一种具有自清洗功能的低温过滤系统的制作方法

本实用新型涉及酒过滤技术，特别涉及一种具有自清洗功能的低温过滤系统。

背景技术：

在酿酒过程中不可避免会产生一些脂类物质，如棕榈乙酯、油酸乙酯和亚油酸乙酯等，脂类物质在常温下能够溶于酒体中，但在低温条件下或遇冷时便会从酒体中析出，形成白色絮状物，导致酒体混浊，稳定性较差。为了去除酒体中的脂类物质，一般需要先对酒体进行低温冷冻处理，使酒体温度降低，进而使脂类物质从酒体中析出，随后再利用硅藻土过滤器将脂类物质滤除。虽然硅藻土过滤器对酒体中的脂类物质具有良好的过滤效果，但酒体内仍不可避免会有小部分的脂类物质存在，而且经过硅藻土过滤器的酒体中也必然会有部分的硅藻土颗粒混入。混入的硅藻土颗粒以及残留的脂类物质非常容易使设置在下游工艺的精滤器达到过滤饱和，导致精滤器的使用寿命缩短，精滤器需要被频繁的更换。精滤器的频繁更换不仅增加了生产成本，同时加大了工人的劳动强度，不利于生产效率提高。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述技术问题，提供了一种具有自清洗功能的低温过滤系统，包括原液罐、冷热交换机构、中转罐、硅藻土过滤器、第一精滤器、沉淀罐、成品罐及废液罐；所述原液罐的出液口通过进料管道与冷热交换机构的进液口相连，进料管道上依次设有第一阀门、第一电机及第二阀门，第二阀门靠近冷热交换机构设置，冷热交换机构的出液口通过第三阀门与中转罐的进液口相连通；所述进料管道在第二阀门与冷热交换机构的进液口之间接有第一回送管道，第一回送管道一端与冷热交换机构的进液口相连通，另一端通过第四阀门、第二电机及第五阀门与中转罐的出液口相连通；

所述中转罐的出液口与第五阀门之间接有支管道，支管道一端与中转罐的出液口相连通，另一端通过第六阀门与硅藻土过滤器的进液口相连通；硅藻土过滤器的出液口连有排料管道，排料管道一端与硅藻土过滤器的出液口相连，另一端分别通过第七阀门、第八阀门、第九阀门与沉淀罐、废液罐及成品罐的进液口相连通，排料管道上装有第三电机；且进料管道在第一电机与第一阀门之间还接有第二回送管道，第二回送管道一端与进料管道相接，另一端通过第十阀门与沉淀罐的出液口相连通；

所述中转罐上还开设有精滤输出口，中转罐的精滤输出口通过第十一阀门、第四电机、第十二阀门与第一精滤器的进液口相连通，第一精滤器的出液口通过第十三阀门与排料管道相连通；第十三阀门与第一精滤器的出液口之间还接有清洗管道，清洗管道一端与第一精滤器的出液口相连通，另一端通过第五电机与成品罐的出液口相连通，清洗管道用于将成品罐内的液体从第一精滤器的出液口反向传输至第一精滤器内；且所述第一精滤器的进液口与第十二阀门之间还接有反向输出管道，所述反向输出管道一端与排料管道相连通，另一端通过第十四阀门与第一精滤器的进液口相连通。

进一步的，所述清洗管道上还安装有加热装置，加热装置设置在第五电机与第一精滤器的出液口之间，所述加热装置用于对清洗管道的液体进行加热。

进一步的，还包括第二精滤器，第二精滤器设置在第一精滤器的出液口与第十三阀门之间；所述第二精滤器的进液口通过第十五阀门与第一精滤器的出液口相连通，第二精滤器的出液口与第十三阀门相连；且清洗管道在加热装置与第一精滤器的出液口之间设有第十六阀门，清洗管道在第十六阀门与加热装置之间还接有清洗支路，所述清洗支路一端与清洗管道相接，另一端通过第十七阀门与第二精滤器的出液口相连通，所述清洗支路设置在第二精滤器的出液口与第十三阀门之间；第二精滤器的进液口与第十五阀门之间还接有反向输出支路，反向输出支路一端与第二精滤器的进液口相连通，另一端通过第十八阀门与反向输出管道相连通。

进一步的，还包括气泵，所述第一精滤器的出液口与第十六阀门之间接有第一进气管道，所述第二精滤器的出液口与第十七阀门之间接有第二进气管道，所述第一进气管道与所述第二进气管道分别通过第十九阀门、第二十阀门与气泵相连，所述气泵用于通过第一进气管道、第二进气管道分别向第一精滤器和第二精滤器内反向输送气体，所述第一精滤器和第二精滤器分别配设有用于调节内外气压的调压装置。

