Aparato y método para filtrar líquidos, en particular líquidos orgánicos.

Aparato para filtrar productos líquidos, en particular líquidos orgánicos,

que incluye una campana de filtrado (5)provista de medios de filtrado (6) que comprenden una serie de membranas de filtrado giratorias (7), estando conectadadicha campana de filtrado (5), por un lado con un circuito de alimentación (13) adaptado para llevar el líquido a filtrardesde un tanque de alimentación (3) hasta dicha campana de filtrado (5) y, por el otro lado, con un circuito de retorno delíquido retenido (14) y con un circuito de salida de líquido permeado (18), incluyendo dicho aparato además:

- una unidad de vigilancia y control (21);

- unos primeros medios sensores (22) conectados para una comunicación de señales, con dicha unidad de vigilancia ycontrol (21) y adecuados para detectar y adquirir, a intervalos temporales prefijados ≤T, el valor de una primera presiónPT1 en dicho circuito de retorno (14);

- unos segundos medios sensores (23) conectados, para una comunicación de señales, con dicha unidad de vigilancia ycontrol (21) y adecuados para detectar y adquirir, a intervalos temporales prefijados ≤T, el valor de una segunda presiónPT2 en dicho circuito de salida (18);

- medios de detección de caudal (17) en comunicación de señales con dicha unidad de vigilancia y control (21) yadecuados para detectar y adquirir a intervalos temporales prefijados ≤T, el valor del caudal FIT en dicho circuito desalida (18);

- unos primeros medios de válvula (15, 16) dispuestos en dicho circuito de salida de líquido permeado (18), corrienteabajo de dichos segundos medios sensores (23) y controlados por dicha unidad de vigilancia y control (21),encontrándose dichos primeros medios de válvula en la posición abierta durante un ciclo de filtrado;

- incluyendo dicha unidad de vigilancia y control (21) medios para comparar y procesar los valores de dicha primerapresión PT1, dicha segunda presión PT2 y dicho valor de caudal FIT en relación con valores prefijados respectivos, paracontrolar el cierre de dichos primeros medios de válvula (15, 16), de tal modo que dicho líquido permeado fluya haciaatrás a lo largo de dicho circuito de salida (19), para iniciar un proceso de lavado a contracorriente de dichasmembranas de filtrado giratorias (7);

y estando previstos unos segundos medios de válvula (12, 30) en dicho circuito de retorno de líquido retenido(14),

caracterizado porque la unidad de control está configurada para ajustar dichos segundos medios de válvula(12, 30) a dicha primera presión PT1, durante dicho ciclo de filtrado, con el fin de crear una presión diferencial en dichacampana de filtrado (5), y para abrir dichos segundos medios de válvula durante dicho proceso de lavado acontracorriente, con el fin de permitir que dicho líquido permeado fluya hacia atrás a lo largo de dicho circuito de salidade líquido permeado (18) hasta dicha campana de filtrado (5) y después salga de dicha campana de filtrado (5) a travésde dicho circuito de retorno de líquido retenido (14), para ser introducido de nuevo en dicho circuito de alimentación (13),

a través de dicho tanque de alimentación (3), manteniéndose dichas membranas de filtrado giratorias en rotacióndurante dicho proceso de lavado a contracorriente.

Aparato y método para filtrar líquidos, en particular líquidos orgánicos.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato y un método para filtrar productos líquidos, en particular líquidos orgánicos. De hecho, el aparato y el método que constituyen el objeto de la presente invención son particularmente adecuados para aplicaciones en el filtrado de vino en la industria vinícola.

