СПОСОБ ОСВЕТЛЕНИЯ ТЕКУЧЕГО ПРОДУКТА ПОСРЕДСТВОМ ЦЕНТРИФУГИ
METHOD FOR CLARIFYING A FLOWABLE PRODUCT BY WAY OF A CENTRIFUGE

Изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения.
DE 3228074 А1 раскрывает способ, который предпочтительно обеспечивает возможность управлять непрерывно опорожняющимся осветляющим сепаратором, имеющим барабан. В данном документе параметр продукта - здесь степень мутности прозрачной фазы, выходящей из барабана - определяется и используется для мониторинга опорожнения камеры барабана для твердого вещества. В этом случае фаза твердого вещества непрерывно опорожняется. Если мутность в прозрачной фазе становится слишком высокой, то прозрачная фаза направляется обратно в барабан.
Кроме того, также известно применение осветляющего сепаратора для осветления жидкостей, в частности напитков, при котором твердое вещество опорожняется прерывисто с помощью поршневого клапана для открытия и закрытия выпускных отверстий, если степень мутности, измеренная фотоэлементом, превышает некоторое предельное значение.
Этот способ также оказался полезным. Тем не менее, существует необходимость в простых и, тем не менее, наиболее точных способах, при помощи которых определяется момент, который очень подходит для опорожнения твердого вещества в течение осветления твердого вещества из продуктов посредством применения прерывисто и автоматически опорожняющихся сепараторов.
Это справедливо, в частности, в отношении обработки предварительно осветленного пива, к которому для ароматизации был добавлен хмель. Содержание хмеля в выпуске может быть определено только с большим трудом в течение измерения мутности, так как хмель распределен в пиве в виде твердых частиц, но это не приводит к измеряемой равномерной мутности.
Задачей настоящего изобретения является решение этой проблемы.
Изобретение решает эту задачу посредством способа, имеющего признаки п. 1. Создан способ для осветления свободно текучего продукта при помощи сепаратора, который прерывисто автоматически опорожняет твердое вещество и содержит вращающуюся систему, имеющую барабан, имеющий входное отверстие для подвергаемого осветлению продукта и по меньшей мере один выпуск жидкости для непрерывного выпуска по меньшей мере одной осветленной жидкой фазы, и прерывисто открываемые выпускные отверстия твердого вещества для прерывистого выпуска фазы твердого вещества, отличающийся следующими этапами: определение одного или более параметров, связанных с вибрационным поведением вращающейся системы, с помощью по меньшей мере одного датчика вибраций; и инициирование ограниченного по времени выпуска твердого вещества при или после превышения предельного значения для измеряемых параметров. Предельное значение может представлять собой непосредственное значение параметра или значение, связанное с ним, например, производную.
Непосредственное или опосредованное определение параметра, связанного с вибрационным поведением вращающейся системы, позволяет сделать вывод об уровне наполнения твердым веществом камеры твердого вещества, которое было отделено от продукта и собрано в камере накопления твердого вещества. В частности, твердое вещество не должно доходить до края пакета тарелок. Таким образом, если определенный параметр или связанное с ним значение превышает заданное предельное значение - например, определенное в течение пробной эксплуатации - или отклоняется от последнего в заранее определенной форме, то инициируется опорожнение для того, чтобы опорожнить камеру накопления твердого вещества от твердого вещества полностью или в любом случае по меньшей мере значительно.