进一步的，所述气泵还配设有氮气罐，氮气罐内装有氮气，所述气泵用于将氮气分别通过第一进气管道、第二进气管道输送至第一精滤器和第二精滤器内。

进一步的，所述第一进气管道和第二进气管道分别配设有气体计量装置。

进一步的，还包括冷热交换器，所述冷热交换器用于使进料管道内的液体与排料管道内的液体发生热量交换。

进一步的，所述冷热交换器包括导热块体和保温层，所述导热块体内部开设有与进料管道、排料管道相匹配的第一孔结构和第二孔结构，所述保温层包裹在导热块体外部，用于降低导热块体与环境之间的热交换速率。

进一步的，所述冷热交换机构配设有冷媒罐、冷热交换模组及压缩机，冷媒罐中存储的冷媒用于与经过冷热交换机构的液体发生热量交换，所述压缩机用于通过冷热交换模组对冷媒进行降温处理。

进一步的，所述中转罐配设有温度检测装置；所述成品罐的出液口配设有液体计量装置。

本实用新型所起到的有益技术效果如下：

与现有技术相比较，本实用新型公开了一种具有自清洗功能的低温过滤系统，该过滤系统在硅藻土过滤器和精滤器之间增设有沉淀罐，沉淀罐能够将混入酒体中的部分硅藻土颗粒沉淀掉，而且经过沉淀的酒体会在再次输送回冷热交换机构进行降温，经过再降温处理的酒体才会被送入精滤器进行处理。通过沉淀罐处理后的酒体中硅藻土含量明显下降，大大减少了精滤器的处理负担，利于延长精滤器的使用寿命，降低维修成本。最重要的是，成品罐内的合格酒体还可以升温后被反向输送回第一精滤器和第二精滤器内，实现对精滤器的反冲洗，同时还可以利用高温酒体进一步将精滤器内的部分脂类物质重新溶解，达到了良好的清洗效果。此外，该过滤系统的精滤器还配设有反向进气装置，反向进气装置用于在精滤器反冲洗之前向精滤器内反向导入气流，通过通入的气流达到疏通滤孔的目的，将位于滤孔内的硅藻土颗粒或脂类物质进行松动，为后续反清洗过程降低阻力。

附图说明

图1为实施例1中具有自清洗功能的低温过滤系统结构示意图。

图2为增加了气泵后的低温过滤系统结构示意图。

图3为实施例1中冷热交换器的结构示意图。

图4为实施例1中冷热交换机构、冷媒罐、冷热交换模组及压缩机的连接关系示意图。

附图标记：

1-原液罐，2-冷热交换机构，3-中转罐，4-硅藻土过滤器，5-第一精滤器，6-沉淀罐，7-废液罐，8-成品罐，9-进料管道，10-第一阀门，11-第一电机，12-第二阀门，13-第三阀门，14-第一回送管道，15-第四阀门，16-第二电机，17-第五阀门，18-支管道，19-第六阀门，20-排料管道，21-第七阀门，22-第八阀门，23-第九阀门，24-第三电机，25-第二回送管道，26-第十阀门，27-第十一阀门，28-第四电机，29-第十二阀门，30-第十三阀门，31-清洗管道，32-第五电机，33-反向输出管道，34-第十四阀门，35-加热装置，36-第二精滤器，37-第十五阀门，38-第十六阀门，39-清洗支路，40-第十七阀门，41-反向输出支路，42-第十八阀门，43-冷热交换器，44-第二十一阀门，45-第二十二阀门，46-第二十三阀门，47-气泵，48-第一进气管道，49-第二进气管道，50-第十九阀门，51-第二十阀门，52-氮气罐，53-导热块体，54-保温层，55-第一孔结构，56-第二孔结构，57-冷媒罐，58-冷热交换模组，59-压缩机。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚的界定。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种具有自清洗功能的低温过滤系统，包括原液罐1、冷热交换机构2、中转罐3、硅藻土过滤器4、第一精滤器5、沉淀罐6、成品罐8及废液罐7。原液罐1的出液口通过进料管道9与冷热交换机构2的进液口相连。进料管道9上依次设有第一阀门10、第一电机11及第二阀门12，第一阀门10靠近原液罐1设置，第二阀门12靠近冷热交换机构2设置。冷热交换机构2的出液口通过第三阀门13与中转罐3的进液口相连通。冷热交换机构2用于对管道内的液体进行降温处理，本实施例中的冷热交换机构2配设有冷媒罐57、冷热交换模组58及压缩机59，冷媒罐57中存储的冷媒用于与经过冷热交换机构2的液体发生热量交换，压缩机59用于通过冷热交换模组58对冷媒进行降温处理，具体连接关系如图4所示。当然，冷热交换机构2也可以选用市面上其他具有降温功能的装置，在此不做唯一限制。进料管道9在第二阀门12与冷热交换机构2的进液口之间接有第一回送管道14，第一回送管道14一端与冷热交换机构2的进液口相连通，另一端通过第四阀门15、第二电机16及第五阀门17与中转罐3的出液口相连通。即冷热交换机构2和中转罐3通过第一回送管道14可以形成一循环回路，使得冷热交换机构2能够反复对中转罐3内的液体进行降温处理，直至中转罐3内的液体满足低温过滤的要求为止。为了便于对中转罐3内的液体温度实现准确监测，中转罐3的侧壁上还配设有温度检测装置，如温度计，温度检测装置检测到的温度能够被实时读取，大大提高了控温精准度。

