Razumijevanje različitih vrsta procesne filtracije

Od procjeđivanja tjestenine do pripreme kave, filtracija je posvuda u našem svakodnevnom životu.
No jeste li znali da se mnogi svakodnevni proizvodi tijekom proizvodnje podvrgavaju i višestrukim fazama filtracije?
U ovom ćete članku otkriti osnovne vrste tehnika filtracije, kako one funkcioniraju i gdje se upotrebljavaju u procesnoj filtraciji.

Procesna filtracija upotrebljava se za uklanjanje čestica, onečišćivača ili drugih neželjenih tvari iz tekućina ili plinova kao dio proizvodnog procesa. Pomaže odvojiti krute tvari od tekućina ili para iz strujanja plina i osigurava da konačni proizvod ispunjava standarde kvalitete i sigurnosti. Ovaj je korak neophodan u industrijama kao što su hrana i piće, farmacija, kozmetika, prehrana životinja, kemikalije i mikroelektronika. U tim sektorima filtracija pomaže u održavanju dosljednosti, ispunjavanju regulatornih zahtjeva i produljenju roka trajanja proizvoda.

Možemo razlikovati četiri temeljne metode filtracije, koje se obično definiraju načinom zadržavanja čestica i prirodom medija za filtriranje.

Kada medij za filtriranje zarobi velik broj čestica, one stvaraju krevet čestica. Nakon što se ovaj filterski kolač stvori, postaje primarni filterski medij i ključan je za postizanje učinkovite filtracije. Uobičajena pomoćna sredstva za filtriranje kao što su dijatomejska zemlja ili aktivni ugljen dodaju se kako bi se stvorio ovaj filterski kolač. U industriji hrane i pića ovaj se princip obično primjenjuje za razjašnjavanje visoko koloidnih tekućina kao što su pivo, vino i sokovi. Ova vrsta filtracije upotrebljava se i u područjima kao što su jestivo ulje ili rafiniranje šećera, gdje je potrebno učinkovito uklanjanje teških krutih tvari. 

Dubinska filtracija hvata čestice cijelom dubinom medija filtera, ne samo na površini. Filtar se obično sastoji od vlaknastih, granuliranih ili sinteriranih materijala koji su pritisnuti, namotani ili na drugi način vezani u labirint protočnih kanala. Zajedno vlakna stvaraju nepravilne kanale, što rezultira zavojitim putom za čestice. Zbog različitih mehanizama zadržavanja, dubinski filteri mogu uhvatiti čestice znatno manje od promjera kanala unutar cijele dubine matrice filtera. Primjerice, dubinski filtar sterilne kvalitete za zrak ima prosječnu veličinu pora od 8 µm, ali može zadržati bakterije veličine 0,22 µm uz učinkovitost sterilne kvalitete.

Dubinski filteri naširoko se primjenjuju u procesnoj filtraciji, na primjer, za uklanjanje boja, oporavak katalizatora ili odvajanje neotopljenih čestica. Osim toga, zahvaljujući velikom kapacitetu zadržavanja prljavštine, često se upotrebljavaju kao predfiltracijski koraci za zaštitu finih membranskih filtara u sterilnim primjenama ili reverznoj osmozi. Ova vrsta filtracije također se nalazi u farmaceutskim primjenama ili enzimskim procesima u kojima su krute tvari visoke i konačna čistoća je važna.

Prosijavanje je najprepoznatljivija vrsta filtracije koja koristi efekt prosijavanja, koji se naziva i izuzimanje veličine. Čestice veće od otvora u mrežici filtra zahvatit će se na površini, dok će manje čestice proći kroz nju. Zbog toga se naziva i površinska filtracija. U svakodnevnom kuhanju tjesteninu procijedimo pomoću cjedila kako bismo ispustili vodu. U procesnoj filtraciji membranski filtri s malim porama dobar su primjer jer mogu zadržavati bakterije na površini. Često se primjenjuju kao završni korak filtracije kako bi tekućina bila sterilna. To ga čini osobito korisnim u industrijama kao što su kozmetika, punjenje vode u boce i farmacija gdje su jasnoća i mikrobiološka sigurnost ključne.