Способ в соответствии с изобретением позволяет обойтись без измерения мутности, так что он особенно хорошо подходит для осветления продуктов, в которых такое измерение не приводит к удовлетворительным результатам. Способ согласно изобретению может использоваться особенно предпочтительно, если в качестве исходного продукта обрабатывается пиво, которое было предварительно осветлено (например, при помощи дополнительного сепаратора) и в которое был добавлен хмель, который необходимо удалить из пива в виде твердого вещества при осветлении. Это происходит потому, что в случае данного исходного продукта измерение мутности приводит к особенно неудовлетворительным результатам, тогда как, незадолго до или при достижения времени, подходящего для опорожнения твердого вещества, вибрации вращающейся системы увеличиваются настолько детектируемым образом, что из них можно определить время, подходящее для опорожнения твердого вещества.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления датчик вибраций расположен на или вблизи вращающейся части вращающейся системы, в частности на или вблизи приводного шпинделя. В этом случае предпочтительно, если датчиком вибраций измеряют поведение отклонения, в частности, радиальное отклонение вращающейся части, в частности приводного шпинделя, и, предпочтительно, скорость вращения вращающейся части. Этот способ - и, в частности, расположение на приводном шпинделе - особенно подходит для очень широкого диапазона измерений (например, изгиб и/или отклонение), так как в этом случае указанные измерения могут быть выполнены просто и, в частности точно. Альтернативно или опционально также возможно расположение датчика вибраций на или вблизи барабана и, таким образом, определение поведения радиального отклонения барабана.
Альтернативно можно расположить датчик вибраций на невращающейся части, в частности, на раме сепаратора. В этом случае предпочтительно, если датчиком вибраций измеряется общая вибрация - например, сумма вибраций от 10 Гц до 1000 Гц. Кроме того, можно провести точный анализ в широкой полосе частот в течение долгого времени. Это возможно с помощью известных систем измерения вибраций.
В случае внезапного увеличения измеренных значений - предпочтительно определенных посредством определения функциональной производной соответствующим образом инициируют опорожнение камеры накопления твердого вещества, в частности сразу же после увеличения, превышающего предельное значение. Определение производной кривой измерения обеспечивает особенную простоту определения подходящего времени для опорожнения, поскольку, в зависимости от параметров продукта, нет необходимости в том, чтобы определять абсолютное измеренное значение, при котором необходимо инициировать опорожнение.
Способ особенно пригоден в случае, когда исходный продукт представляет собой предварительно осветленное пиво, к которому был добавлен хмель, который удаляют из пива в виде твердого вещества.
Отдельные этапы способа не обязательно должны быть выполнены в конструктивном узле сепаратора, но также могут быть выполнены с помощью внешних устройств (в частности, измерительных устройств, датчиков, блока управления, отдельно или в комбинации этих и, возможно, дополнительных устройств).
Поведение вибрации может, в частности, также определяться с использованием оценки более сложных измерений, в которых, например, оценивают частотные спектры, при этом, например, проводят наблюдение частотного спектра с течением времени.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Изобретение описано более подробно ниже с помощью предпочтительного варианта осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан схематический вид в разрезе сепаратора, работающего со способом в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 показано: а) поведение отклонения, показанное в упрощенном виде, сепаратора на различных частотах, и b) поведение отклонения приводного шпинделя по отношению к скорости вращения барабана в зависимости от времени до времени, при котором достигается опорожнение камеры накопления твердого вещества.
На фиг. 1 показан сепаратор 1 для осветления свободно текучих исходных продуктов Р, содержащих мутное вещество, который имеет барабан с вертикальной осью вращения. Обработка продукта осуществляется в непрерывном режиме. Это означает, что продукт поступает непрерывно, как и выпуск по меньшей мере одной осветленной жидкой фазы, которая называется прозрачной фазой.
Свободно текучий исходный продукт Р, содержащий мутное вещество, предпочтительно представляет собой пиво, в частности пиво, который уже было предварительно осветлено один раз и к которому для ароматизации был добавлен хмель, который необходимо удалить из пива снова через определенное время действия.
Автоматически опорожняющийся сепаратор для этой цели имеет прерывистый выпуск твердого вещества, причем твердое вещество F, - в частности хмель - который был отделен от исходного продукта посредством осветления, опорожняется через интервалы посредством открытия и повторного закрытия выпускных сопел или выпускных отверстий 5.
Барабан имеет нижнюю часть 10 барабана и крышку 11 барабана. Он также предпочтительно окружен кожухом 12. Барабан дополнительно помещен на приводной шпиндель 2, который установлен с возможностью вращения и может приводиться в действие двигателем.
