Κατανόηση των διαφορετικών τύπων φιλτραρίσματος διεργασίας

Από το φιλτράρισμα των ζυμαρικών μέχρι την παρασκευή του καφέ σας, το φιλτράρισμα είναι παντού στην καθημερινότητά μας.
Γνωρίζατε όμως ότι πολλά καθημερινά προϊόντα υποβάλλονται επίσης σε πολλαπλά στάδια φιλτραρίσματος κατά την παραγωγή τους;
Σε αυτό το άρθρο, θα ανακαλύψετε τους βασικούς τύπους τεχνικών φιλτραρίσματος, πώς λειτουργούν και πού χρησιμοποιούνται στη διήθηση διεργασιών.

Το φιλτράρισμα διεργασίας χρησιμοποιείται για την αφαίρεση σωματιδίων, ρύπων ή άλλων ανεπιθύμητων ουσιών από υγρά ή αέρια ως μέρος της διαδικασίας παραγωγής. Βοηθά στο διαχωρισμό στερεών από υγρά ή ατμών από ροές αερίων και διασφαλίζει ότι το τελικό προϊόν πληροί τα πρότυπα ποιότητας και ασφάλειας. Αυτό το βήμα είναι απαραίτητο σε βιομηχανίες όπως τα τρόφιμα και τα ποτά, τα φαρμακευτικά, τα καλλυντικά, η ζωοτροφή, τα χημικά και τα μικροηλεκτρονικά. Σε αυτούς τους τομείς, το φιλτράρισμα συμβάλλει στη διατήρηση της συνοχής, στην εκπλήρωση των ρυθμιστικών απαιτήσεων και στην παράταση της διάρκειας ζωής του προϊόντος.

Μπορούμε να διακρίνουμε τέσσερις θεμελιώδεις μεθόδους φιλτραρίσματος, οι οποίες συνήθως καθορίζονται από τον τρόπο διατήρησης των σωματιδίων και τη φύση των μέσων φιλτραρίσματος.

Όταν παγιδεύεται μεγάλος αριθμός σωματιδίων από το μέσο φιλτραρίσματος, σχηματίζουν ένα κρεβάτι σωματιδίων. Μόλις δημιουργηθεί αυτός ο κύκλος φίλτρου, γίνεται το κύριο μέσο φιλτραρίσματος και είναι κρίσιμο για την επίτευξη αποτελεσματικού φιλτραρίσματος. Για να σχηματιστεί αυτό το κέικ φίλτρου, προστίθενται κοινά βοηθήματα φιλτραρίσματος, όπως η γη διατομάδων ή ο ενεργός άνθρακας. Στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών, αυτή η αρχή εφαρμόζεται συνήθως για τη διασαφήνιση υγρών με υψηλή κολλοειδή μορφή, όπως η μπύρα, το κρασί και οι χυμοί. Αυτός ο τύπος φιλτραρίσματος χρησιμοποιείται επίσης σε τομείς όπως το βοτανικό λάδι ή η διύλιση ζάχαρης, όπου πρέπει να αφαιρούνται αποτελεσματικά τα βαριά στερεά. 

Το φιλτράρισμα σε βάθος συλλέγει σωματίδια σε όλο το βάθος του μέσου φιλτραρίσματος, όχι μόνο στην επιφάνεια. Το φίλτρο αποτελείται συνήθως από ινώδη, κοκκώδη ή πυροσυσσωματωμένα υλικά που συμπιέζονται, τυλίγονται ή συνδέονται με άλλο τρόπο σε έναν λαβύρινθο καναλιών ροής. Μαζί, οι ίνες σχηματίζουν ακανόνιστα κανάλια, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται μια ελικοειδής διαδρομή για τα σωματίδια. Λόγω των διαφορετικών μηχανισμών συγκράτησης, τα φίλτρα βάθους είναι ικανά να συλλέγουν σωματίδια πολύ μικρότερα από τη διάμετρο του καναλιού σε όλο το βάθος της μήτρας φίλτρου. Για παράδειγμα, ένα φίλτρο βάθους αποστειρωμένου τύπου για αέρα έχει μέσο μέγεθος πόρων 8 µm, αλλά είναι ικανό να συγκρατεί βακτήρια 0,22 µm με αποδοτικότητα αποστειρωμένου τύπου.