Kod protusmjerne filtracije tekućina ne teče kroz medij za filtriranje ("slijepa filtracija"), već uz površinu medija za filtriranje ("protusmjerna filtracija"). Uobičajeni primjer unakrsne filtracije je obrnuta osmoza. Samo molekule vode prolaze kroz membranu koja učinkovito blokira i uklanja druge čestice kao što su soli, kemikalije i mikroorganizmi.
Efluent je pročišćena voda. Filtracija protusmjernog protoka široko se primjenjuje u ultrafiltraciji mliječnih proizvoda (npr. razdvajanje proteina sirutke), biofarmaceutskim primjenama i procesima pročišćavanja vode velikog volumena gdje je neophodan kontinuirani rad i minimalno začepljenje.

• Kolač filtracija često se primjenjuje u proizvodnji vina, pročišćavanju sokova i drugim zadacima koji uključuju visok udio krutih tvari.
  
  
• Dubinska filtracija podržava korake kao što su predfiltracija, uklanjanje pigmenta ili oporavak katalizatora.
  
  
• Površinska filtracija igra ključnu ulogu kod punjenja vode u boce, kozmetičkih proizvoda i sterilnih lijekova.
  
  
• Protusmjerna filtracija prikladna je za biotehnologiju, proizvodnju mliječnih proizvoda i obradu vode, gdje je važan stabilan protok.

Svakametoda donosi različite prednosti, bilo da je riječ o uklanjanju čestica, pročišćavanju tekućina ili pomoći u stvaranju sterilnih tekućina. Znanje o njihovom načinu rada pomaže u usklađivanju odgovarajućeg rješenja s odgovarajućim procesom.

U tvrtki Atlas Copco surađujemo sa širokim rasponom industrija kako bismo isporučili pouzdana rješenja za procesnu filtraciju. Ako tražite pravu konfiguraciju za svoju primjenu, naši su stručnjaci tu da vam pomognu. Istražite naš cjelokupni asortiman kako biste pronašli onaj koji najbolje odgovara vašem procesu.

Evo nekoliko uobičajenih pitanja koja čujemo o metodama filtracije, korisnih ako uspoređujete opcije ili usavršavate svoj proces.
 

• Koja je razlika između površinske i dubinske filtracije?
  U površinskoj filtraciji onečišćivači se zadržavaju na površini filtera, poput membrana. Kod dubinske filtracije,
  čestice se sakupljaju preko cijele dubine filtra, primjerice u polipropilenskim filtrima puhanim taljenjem.
  
  
  
• Koja je razlika između filtracije s slijepim krajem i protusmjerne filtracije?
  U filtraciji s slijepim krajem (također poznatoj kao izravna filtracija ili filtracija na zatvorenom kraju), tekućina prolazi kroz medij filtera,
  dok za protusmjernu filtraciju (također poznatu kao tangencijalna filtracija) tekućina cirkulira uz filter. Potonji se obično primjenjuje za vrlo guste medije za filtriranje, kao što su oni u reverznoj osmozi.
  
  
• Koja je razlika između apsolutnog i nominalnog filtera?
  Apsolutni filter može ukloniti sve čestice veće od određene veličine (tipična stopa zadržavanja: 99,98 %).
  Nazivni filter može ukloniti određeni broj čestica, ali ne sve čestice (tipična stopa zadržavanja: 98 %).
  Apsolutna ili nominalna veličina uvijek je navedena za određenu veličinu onečišćenja. Drugim riječima, filterski element koji ima apsolutnu nazivnu učinkovitost filtracije od 5 µm može imati nazivnu vrijednost od 1 µm.