Барабан имеет входное отверстие 4 для продукта, через которое осветляемый исходный продукт Р направляется в барабан. Он также имеет по меньшей мере одно выпускное отверстие 13 с грейфером, которое используется для выпуска прозрачной фазы L из барабана. Грейфер относится к типу центростремительного насоса. Тем не менее, выпуск жидкости также может обеспечиваться другими средствами. Кроме того, также возможно, в дополнение к осветлению, выполнять разделение продукта на две жидкие фазы разной плотности. Для этой цели может потребоваться дополнительное выпускное отверстие для жидкости.
Барабан предпочтительно имеет пакет 14 тарелок, выполненный из разнесенных по оси разделительных тарелок. Между внешней окружностью пакета 14 тарелок и внутренней окружностью барабана, в зоне наибольшего внутреннего диаметра последнего, образована камера 8 накопления твердого вещества. Твердое вещество, отделенное от прозрачной фазы в зоне пакета 14 тарелок, скапливается в камере 8 накопления твердого вещества, из которой твердое вещество может выпускаться из барабана через выпускные отверстия 5. Выпускные отверстия 5 могут открываться и закрываться посредством поршневого клапана 6, расположенного в нижней части 11 барабана. Когда выпускные отверстия открыты, твердое вещество F выбрасывается из барабана в коллектор 7 твердого вещества.
Для перемещения поршня клапана 6 барабан имеет исполнительный механизм. Он содержит по меньшей мере одну питающую линию 15 для управления текучей среды, такой как вода, клапанный механизм 16 в барабане и другие элементы, расположенные снаружи барабана. Таким образом, вход управляющей текучей среды, такой как вода, обеспечивается управляющим клапаном 17, расположенным снаружи барабана, который расположен в питающей линии 19 для управляющей текучей среды, которая расположена снаружи барабана, так что, для опорожняющего действия путем открытия управляющего клапана, управляющая текучая среда может распыляться в барабан или наоборот, при этом приток управляющей текучей среды может быть прерван для соответствующего перемещения поршневого клапана для того, чтобы открыть выпускные отверстия. Исполнительный механизм - здесь управляющий клапан 17 - присоединен через линию 18 данных к блоку 9 управления для управления и/или регулирования выпуска твердого вещества.
В течение осветления исходного продукта Р при образовании прозрачной фазы L твердое вещество, содержащееся в исходном продукте - в частности, хмель в течение обработки предварительно осветленного пива - накапливается в камере 6 накопления твердого вещества сепаратора, которая заполнена. Если в камере 6 накопления твердого вещества накоплено слишком много твердого вещества, то начинается его выпуск с прозрачной фазой (фиг. 2), что следует по возможности избегать.
Для определения наиболее подходящего времени для опорожнения твердого вещества используется датчик 20 вибраций. Датчик 20 вибраций предпочтительно позволяет определять параметры, относящиеся к временному и пространственному поведению отклонения вращающейся системы.
Предпочтительно для этой цели датчик 20 вибраций расположен на или вблизи вращающейся системы. На фиг. 1, датчик 20 вибраций выполнен и расположен для определения одного или более параметров, относящихся к отклонению вертикально выровненного приводного шпинделя 2.
Измерение может быть выполнено, например, посредством одного или более индуктивно действующих датчиков 20, при помощи которых измеряется амплитуда радиального приводного шпинделя в зависимости от времени. Затем, с помощью вычислительного блока 9, выполняется оценка. Например, когда радиальное отклонение превышает определенное предварительно сохраненное значение, инициируется опорожнение твердого вещества.
Это решение основано на том наблюдении, что в состоянии, в котором камеры накопления твердого вещества накопили так много твердого вещества, что само по себе необходимо опорожнение, вращающаяся система имеет тенденцию к более интенсивным вибрациям, так что вибрационное поведение является хорошим индикатором для начала опорожнения.
Для этой цели особенно хорошо подходит измерение радиального отклонения приводного шпинделя. Это происходит потому, что на приводном шпинделе возможны точные измерения с простыми конструкционными затратами.
Весьма особенно предпочтительно для этой конфигурации используется стойка промежуточного подшипника. Кроме того, для определения вибрационного поведения может измеряться не только в перемещение, но и ускорение.