Τα φίλτρα βάθους εφαρμόζονται ευρέως στη διήθηση διεργασιών, για παράδειγμα, για την αφαίρεση χρωμάτων, την ανάκτηση καταλυτών ή το διαχωρισμό μη διαλυμένων σωματιδίων. Επιπλέον, χάρη στη μεγάλη ικανότητά τους να συγκρατούν ακαθαρσίες, χρησιμοποιούνται συχνά ως βήματα προδιήθησης για την προστασία λεπτότερων φίλτρων μεμβράνης σε αποστειρωμένες εφαρμογές ή αντίστροφη ώσμωση. Αυτός ο τύπος φιλτραρίσματος βρίσκεται επίσης σε φαρμακευτικές εφαρμογές ή διεργασίες ενζύμων όπου τα στερεά είναι υψηλά και η τελική διαύγεια είναι σημαντική.

Το φιλτράρισμα είναι ο πιο αναγνωρίσιμος τύπος φιλτραρίσματος που χρησιμοποιεί ένα φαινόμενο φιλτραρίσματος, που ονομάζεται επίσης αποκλεισμός μεγέθους. Τα σωματίδια μεγαλύτερα από τα ανοίγματα στο πλέγμα φίλτρου θα παγιδευτούν στην επιφάνεια, ενώ τα μικρότερα σωματίδια θα περάσουν. Γι' αυτό ονομάζεται και επιφανειακό φιλτράρισμα. Στο καθημερινό μαγείρεμα, τα ζυμαρικά φιλτράρονται χρησιμοποιώντας ένα σουρωτήρι για την αποστράγγιση του νερού. Στη διήθηση διεργασιών, τα φίλτρα μεμβράνης με μικρούς πόρους είναι ένα καλό παράδειγμα, καθώς μπορούν να συγκρατήσουν βακτήρια στην επιφάνεια. Συχνά εφαρμόζονται ως τελικό βήμα φιλτραρίσματος για να καταστήσουν το υγρό αποστειρωμένο. Αυτό το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο σε βιομηχανίες όπως τα καλλυντικά, η εμφιάλωση νερού και τα φαρμακευτικά προϊόντα, όπου η διαύγεια και η μικροβιολογική ασφάλεια είναι απαραίτητες.

Στη διήθηση διασταυρούμενης ροής, το υγρό δεν ρέει μέσω του μέσου φίλτρου ("διήθηση νεκρού άκρου"), αλλά παράλληλα με την επιφάνεια του μέσου φίλτρου ("διήθηση διασταυρούμενης ροής"). Ένα συνηθισμένο παράδειγμα διασταυρούμενης διήθησης είναι η αντίστροφη ώσμωση. Μόνο τα μόρια νερού περνούν μέσα από τη μεμβράνη, η οποία αποκλείει και απομακρύνει αποτελεσματικά άλλα σωματίδια, όπως άλατα, χημικά και μικροοργανισμούς.
Το απόνερο είναι κεκαθαρμένο νερό. Η διήθηση διασταυρούμενης ροής εφαρμόζεται ευρέως στην υπερδιήθηση γαλακτοκομικών προϊόντων (π.χ. διαχωρισμός πρωτεϊνών ορού γάλακτος), σε βιοφαρμακευτικές εφαρμογές και σε διαδικασίες καθαρισμού νερού μεγάλου όγκου όπου η συνεχής λειτουργία και η ελάχιστη απόφραξη είναι απαραίτητες.

• Το φιλτράρισμα κέικ εφαρμόζεται συχνά στην οινοποιία, στη διασαφήνιση χυμών και σε άλλες εργασίες που περιλαμβάνουν υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά.
  