中转罐3的出液口与第五阀门17之间接有支管道18，支管道18一端与中转罐3的出液口相连通，另一端通过第六阀门19与硅藻土过滤器4的进液口相连通。硅藻土过滤器4的出液口连有排料管道20，排料管道20一端与硅藻土过滤器4的出液口相连。另一端分别通过第七阀门21、第八阀门22、第九阀门23与沉淀罐6的进液口、废液罐7的进液口及成品罐8的进液口相连通。排料管道20上装有第三电机24。也就是说，经过排料管道20排出的液体可以选择沉淀罐6，也可以选择进入废液罐7，当然也可以选择进入成品罐8，只需要控制第七阀门21、第八阀门22、第九阀门23的开关即可实现。进料管道9在第一电机11与第一阀门10之间还接有第二回送管道25。第二回送管道25一端与进料管道9相接通，另一端通过第十阀门26与沉淀罐6的出液口相连通，便于将经过沉淀处理的液体再次由进料管道9输送至冷热交换机构2。而成品罐8中的成品液体会由成品罐8的出液口流至出料管，并经出料管上安装的第二十三阀门46排出至下一工序。废液罐7用来收集清洗废液，一旦废液罐7装满清洗废液后，一般由工作人员直接转移，进入废液处理工序。

中转罐3上还开设有精滤输出口，中转罐3的精滤输出口通过第十一阀门27、第四电机28、第十二阀门29与第一精滤器5的进液口相连通。第一精滤器5的出液口通过第十三阀门30与排料管道20相连通，由排料管道20将经过精滤处理的液体输送至成品罐8内。第十三阀门30与第一精滤器5的出液口之间还接有清洗管道31，清洗管道31一端与第一精滤器5的出液口相连通，另一端通过第五电机32、第二十二阀门45与成品罐8的出液口相连通，成品罐8的出液口配设有液体计量装置，如流量计。清洗管道31用于将成品罐8内的部分成品液体从第一精滤器5的出液口反向传输至第一精滤器5内，以实现对第一精滤器5内的过滤膜组实现反冲洗。且第一精滤器5的进液口与第十二阀门29之间还接有反向输出管道33，反向输出管道33一端与排料管道20相连通，另一端通过第十四阀门34与第一精滤器5的进液口相连通。反向进入第一精滤器5内的成品液体会反向穿过第一精滤器5内设置的过滤膜组，进而完成对过滤膜的反清洗效果，清洗后的成品液体会经过第一精滤器5的进液口进入反向输出管道33，由反向输出管道33排至排料管道20，进而排至废液罐7或者沉淀罐6。

作为优选的，清洗管道31上还安装有加热装置35。加热装置35设置在第五电机32与第一精滤器5的出液口之间，加热装置35用于对清洗管道31的液体进行加热。加热装置35选用市售的加热器即可。利用加热装置35对清洗管道31内的液体进行加热，是为了利用升温后的成品液体将第一精滤器5内低温条件下析出的脂类物质重新溶解后一并带走，提高对第一精滤器5的反冲洗效果。

