Forståelse af forskellige typer procesfiltrering

Filtrering finder sted overalt i vores hverdag, lige fra pastaen sives til kaffen tilberedes.
Men vidste du, at mange hverdagsprodukter også gennemgår flere filtreringstrin under produktionen?
I denne artikel vil du opdage de grundlæggende typer af filtreringsteknikker, hvordan de fungerer, og hvor de anvendes i procesfiltrering.

Procesfiltrering bruges til at fjerne partikler, forurenende stoffer eller andre uønskede stoffer fra væsker eller gasser som en del af produktionsprocessen. Den hjælper med at adskille faste stoffer fra væsker eller dampe fra gasstrømme og sikrer, at slutproduktet opfylder kvalitets- og sikkerhedsstandarder. Dette trin er afgørende i brancher som fødevarer og drikkevarer, medicinalvarer, kosmetik, dyrefoder, kemikalier og mikroelektronik. I disse sektorer hjælper filtrering med at opretholde ensartethed, opfylde lovkrav og forlænge produktets holdbarhed.

Vi kan skelne mellem fire grundlæggende filtreringsmetoder, der typisk defineres af, hvordan partiklerne tilbageholdes, og filtermediets art.

Når et stort antal partikler fanges af filtermediet, danner de et partikellag. Når denne filterkage er dannet, bliver den det primære filtermedie og er afgørende for at opnå effektiv filtrering. Almindelige filterhjælpemidler som kiselgur eller aktivt kul tilsættes for at danne denne filterkage. I føde- og drikkevareindustrien anvendes dette princip normalt til klargøring af meget kolloide væsker som øl, vin og juice. Denne type filtrering anvendes også i områder som spiseolie eller sukkerraffinering, hvor tunge faste stoffer skal fjernes effektivt. 

Dybdefiltrering opfanger partikler i hele filtermediets dybde, ikke kun på overfladen. Filteret består typisk af fibrøse, granulære eller sintrede materialer, der presses, vikles eller på anden måde bindes til en labyrint af flowkanaler. Sammen danner fibrene uregelmæssige kanaler, hvilket resulterer i en snoet vej for partiklerne. På grund af forskellige retentionsmekanismer er dybdefiltre i stand til at opfange partikler, der er meget mindre end kanaldiameteren i hele filtermatrixens dybde. Et sterilt dybdefilter til luft har f.eks. en gennemsnitlig porestørrelse på 8 µm, men er i stand til at tilbageholde bakterier på 0,22 µm med en steril effektivitet.

Dybdefiltre anvendes i vid udstrækning inden for procesfiltrering, f.eks. til at fjerne farver, genvinde katalysatorer eller udskille uopløste partikler. Takket være deres store smudsopsamlingskapacitet anvendes de desuden ofte som forfiltreringstrin til beskyttelse af finere membranfiltre i sterile applikationer eller omvendt osmose. Denne type filtrering findes også i farmaceutiske applikationer eller enzymprocesser, hvor faste stoffer er høje, og endelig klarhed er vigtig.

Sigtning er den mest genkendelige type filtrering, der anvender en sigteeffekt, også kaldet størrelseseksklusion. Partikler, der er større end åbningerne i filternettet, opfanges på overfladen, mens de mindre partikler passerer igennem. Derfor kaldes det også overfladefiltrering. I den daglige madlavning sier vi pastaen ved at bruge en si til at dræne vandet. Ved procesfiltrering er membranfiltre med små porer et godt eksempel, da de kan holde på bakterier på overfladen. De anvendes ofte som det sidste filtreringstrin for at gøre væsken steril. Det gør det særligt nyttigt i brancher som kosmetik, aftapning af vand og medicinalvarer, hvor klarhed og mikrobiologisk sikkerhed er afgørende.

Ved krydsstrømsfiltrering strømmer væsken ikke gennem filtermediet ("dead-end-filtrering"), men langs filtermediets overflade ("krydsstrømsfiltrering"). Et almindeligt eksempel på krydsstrømsfiltrering er omvendt osmose. Kun vandmolekyler passerer gennem membranen, som effektivt blokerer og fjerner andre partikler som salte, kemikalier og mikroorganismer.
Spildevandet er renset vand. Krydsstrømsfiltrering anvendes i vid udstrækning i mejeri-ultrafiltrering (f.eks. valleproteinseparation), biofarmaapplikationer og vandrensningsprocesser med store volumener, hvor kontinuerlig drift og minimal tilstopning er afgørende.

• Kagefiltrering anvendes ofte til vinfremstilling, saftklargøring og andre opgaver, der involverer et højt tørstofindhold.
  
  
• Dybdefiltrering understøtter trin som forfiltrering, pigmentfjernelse eller katalysatorgenvinding.
  
  
• Overfladefiltrering spiller en nøglerolle i flaskevand, kosmetik og steril medicinforarbejdning.
  
  
• Tværstrømsfiltrering er velegnet til bioteknologi, mejeriproduktion og vandbehandling, hvor et jævnt flow er vigtigt.

Hver metode giver forskellige fordele, uanset om det drejer sig om at fjerne partikler, klargøre væsker eller hjælpe med at skabe sterile væsker. Ved at vide, hvordan de arbejder, kan du matche den rigtige løsning til den rigtige proces.

Hos Atlas Copco arbejder vi med en lang række brancher for at levere pålidelige procesfiltreringsløsninger. Hvis du er på udkig efter den rigtige opsætning til din applikation, er vores eksperter klar til at hjælpe. Udforsk vores komplette portefølje for at finde den, der passer bedst til din proces.

Her er et par almindelige spørgsmål, vi hører om filtreringsmetoder, som er nyttige, hvis du sammenligner muligheder eller forfiner din proces.
 

• Hvad er forskellen på overfladefiltrering og dybdefiltrering?
  Ved overfladefiltrering fastholdes forurenende stoffer på filterets overflade, ligesom membraner. Med dybdefiltrering,
  opsamles partiklerne i hele filterets dybde, f.eks. i smelteblæste polypropylenfiltre.
  
  
  
• Hvad er forskellen mellem dead-end-filtrering og krydsstrømsfiltrering?
  Ved dead-end-filtrering (også kaldet direkte filtrering eller lukket filtrering) passerer væsken gennem filtermediet,
  Ved krydsfiltrering (også kaldet tangentialfiltrering) cirkuleres væsken langs filteret. Sidstnævnte anvendes typisk til meget tætte filtermedier som dem i omvendt osmose.
  
  
• Hvad er forskellen mellem et absolut-klassificeret filter og et nominelt-klassificeret filter?
  Et absolut-klassificeret filter er i stand til at fjerne alle partikler over en specificeret størrelse (typisk tilbageholdelsesrate: 99,98 %).
  Et nominelt-klassificeret filter er i stand til at fjerne et bestemt antal partikler, men ikke alle partikler (typisk tilbageholdelsesrate: 98 %).
  Den absolutte eller nominelle størrelse er altid angivet for en bestemt kontaminantstørrelse. Med andre ord kan et filterelement, der har en absolut-klassificeret filtreringseffektivitet på 5 µm, være nominelt-klassificeret på 1 µm.