ESTADO ACTUAL DE LA TÉCNICA

Los sistemas actuales conocidos para filtrar líquidos, utilizados en particular para el filtrado de vino, incluyen una campana de filtrado que contiene un dispositivo de filtrado y que está conectada, por un lado, con un tanque de alimentación que contiene el líquido a filtrar y, por el otro lado, con un tanque colector del líquido filtrado. Por regla general, la campana de filtrado está provista de dos salidas: una primera salida para el líquido filtrado, o “líquido permeado”, que es enviado al tanque colector, y una segunda salida para el líquido que no está completamente filtrado porque no ha pasado a través del dispositivo de filtrado, un líquido denominado “concentrado” o “líquido retenido”. La segunda salida está conectada con el tanque de alimentación a través de un circuito de retorno, donde es enviado el líquido para reintroducirlo en el circuito de alimentación para el filtrado.

Entre los sistemas de filtrado conocidos, algunos incluyen una serie de membranas en forma de discos de material microporoso apilados en serie y solidarios con un árbol giratorio con respecto a la campana de filtrado. La rotación del árbol solidario con las membranas tiene el objetivo de favorecer el filtrado del líquido a través de éstas, para lograr un proceso de filtrado más eficaz, y también el de reducir la adhesión de los residuos de filtrado a las superficies de las membranas.

El documento WO2009/076980 describe un sistema de este tipo. Con el fin de mejorar la eficacia del proceso de filtrado y mantener el estado de limpieza de las superficies filtrantes de las membranas en un nivel aceptable durante el proceso de filtrado, algunos dispositivos de filtrado están equipados con un sistema de filtrado inverso, o lavado a contracorriente, cuyo objetivo consiste en llevar a cabo un lavado del dispositivo de filtrado a intervalos prefijados, durante el proceso de filtrado, para retirar de las superficies de las membranas los residuos de partículas separadas del líquido. El filtrado inverso utiliza parte del líquido ya filtrado, o líquido permeado, para lavar las membranas. El líquido permeado es interceptado a lo largo del circuito de salida hacia el tanque colector y, a través de un recorrido inverso a lo largo del mismo circuito, es reintroducido en la campana de filtrado, pasa a través de las membranas y es devuelto al tanque de alimentación, junto con el circuito de retorno de líquido retenido que se va a añadir al circuito de alimentación y a someter a un nuevo proceso de filtrado.

La patente europea EP 0121105, la solicitud de patente francesa FR 2588767 y la solicitud de patente internacional WO 03/048049 dan a conocer ejemplos de plantas de este tipo.

En particular, la patente EP 0121105 describe un aparato para filtrar líquidos, incluyendo también líquidos orgánicos, tales como vino, que incluye dos unidades de filtrado dispuestas en serie y en el que el sistema de filtrado inverso se controla mediante los valores de presión detectados (i) en la entrada a la primera unidad de filtrado, (ii) en la salida de la misma o, lo que es lo mismo, en la entrada a la segunda unidad de filtrado; (iii) en la salida de la segunda unidad de filtrado, corriente arriba de la unidad que intercepta el líquido filtrado para el filtrado inverso, y (iv) corriente abajo de la unidad de interceptación antes del tanque colector de líquido filtrado. La activación del proceso de filtrado inverso está determinada por la comparación de los valores de presión sobre la base de un algoritmo particular.

Una primera desventaja de este sistema se deriva de la presencia de dos unidades de filtrado dispuestas en serie, que implican una complejidad en la construcción y un tamaño considerable del aparato.

Además, el método para activar el filtrado inverso, basado exclusivamente en la detección y comparación de los valores de presión leídos en diferentes puntos del sistema, no es completamente satisfactorio ni fiable para garantizar la máxima eficacia de la operación de limpieza de las superficies de filtrado durante el proceso de filtrado.

Otra desventaja provocada por un filtrado inverso apenas eficaz consiste en la reducción de la vida útil de la membrana, provocada por el rápido desgaste de las superficies de filtrado.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La tarea principal del objeto de la presente invención consiste en proporcionar un aparato y un método para filtrar productos líquidos, en particular líquidos orgánicos, tales como vino, capaces de superar las desventajas del estado actual de la técnica arriba ejemplificadas.