如图1所示，作为优选的，还包括第二精滤器36。第二精滤器36设置在第一精滤器5的出液口与第十三阀门30之间。第二精滤器36的进液口通过第十五阀门37与第一精滤器5的出液口相连通。第二精滤器36的出液口与第十三阀门30相连。且清洗管道31在加热装置35与第一精滤器5的出液口之间设有第十六阀门38，清洗管道31在第十六阀门38与加热装置35之间还接有清洗支路39。清洗支路39一端与清洗管道31相接通，另一端通过第十七阀门40与第二精滤器36的出液口相连通。清洗支路39设置在第二精滤器36的出液口与第十三阀门30之间，第二精滤器36的进液口与第十五阀门37之间还接有反向输出支路41，反向输出支路41一端与第二精滤器36的进液口相连通，另一端通过第十八阀门42与反向输出管道33相连通。清洗支路39与反向输出支路41的设置实现了对第一精滤器5和第二精滤器36的同时反清洗，利于提高清洗效率。本实施例中，第一精滤器5内设置有聚丙烯过滤膜，聚丙烯过滤膜采用聚丙烯超细纤维热熔粘连制成。而第二精滤器36内设置有气凝胶过滤膜组，气凝胶过滤膜组包括基布，基布两侧分别设有气凝胶过滤层，气凝胶过滤层在与基布相背一侧设置有微孔过滤膜。本实施例中，基布选用改性能的纤维织造布，厚度为1.5㎜左右；气凝胶过滤层的内部孔径控制在8-13nm之间，气凝胶过滤层的厚度优选16㎝；而位于最外侧的微孔过滤膜为ptfe微孔过滤膜，微孔过滤膜的厚度为0.5㎜，微孔过滤膜、气凝胶过滤层及基布形成了梯度孔结构。

如图2所示，作为优选的，还包括气泵47。第一精滤器5的出液口与第十六阀门38之间接有第一进气管道48。第二精滤器36的出液口与第十七阀门40之间接有第二进气管道49。第一进气管道48与第二进气管道49分别通过第十九阀门50、第二十阀门51与气泵47相连通。气泵47用于通过第一进气管道48、第二进气管道49分别向第一精滤器5和第二精滤器36内反向输送气体。通过气泵47向第一精滤器5和第二精滤器36内反向输送气体，是为了借助气流作用对过滤孔进行疏通，为后续反清洗减轻阻力。当然，由于第一精滤器5和第二精滤器36内有气体通入，压强必然会增大，此时为了降低第一精滤器5和第二精滤器36内的压强值，维持内外气压平衡，需要对第一精滤器5和第二精滤器36分别配设有用于调节内外气压的调压装置。本实施例中，第一精滤器5和第二精滤器36上分别开设有漏气孔，且第一精滤器5和第二精滤器36上配设有与漏气孔相匹配的盖板，盖板与漏气孔密封配合，第一精滤器5和第二精滤器36分别与盖板转动连接。

作为优选的，为了避免空气中的部分杂质对精滤器内部产生污染，因此气泵47还配设有氮气罐52，氮气罐52内装有氮气。气泵47用于将氮气分别通过第一进气管道48、第二进气管道49输送至第一精滤器5和第二精滤器36内。为了实现对第一进气管道48和第二进气管道49中气体流量的控制，第一进气管道48和第二进气管道49上还分别配设有气体计量装置。通过调节气体计量装置，可以控制进入第一精滤器5和第二精滤器36内气流的大小。

如图3所示，作为优选的，还包括冷热交换器43，所述冷热交换器43用于使进料管道9内的液体与排料管道20内的液体发生热量交换。具体的，冷热交换器43包括导热块体53和保温层54。导热块体53内部开设有与进料管道9、排料管道20相匹配的第一孔结构55和第二孔结构56。进料管道7和排料管道22分别穿过第一孔结构52和第二孔结构53，且第一孔结构52与第二孔结构53相连通，即进料管道9的外侧壁与排料管道20的外侧壁可直接接触，以进一步加快热量交换速率。保温层54包裹在导热块体53外部，用于降低导热块体53与环境之间的热交换速率。