  
• Το βαθύ φιλτράρισμα υποστηρίζει βήματα όπως το προφιλτράρισμα, η αφαίρεση χρωστικών ή η ανάκτηση καταλύτη.
  
  
• Το επιφανειακό φιλτράρισμα παίζει βασικό ρόλο στην επεξεργασία εμφιαλωμένου νερού, καλλυντικών και αποστειρωμένων φαρμάκων.
  
  
• Το φιλτράρισμα διασταυρούμενης ροής είναι κατάλληλο για τη βιοτεχνολογία, την παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων και την επεξεργασία νερού, όπου η σταθερή ροή είναι σημαντική.

Κάθε κουκούλαφέρνει ένα διαφορετικό πλεονέκτημα, είτε πρόκειται για την αφαίρεση σωματιδίων, τη διασαφήνιση υγρών είτε τη δημιουργία αποστειρωμένων υγρών. Η γνώση του τρόπου λειτουργίας τους βοηθά στην αντιστοίχιση της σωστής λύσης με τη σωστή διαδικασία.

Στην Atlas Copco, συνεργαζόμαστε με ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών για να παρέχουμε αξιόπιστες λύσεις φιλτραρίσματος διεργασιών. Εάν αναζητάτε τη σωστή ρύθμιση για την εφαρμογή σας, οι ειδικοί μας είναι εδώ για να σας βοηθήσουν. Εξερευνήστε το πλήρες χαρτοφυλάκιο προϊόντων μας για να βρείτε το ιδανικό προϊόν για τη διαδικασία σας.

Ακολουθούν μερικές συχνές ερωτήσεις που ακούγονται για τις μεθόδους φιλτραρίσματος, χρήσιμες εάν συγκρίνετε επιλογές ή βελτιώνετε τη διεργασία σας.
 

• Ποια είναι η διαφορά μεταξύ επιφανειακής και βαθιάς διήθησης;
  Στο επιφανειακό φιλτράρισμα, οι ρύποι συγκρατούνται στην επιφάνεια του φίλτρου, όπως οι μεμβράνες. Με βαθύ φιλτράρισμα,
  τα σωματίδια συλλέγονται σε όλο το βάθος του φίλτρου, π.χ. σε φίλτρα πολυπροπυλενίου τήξης.
  
  
  
• Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του φιλτραρίσματος νεκρού άκρου και του φιλτραρίσματος διασταυρούμενης ροής;
  Στο νεκρό άκρο φιλτραρίσματος (ονομάζεται επίσης άμεσο φιλτράρισμα ή κλειστό άκρο φιλτραρίσματος), το υγρό περνά μέσα από το μέσο φιλτραρίσματος,
  ενώ για το διασταυρούμενο φιλτράρισμα (ονομάζεται επίσης εφαπτομενικό φιλτράρισμα), το υγρό κυκλοφορεί κατά μήκος του φίλτρου. Το τελευταίο εφαρμόζεται συνήθως για πολύ πυκνά μέσα φιλτραρίσματος, όπως αυτά σε αντίστροφη ώσμωση.
  
  
• Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός φίλτρου απόλυτης ονομαστικής ισχύος και ενός φίλτρου ονομαστικής ισχύος;
  Ένα απόλυτο ονομαστικό φίλτρο είναι ικανό να απομακρύνει όλα τα σωματίδια πάνω από ένα καθορισμένο μέγεθος (τυπικός ρυθμός κατακράτησης: 99,98 %).
  Ένα ονομαστικό φίλτρο είναι ικανό να απομακρύνει έναν ορισμένο αριθμό σωματιδίων, αλλά όχι όλα τα σωματίδια (τυπικός ρυθμός κατακράτησης: 98 %).
  Το απόλυτο ή το ονομαστικό μέγεθος καθορίζεται πάντα για ένα συγκεκριμένο μέγεθος ρύπανσης. Με άλλα λόγια, ένα στοιχείο φίλτρου που έχει απόλυτη ονομαστική απόδοση φιλτραρίσματος στα 5 µm μπορεί να είναι ονομαστικά ονομαστικό στα 1 µm.