Dentro del ámbito de la tarea arriba indicada, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un aparato y un método de filtrado que permitan optimizar y mejorar la eficacia del ciclo de trabajo, en particular del proceso de filtrado inverso.

Otro objeto consiste en proporcionar un aparato y un método de filtrado que garanticen una limpieza óptima de las membranas de filtrado, para reducir el desgaste y aumentar la vida útil de las mismas, con el ahorro consiguiente en los gastos de funcionamiento de la planta.

Otro objetivo consiste en proporcionar un aparato y un método que permitan realizar un filtrado más fino y preciso del líquido, de modo que el producto resultante del filtrado sea de mayor calidad.

Otro objetivo consiste en proporcionar un aparato y un método de filtrado que puedan ajustarse automáticamente o realizar una adaptación automática de los parámetros del ciclo de funcionamiento en función de las características del líquido a filtrar y/o de las condiciones del sistema, o sobre la base de variaciones de estas características y/o condiciones durante el ciclo de funcionamiento.

Un objetivo más consiste en proporcionar un aparato y un método de filtrado que, mediante la optimización del proceso de filtrado inverso, permitan lograr un ahorro de energía considerable en el ciclo de funcionamiento.

Otro objetivo consiste en proporcionar un aparato y un método de filtrado que permitan utilizar menores cantidades de agua y detergentes en la fase de lavado de membrana de fin de ciclo, garantizando al mismo tiempo una limpieza óptima de las membranas. De este modo se podrá lograr un ahorro adicional en el coste de funcionamiento del aparato, que también resultará ventajoso desde el punto de vista de la protección medioambiental.

Otro objetivo igualmente importante consiste en proporcionar un aparato y un método de filtrado que permitan lograr la tarea y los objetivos arriba indicados a un coste competitivo y que se puedan realizar con la maquinaria y los equipos usuales conocidos.

La tarea y los objetivos arriba indicados, y otros que se evidenciarán en la siguiente descripción, se alcanzan mediante un aparato de filtrado tal como el que se define en la reivindicación 1 y un método de filtrado tal como el que se define en la reivindicación 10.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Otras características y ventajas de un aparato y un método de filtrado de acuerdo con la presente invención se evidenciarán a partir de la siguiente descripción de una realización particular, pero no exclusiva, ilustrada meramente a modo de ejemplo y no de forma limitativa, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

-La Figura 1 es un dibujo esquemático de un aparato de acuerdo con la presente invención;

-La Figura 2 es un dibujo esquemático de una fase prelimitar de llenado y puesta en marcha del sistema;

-La Figura 3 es un dibujo esquemático de una fase de funcionamiento del ciclo de filtrado;

-La Figura 4 es un dibujo esquemático de una fase de funcionamiento del ciclo de filtrado inverso.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En relación con los dibujos adjuntos, el número de referencia 1 indica un aparato de filtrado para productos líquidos, diseñado en particular para aplicaciones de filtrado de vino en la industria vinícola.

El aparato 1 incluye:

-una bomba 2 que aspira el líquido a filtrar de un tanque de alimentación 3 y lo envía, a través de un circuito de alimentación 13, a una unidad de filtrado 4 que incluye a su vez una campana de filtrado 5, que contiene uno o... [Seguir leyendo]

1. Aparato para filtrar productos líquidos, en particular líquidos orgánicos, que incluye una campana de filtrado (5) provista de medios de filtrado (6) que comprenden una serie de membranas de filtrado giratorias (7) , estando conectada dicha campana de filtrado (5) , por un lado con un circuito de alimentación (13) adaptado para llevar el líquido a filtrar desde un tanque de alimentación (3) hasta dicha campana de filtrado (5) y, por el otro lado, con un circuito de retorno de líquido retenido (14) y con un circuito de salida de líquido permeado (18) , incluyendo dicho aparato además:

- una unidad de vigilancia y control (21) ;

-unos primeros medios sensores (22) conectados para una comunicación de señales, con dicha unidad de vigilancia y control (21) y adecuados para detectar y adquirir, a intervalos temporales prefijados "T, el valor de una primera presión PT1 en dicho circuito de retorno (14) ;

-unos segundos medios sensores (23) conectados, para una comunicación de señales, con dicha unidad de vigilancia y control (21) y adecuados para detectar y adquirir, a intervalos temporales prefijados "T, el valor de una segunda presión PT2 en dicho circuito de salida (18) ;

-medios de detección de caudal (17) en comunicación de señales con dicha unidad de vigilancia y control (21) y adecuados para detectar y adquirir a intervalos temporales prefijados "T, el valor del caudal FIT en dicho circuito de salida (18) ;

-unos primeros medios de válvula (15, 16) dispuestos en dicho circuito de salida de líquido permeado (18) , corriente abajo de dichos segundos medios sensores (23) y controlados por dicha unidad de vigilancia y control (21) , encontrándose dichos primeros medios de válvula en la posición abierta durante un ciclo de filtrado;

-incluyendo dicha unidad de vigilancia y control (21) medios para comparar y procesar los valores de dicha primera presión PT1, dicha segunda presión PT2 y dicho valor de caudal FIT en relación con valores prefijados respectivos, para controlar el cierre de dichos primeros medios de válvula (15, 16) , de tal modo que dicho líquido permeado fluya hacia atrás a lo largo de dicho circuito de salida (19) , para iniciar un proceso de lavado a contracorriente de dichas membranas de filtrado giratorias (7) ;

y estando previstos unos segundos medios de válvula (12, 30) en dicho circuito de retorno de líquido retenido (14) ,

caracterizado porque la unidad de control está configurada para ajustar dichos segundos medios de válvula (12, 30) a dicha primera presión PT1, durante dicho ciclo de filtrado, con el fin de crear una presión diferencial en dicha campana de filtrado (5) , y para abrir dichos segundos medios de válvula durante dicho proceso de lavado a contracorriente, con el fin de permitir que dicho líquido permeado fluya hacia atrás a lo largo de dicho circuito de salida de líquido permeado (18) hasta dicha campana de filtrado (5) y después salga de dicha campana de filtrado (5) a través de dicho circuito de retorno de líquido retenido (14) , para ser introducido de nuevo en dicho circuito de alimentación (13) , a través de dicho tanque de alimentación (3) , manteniéndose dichas membranas de filtrado giratorias en rotación durante dicho proceso de lavado a contracorriente.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichas membranas de filtrado giratorias están apiladas y son solidarias con un árbol (8) que es giratorio con respecto a dicha campana de filtrado (5) y que está provisto en su interior de al menos una cavidad (9) , estando comunicada esta cavidad (9) , por un extremo, con uno o más conductos dispuestos en direcciones radiales dentro de cada una de dichas membranas de filtrado (7) y, por el otro extremo, con dicho circuito de salida de líquido permeado (18) .

3. Aparato según la reivindicación 2, en el que, durante dicho proceso de lavado a contracorriente, dicho líquido permeado se introduce en dicha cavidad (9) y fluye al interior de dichos conductos, pasando a través de las superficies de filtrado de dichas membranas de filtrado (7) .

4. Aparato según la reivindicación 2, en el que el movimiento de rotación de dicho árbol (8) es producido por un motor (10) , accionado y controlado, a través de un inversor (11) , por dicha unidad de vigilancia y control (21) , estando previstos medios para medir la absorción amperimétrica de dicho motor (10) en comunicación de señales con dicha unidad de vigilancia y control (21) , incluyendo dicha unidad de vigilancia y control (21) medios para procesar el valor de dicha absorción amperimétrica en combinación con dicho valor de presión PT2, detectado por dichos segundos medios sensores (23) , para controlar dicho inversor (11) y determinar la variación de rpm de dicho motor (10) .

5. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicho primer medio de válvula (15, 16) incluye una segunda válvula de control neumático (15) y una tercera válvula servocontrolada (16) , situadas a lo largo de dicho circuito de salida de líquido permeado (18) , estando dicha segunda válvula (15) dispuesta corriente arriba de dicha tercera válvula (16) y accionada neumáticamente a través de medios de accionamiento neumático (20) .

6. Aparato según la reivindicación 5, en el que dichos medios de detección de caudal (17) están dispuestos a lo largo de dicho circuito de salida de líquido permeado (18) , corriente abajo de dicha tercera válvula (16) .

7. Aparato según la reivindicación 1, en el que dichos segundos medios de válvula incluyen una primera válvula (12) , situada a lo largo de dicho circuito de líquido retenido (14) y ajustada a dicha primera presión PT1, y una cuarta

válvula (30) , situada en una derivación de dicho circuito de líquido retenido (14) , rodeando dicha primera válvula (12) , estando adaptada dicha cuarta válvula (30) para abrirse durante dicho proceso de lavado a contracorriente.

8. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que también incluye medios de lavado (24) , que tienen múltiples boquillas (26) dispuestas en dirección aproximadamente perpendicular a la extensión longitudinal de dicha campana de filtrado (5) , de modo que el chorro expulsado desde dichas boquillas (26) golpea dichas membranas de filtrado giratorias (7) en dirección aproximadamente tangencial.

9. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios de filtrado (6) incluyen al menos dos grupos, primero y segundo, de membranas de filtrado giratorias (7) apiladas y solidarias, respectivamente, con sendos arboles (8) , que son giratorios con respecto a dicha campana de filtrado (5) y están dispuestos a lo largo de ejes paralelos entre sí, cada uno entre el primer árbol (8) y el segundo árbol (8) estando interiormente provistos de al menos una cavidad interior (9) comunicada por un extremo con la citada primera pluralidad de membrana (7) y, respectivamente, con la citada segunda pluralidad de membranas (7) , y por el otro extremo con dicho circuito de salida de líquido permeado (18) , estando dispuestos dichos grupos de membranas (8) alternados entre sí en dirección longitudinal, de modo que se superponen al menos parcialmente entre sí.

10. Método para filtrar productos líquidos, en particular líquidos orgánicos, en un aparato que incluye una unidad de filtrado (4) provista de membranas de filtrado giratorias (7) , un circuito de salida de líquido permeado (18) en el que el líquido filtrado fluye hacia un tanque colector (19) , y un circuito de retorno de líquido retenido (14) a través del cual el líquido no filtrado se introduce en dicha unidad de filtrado (4) , para ser filtrado de nuevo, incluyendo dicho método un proceso de filtrado de dichos productos líquidos y un proceso de lavado a contracorriente de dichas membranas de filtrado (7) , caracterizado porque incluye los pasos consistentes en:

a.) detectar a intervalos de tiempo prefijados "T, durante dicho proceso de filtrado el caudal de líquido permeado FIT en dicho circuito de salida (18) y la presión diferencial Dp entre una primera presión PT1 en dicho circuito de retorno (14) y una segunda presión PT2 en dicho circuito de salida de líquido permeado (18) ; b.) cuando se alcanza un valor umbral de dicho caudal FIT y/o dicha presión diferencial Dp con respecto a unos valores prefijados respectivos, cerrar dicho circuito de salida de líquido permeado (18) , con lo que dicha segunda presión PT2 aumenta; c.) reducir dicha primera presión PT1 en dicho circuito de retorno de líquido retenido (14) , de tal modo que el líquido filtrado fluya hacia atrás, a través de dichas membranas de filtrado (7) , para llevar a cabo dicho proceso de lavado en contracorriente mientras dichas membranas de filtrado (7) están en rotación continua.