Понимание различных типов технологической фильтрации

От просеивания пасты до приготовления кофе - фильтрация повсюду в нашей повседневной жизни.
Но знаете ли вы, что многие повседневные продукты также проходят несколько этапов фильтрации в процессе производства?
В этой статье вы узнаете об основных типах технологий фильтрации, их принципах действия и областях их применения в промышленной фильтрации.

Технологическая фильтрация используется для удаления частиц, загрязняющих веществ или других нежелательных веществ из жидкостей или газов в рамках производственного процесса. Он помогает отделять твердые частицы от жидкостей или пары от газовых потоков и обеспечивает соответствие конечного продукта стандартам качества и безопасности. Этот этап важен в таких отраслях, как производство продуктов питания и напитков, фармацевтика, косметика, корма для животных, химикаты и микроэлектроника. В этих отраслях фильтрация помогает поддерживать стабильность, соответствовать нормативным требованиям и продлевать срок годности продукции.

Мы можем различать четыре основных метода фильтрации, которые обычно определяются способом удержания частиц и характером фильтрующего материала.

Когда большое количество частиц задерживается фильтрующим материалом, они образуют ложе частиц. Как только этот фильтрующий осадок образуется, он становится первичным фильтрующим материалом и имеет решающее значение для достижения эффективной фильтрации. Обычные фильтрующие средства, такие как диатомитовая земля или активированный уголь, добавляются для образования этого фильтрующего осадка. В пищевой промышленности этот принцип обычно применяется для осветления высококоллоидных жидкостей, таких как пиво, вино и соки. Этот тип фильтрации также используется в таких областях, как производство пищевого масла или рафинирование сахара, где необходимо эффективно удалять тяжелые твердые вещества. 

Глубинная фильтрация улавливает частицы на всей глубине фильтрующего материала, а не только на его поверхности. Фильтр обычно состоит из волокнистых, гранулированных или спеченных материалов, которые прессуют, наматывают или иным образом связывают в лабиринт потоковых каналов. Вместе волокна образуют неравномерные каналы, что приводит к извилистому пути для частиц. Благодаря различным механизмам удержания глубинные фильтры способны улавливать частицы гораздо меньше диаметра канала на всей глубине фильтрующей матрицы. Например, глубинный фильтр для воздуха стерильного качества имеет средний размер пор 8 мкм, но способен удерживать бактерии размером 0,22 мкм с эффективностью стерильного качества.

Глубинные фильтры широко применяются в технологической фильтрации, например, для удаления красителей, восстановления катализаторов или разделения нерастворенных частиц. Кроме того, благодаря высокой грязеотталкивающей способности они часто используются в качестве этапов предварительной фильтрации для защиты мелкодисперсных мембранных фильтров в стерильных условиях или при обратном осмосе. Этот тип фильтрации также применяется в фармацевтической промышленности или в ферментативных процессах, где твердые вещества имеют высокую степень чистоты.

Просеивание - это самый известный тип фильтрации, использующий эффект просеивания, также называемый исключением размера. Частицы, размер которых превышает размер отверстий в сетке фильтра, будут улавливаться на поверхности, в то время как мелкие частицы будут проходить через фильтр. Поэтому его также называют поверхностной фильтрацией. При ежедневном приготовлении мы процеживаем пасту с помощью сита, чтобы слить воду. Хорошим примером технологической фильтрации являются мембранные фильтры с мелкими порами, поскольку они могут удерживать бактерии на поверхности. Они часто применяются в качестве окончательного этапа фильтрации для получения стерильной жидкости. Это особенно полезно в таких отраслях, как косметическая промышленность, розлив воды и фармацевтическая промышленность, где прозрачность и микробиологическая безопасность имеют решающее значение.

При перекрестнопоточной фильтрации жидкость протекает не через фильтрующий материал («слепая фильтрация»), а вдоль поверхности фильтрующего материала («перекрестнопоточная фильтрация»). Распространенным примером перекрестнопоточной фильтрации является обратный осмос. Через мембрану проходят только молекулы воды, которые эффективно блокируют и удаляют другие частицы, такие как соли, химикаты и микроорганизмы.
Перекрестнопоточная фильтрация широко применяется в молочной ультрафильтрации (например, для разделения сывороточного белка), биофармацевтике и в процессах очистки воды больших объемов, где необходима непрерывная работа и минимальное засорение.

• Фильтрирующий пирог часто применяется при производстве вина, осветлении соков и других задачах, связанных с высоким содержанием твердых частиц.
  
  
• Глубинная фильтрация поддерживает такие этапы, как предварительная фильтрация, удаление пигментов или восстановление катализатора.
  
  
• Поверхностная фильтрация играет ключевую роль при обработке бутилированной воды, косметики и стерильных лекарств.
  
  
• Перекрестнопоточная фильтрация подходит для биотехнологий, молочного производства и очистки воды, где важен стабильный поток.

Каждая из этихсистем имеет свои преимущества, будь то удаление частиц, осветление жидкостей или создание стерильных жидкостей. Знание принципа их работы помогает подобрать правильное решение для правильного процесса.

Компания Atlas Copco сотрудничает с широким спектром отраслей промышленности, чтобы поставлять надежные технологические решения по фильтрации. Если вы ищете правильную установку для вашей области применения, наши эксперты готовы помочь. Ознакомьтесь с полным ассортиментом МЕТТЛЕР ТОЛЕДО, чтобы найти оптимальное решение для вашего процесса.

Вот несколько часто задаваемых вопросов о методах фильтрации, которые могут быть полезны при сравнении вариантов или оптимизации процесса.
 

• В чем разница между поверхностной и глубинной фильтрацией?
  При поверхностной фильтрации загрязняющие вещества удерживаются на поверхности фильтра, как и мембраны. С глубинной фильтрацией
  частицы собираются по всей глубине фильтра, например, в плавленных полипропиленовых фильтрах.
  
  
  
• В чем разница между фильтрацией на глухом конце и перекрестнопоточной фильтрацией?
  При глухой фильтрации (также называемой прямой фильтрацией или закрытой фильтрацией) жидкость проходит через фильтрующий материал,
  в то время как при перекрестнопоточной фильтрации (также называемой тангенциальной фильтрацией) жидкость циркулирует вдоль фильтра. Последнее обычно применяется для фильтрующих сред высокой плотности, таких как те, которые используются в обратном осмосе.
  
  
• В чем разница между абсолютным и номинальным фильтрами?
  Абсолютный фильтр способен удалять все частицы, превышающие указанный размер (типичный коэффициент задержки: 99,98 %).
  Номинальный фильтр способен удалять определенное количество частиц, но не все частицы (типичный коэффициент задержки: 98 %).
  Абсолютный или номинальный размер всегда указывается для определенного размера загрязнения. Другими словами, фильтрующий элемент, имеющий абсолютную номинальную эффективность фильтрации 5 мкм, может иметь номинальную эффективность 1 мкм.