该具有自清洗功能的低温过滤系统工作过程如下：

如图2所示，过滤系统在初始状态时，所有的阀门全部处于关闭状态，所有的电机全部处于非工作状态。当过滤系统需要进入工作状态时，则首先打开第一阀门10、第二阀门12、第三阀门13，启动第一电机11、冷热交换器43、冷热交换机构2，使酒体原液经第一阀门10、第一电机11、冷热交换器43、第二阀门12到达冷热交换机构2，由冷热交换机构2对酒体原液进行初始降温，降温后的酒体会经第三阀门13达到中转罐3，直至中转罐3内装满酒体为止。然后关闭第一阀门10、第一电机11、第二阀门12，打开第五阀门17、第二电机16、第四阀门15，使中转罐3内的酒体经过第五阀门17、第二电机16、第四阀门15重新回到冷热交换机构2，进行再次降温，再降温后的酒体会重新经过13回到中转罐3内，如此重复多次，直至中转罐3内的酒体温度满足要求为止。一般中转罐3内的酒体温度控制在-1℃到-5℃即可。当中转罐3内的酒体温度达到要求后，关闭第四阀门15、第二电机16、第五阀门17、第三阀门13，开启第六阀门19、第二十一阀门44、第七阀门21，启动硅藻土过滤器4和第三电机24，使中转罐3内的酒体经第六阀门19到达硅藻土过滤器4内，由硅藻土过滤器4将脂类物质滤除，经过硅藻土过滤器4处理后的酒体会进一步经第二十一阀门44、第三电机24、冷热交换器43、第七阀门21到达沉淀罐6，通过静置沉淀将混入酒体中的硅藻土颗粒去除。当中转罐3内的酒体全部到达沉淀罐6时，就可以关闭第六阀门19、第二十一阀门44、第七阀门21，调节硅藻土过滤器4和第三电机24至非工作状态。待沉淀罐6中的酒体沉淀一段时间后，就可以打开第十阀门26、第二阀门12、第三阀门13，启动第一电机11和冷热交换机构2，将沉淀罐3中的酒体经第二回送管道25和进料管道9重新输送至冷热交换机构2，由冷热交换机构2对沉淀后的酒体实现再次降温处理，经过冷热交换机构2处理后的酒体经第三阀门13再次到达中转罐3。当沉淀罐6中的酒体全部转移至中转罐3时，就可以关闭第十阀门26和第二阀门12，关闭第一电机11，同时打开第四阀门15、第二电机16、第五阀门17，利用第一回送管道14将中转罐3内的酒体再次送回至冷热交换机构2，以实现与上述降温过程类似的循环降温处理，直至中转罐3内的酒体温度满足要求。一旦中转罐3内的酒体满足精滤要求后，及时关闭第三阀门13、第五阀门17、第二电机16、第四阀门15，开启第十一阀门27、第四电机28、第十二阀门29、第十五阀门37、第十三阀门30、第三电机24、第九阀门23，启动第一精滤器5和第二精滤器36，使中转罐3内的低温酒体依次经过第一精滤器5和第二精滤器36，实现对酒体的精滤处理，经过精滤处理的酒体经第十三阀门30到达排料管道20，由排料管道20输送至成品罐8。当中转罐3中的酒体全部转移至成品罐8后，便可以关闭第十一阀门27、第四电机28、第十二阀门29、第十五阀门37、第十三阀门30、第三电机24、第九阀门23。然后，开启第二十二阀门45、第十六阀门38、第十七阀门40、第十四阀门34、第十八阀门42、第八阀门22，启动第五电机32、加热装置35、第三电机24，使部分成品酒体经过第二十二阀门45、第五电机32到达加热装置35，并由加热装置35进行加热升温处理，升温后的酒体分别经第十六阀门38和第十七阀门40到达第一精滤器5的出液口和第二精滤器36的出液口，升温后的酒体会分别从从第一精滤器5的出液口和第二精滤器36的出液口反向进入第一精滤器5和第二精滤器36内，对第一精滤器5和第二精滤器36内的过滤膜组实现反冲洗，第一精滤器5和第二精滤器36内的反冲洗液会分别由第一精滤器5的进液口、第二精滤器36的进液口流出，并经反向输出管道33及反向输出支路41流至排料管道20，由排料管道20输送至废液罐7，进而完成第一精滤器5和第二精滤器36的反冲洗过程。待反冲洗液全部输送至废液罐7后，关闭第二十二阀门45、第十六阀门38、第十七阀门40、第十四阀门34、第十八阀门42、第八阀门22、第五电机32、加热装置35、第三电机24即可。当然，第一精滤器5和第二精滤器36内的反冲洗液也可以经排料管道20输送至沉淀罐6，进行沉淀以及后续的处理工程，实现提纯回用。

一般为了提高反清洗效率，在利用成品液体对精滤器进行反清洗之前，可以先开启第十九阀门50和第二十阀门51，旋开第一精滤器5和第二精滤器36上的盖板，以使漏气孔处于打开状态，同时启动气泵47。由气泵47将氮气分别通过第一精滤器5的出液口和第二精滤器36的出液口打入第一精滤器5、第二精滤器36内，利用气流对过滤孔内的杂质进行预冲洗，为后续的液体冲洗降低阻力，利于进一步改善反冲洗效果，提高反冲洗效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。