Альтернативно датчик вибраций также может быть расположен в другом подходящем местоположении вращающейся системы, например, в подходящем местоположении барабана.
Датчик вибраций присоединяется через проводную или беспроводную линию 21 данных к блоку 9 оценивания и управления (предпочтительно управляющий компьютер сепаратора), который оценивает определенные измеренные значения и, на основании этой оценки, управляет опорожнением и, следовательно, открытием выпускных отверстий 5.
В нижеследующем тексте более подробно объяснен примерный вариант осуществления способа в соответствии с изобретением, который выполняется с помощью вышеописанного сепаратора.
Исходный продукт Р (предпочтительно напиток, в частности пиво, с твердым веществом) предпочтительно непрерывно вводят в сепаратор, где указанный исходный продукт осветляют. Выполняют непрерывный выпуск прозрачной фазы L.
На оси приводного шпинделя расположен датчик 20 вибраций, с помощью которого, на первом этапе а) выполняют измерение радиального отклонения приводного шпинделя 2. Затем, на втором этапе b) измеренное значение сравнивают с предварительно определенным и ранее сохраненным предельным значением. Это предварительно определенное предельное значение может, например, быть определено ранее при проведении измерений при пробной эксплуатации таким образом, что оно соответствует наполнению твердым веществом камеры накопления твердого вещества, составляющему 90%.
До тех пор пока это предельное значение не достигнуто, снова повторно выполняют этапы а) и b).
С другой стороны, когда предельное значение достигнуто или превышено, на третьем этапе камеру накопления твердого вещества опустошают посредством приведения в действие поршневого клапана.
Таким образом, твердое вещество может быть удалено из исходных продуктов, в которых измерение мутности не приводит к удовлетворительным результатам, для определения времени, подходящего для опорожнения твердого вещества. В частности, это может представлять собой осветление хмеля из уже предварительно осветленного пива, к которому после предварительного осветления для ароматизации был добавлен хмель.
На фиг. 2а показан, в упрощенном виде, спектр вибраций барабана сепаратора вплоть до скорости вращения барабана (или f(Tr)). Особое внимание уделяется скорости вращения барабана. Как правило, эта скорость вращения уменьшается вследствие потери энергии в результате выброса массы в течение опорожняющих действий, при этом она также изменяется незадолго до опорожняющих действий. В частности, амплитуда отклонения компонентов вращающейся системы также явно изменяется незадолго до того, как камера накопления твердого вещества полностью заполнена твердым веществом. Предпочтительно определять изменение ускорения или изменение отклонения приводного шпинделя с течением времени (Δt/ΔA; t: = время в секундах; А: = амплитуда в мм), и, таким образом, определять производную отклонения, например, приводного шпинделя с течением времени. Интервал времени измерения и интервал, в течение которого определяется производная, может составлять, например, 1 секунду. Если эта производная превышает предельное значение, в момент времени Т (опорожнение), то инициируется такое опорожняющее действие. После этого, амплитуда снова падает и измерение на фиг. 2 начинают заново. В этом смысле фиг. 2b иллюстрирует не только принцип особенно предпочтительного примерного варианта осуществления настоящего изобретения, но также особенно хорошо иллюстрирует, что подходящее время для опорожняющего действия предпочтительно определяется посредством определения производной от определения измеренных значений в зависимости от времени.
Список обозначений:
1 Сепаратор
2 Приводной шпиндель
3 Датчик
4 Входное отверстие
5 Выпускные отверстия
6 Поршневой клапан
7 Коллектор твердого вещества
8 Камера накопления твердого вещества
9 Блок оценивания
10 Нижняя часть барабана
11 Крышка барабана
12 Кожух
13 Выходное отверстие
14 Пакет тарелок
15 Линия для гидравлической текучей среды
16 Клапан
17 Управляющий клапан
18 Линия данных
19 Гидравлическая линия
20 Датчик
21 Линия данных
Р Исходный продукт
L Жидкая фаза / прозрачная фаза
F Твердое вещество