Înțelegerea diferitelor tipuri de filtre de proces

De la filtrarea pastelor la prepararea cafelei, filtrarea este pretutindeni în viața noastră de zi cu zi.
Dar știați că multe produse de zi cu zi sunt supuse, de asemenea, mai multor etape de filtrare în timpul producției?
În acest articol, veți descoperi tipurile fundamentale de tehnici de filtrare, modul în care funcționează și unde sunt utilizate în filtrarea de proces.

Filtrarea de proces este utilizată pentru a elimina particulele, contaminanții sau alte substanțe nedorite din lichide sau gaze ca parte a procesului de producție. Ajută la separarea solidelor de lichide sau a vaporilor din fluxurile de gaze și asigură că produsul final îndeplinește standardele de calitate și siguranță. Această etapă este esențială în industrii precum alimentele și băuturile, produsele farmaceutice, cosmeticele, nutriția animalelor, produsele chimice și microelectronica. În aceste sectoare, filtrarea ajută la menținerea consecvenței, la respectarea cerințelor normative și la prelungirea duratei de depozitare a produselor.

Putem distinge patru metode fundamentale de filtrare, definite de obicei de modul în care sunt reținute particulele și de natura mediului filtrant.

Când un număr mare de particule sunt captate de mediul de filtrare, acestea formează un pat de particule. Odată creată această depunere de filtrare, devine mediul primar de filtrare și este crucial pentru obținerea unei filtrări eficiente. Pentru a forma acest strat de filtrare, se adaugă agenți de filtrare obișnuiți, cum ar fi pământul de diatomee sau cărbunele activ. În industria alimentară și a băuturilor, acest principiu este aplicat de obicei pentru clarificarea lichidelor coloidale, cum ar fi berea, vinul și sucurile. Acest tip de filtrare este utilizat și în zone precum rafinarea uleiului comestibil sau a zahărului, unde solidele grele trebuie eliminate eficient. 

Filtrarea în profunzime captează particulele pe întreaga adâncime a mediului filtrant, nu doar la suprafață. Filtrul constă de obicei din materiale fibroase, granulare sau sinterizate care sunt presate, înfășurate sau legate în alt mod într-un labirint de canale de curgere. Împreună, fibrele formează canale neregulate, rezultând o cale sinuoasă pentru particule. Datorită diferitelor mecanisme de retenție, filtrele de adâncime sunt capabile să capteze particule mult mai mici decât diametrul canalului în întreaga adâncime a matricei de filtrare. De exemplu, un filtru de adâncime de calitate sterilă pentru aer are o dimensiune medie a porilor de 8 µm, dar este capabil să rețină bacterii de 0,22 µm cu o eficiență de calitate sterilă.

Filtrele de profunzime sunt utilizate pe scară largă în filtrarea proceselor, de exemplu, pentru a îndepărta culorile, a recupera catalizatorii sau a separa particulele nedizolvate. În plus, datorită capacității mari de reținere a murdăriei, acestea sunt adesea utilizate ca etape de prefiltrare pentru a proteja filtrele cu membrană mai fine în aplicații sterile sau osmoză inversă. Acest tip de filtrare se găsește și în aplicațiile farmaceutice sau în procesele enzimatice în care solidele sunt ridicate și claritatea finală este importantă.

Strecurarea este cel mai recunoscut tip de filtrare care utilizează un efect de separare, numit și excludere a mărimii. Particulele mai mari decât orificiile din plasa filtrului vor fi captate la suprafață, în timp ce particulele mai mici trec prin ele. De aceea se numește și filtrare de suprafață. În gătitul de zi cu zi, pastele sunt scurse printr-o sită. În filtrarea de proces, filtrele cu membrană cu pori mici sunt un exemplu bun, deoarece pot reține bacteriile de pe suprafață. Acestea sunt adesea aplicate ca etapă finală de filtrare pentru a face lichidul steril. Acest lucru îl face util în special în industrii precum cosmeticele, îmbutelierea apei și produsele farmaceutice, unde claritatea și siguranța microbiologică sunt esențiale.

În filtrarea în flux transversal, lichidul nu curge prin mediul de filtrare ("filtrare la capătul mort"), ci de-a lungul suprafeței mediului de filtrare ("filtrare în flux transversal"). Un exemplu comun de filtrare în flux transversal este osmoza inversă. Numai moleculele de apă trec prin membrană, care blochează și elimină eficient alte particule, cum ar fi sărurile, substanțele chimice și microorganismele.
Efluentul este apă purificată. Filtrarea în flux încrucișat este aplicată pe scară largă în ultrafiltrarea produselor lactate (de exemplu, separarea proteinelor din zer), aplicațiile biofarmaceutice și procesele de purificare a apei cu volum mare, unde funcționarea continuă și înfundarea minimă sunt esențiale.

• Filtrarea în straturi este adesea aplicată în producția de vin, filtrarea sucurilor și alte sarcini care implică un conținut ridicat de solide.
  
  
• Filtrarea în profunzime susține etape precum prefiltrarea, îndepărtarea pigmenților sau recuperarea catalizatorilor.
  
  
• Filtrarea de suprafață joacă un rol cheie în procesarea apei îmbuteliate, a produselor cosmetice și a medicamentelor sterile.
  
  
• Filtrarea tangențială este adecvată pentru biotehnologie, producția de lactate și tratarea apei, unde debitul constant este important.

Fiecare metodă aduce avantaje diferite, fie că este vorba despre eliminarea particulelor, clarificarea lichidelor sau ajutarea la crearea de lichide sterile. Cunoașterea modului în care acestea funcționează ajută la alegerea soluției potrivite cu procesul potrivit.

La Atlas Copco, lucrăm cu o gamă largă de industrii pentru a oferi soluții de filtrare de proces de încredere. Dacă sunteți în căutarea configurației potrivite pentru aplicația dvs., experții noștri sunt aici pentru a vă ajuta. Explorați portofoliul nostru complet pentru a găsi cea mai bună soluție pentru procesul dumneavoastră.

Iată câteva întrebări frecvente pe care le auzim despre metodele de filtrare, utile dacă veți compara opțiunile sau definiți procesul.
 

• Care este diferența dintre filtrarea de suprafață și filtrarea în profunzime?
  În filtrarea de suprafață, contaminanții sunt reținuți pe suprafața filtrului, precum membranele. Cu filtrare în profunzime,
  particulele sunt colectate pe întreaga adâncime a filtrului, de exemplu, în filtre din polipropilenă suflate prin topire.
  
  
  
• Care este diferența dintre filtrarea frontală și filtrarea în flux transversal?
  În filtrarea finală (numită și filtrare directă sau filtrare cu capăt închis), fluidul trece prin mediul de filtrare,
  în timp ce pentru filtrarea în flux transversal (denumită și filtrare tangențială), lichidul circulă de-a lungul filtrului. Acesta din urmă este aplicat de obicei pentru medii de filtrare foarte dense, cum ar fi cele din osmoza inversă.
  
  
• Care este diferența dintre un Filtru cu grad de retenție absolut și un Filtru cu grad de retenție nominal
  Un filtru absolut este capabil să elimine toate particulele peste o dimensiune specificată (rata de retenție tipică: 99,98 %).
  Un filtru nominal este capabil să elimine un anumit număr de particule, dar nu toate particulele (rata tipică de retenție: 98 %).
  Dimensiunea absolută sau nominală este specificată întotdeauna pentru o anumită dimensiune a impurităților. Cu alte cuvinte, un element de filtrare care are o eficiență de filtrare nominală absolută la 5 µm poate fi nominal la 1 µm.