖2中，更詳細(xì)地示出了過濾模塊100的剖視圖，盡管其仍然是概要視圖。其示出了滯留板200如何在第一側(cè)包括送料溝道204以及排放溝道212，送料溝道204將未過濾材料(混合有滯留物)的送料從分布歧管(圖2未示