Razumevanje različnih vrst procesne filtracije

Od odcejanja testenin do priprave kave - filtracija je povsod v našem vsakdanjem življenju.
Ali ste vedeli, da številni izdelki za vsakdanjo uporabo med proizvodnjo prehajajo tudi skozi več stopenj filtracije?
V tem članku boste odkrili osnovne vrste tehnik filtriranja, kako delujejo in kje se uporabljajo pri procesni filtraciji.

Procesno filtriranje se uporablja za odstranjevanje delcev, onesnaževalcev ali drugih neželenih snovi iz tekočin ali plinov kot del proizvodnega postopka. Pomaga ločiti trdne snovi od tekočin ali hlapov iz plinskih tokov ter zagotavlja, da končni izdelek izpolnjuje standarde kakovosti in varnosti. Ta korak je ključnega pomena v industrijah, kot so hrana in pijača, farmacija, kozmetika, prehrana živali, kemikalije in mikroelektronika. V teh panogah filtracija pomaga ohranjati doslednost, izpolnjevati zakonske zahteve in podaljšati rok uporabnosti izdelkov.

Razlikujemo med štirimi osnovnimi metodami filtriranja, ki jih običajno določata način zadrževanja delcev in narava filtrirnega medija.

Ko filtrirni medij ujame veliko število delcev, tvorijo plast delcev. Ko je ta filtrirna pogač ustvarjena, postane primarni filtrirni medij in je ključnega pomena za doseganje učinkovite filtracije. Običajni filtrirni pripomočki, kot so diatomejska zemlja ali aktivno oglje, se dodajo v to filtrirno pogačo. V živilski industriji se to načelo običajno uporablja za razjasnitev visoko koloidnih tekočin, kot so pivo, vino in sokovi. Ta vrsta filtracije se uporablja tudi na področjih, kot so rafiniranje jedilnega olja ali sladkorja, kjer je treba učinkovito odstraniti težke trdne snovi. 

Globinska filtracija ujame delce po celotni globini filtrirnega medija, ne samo na površini. Filter je običajno sestavljen iz vlaknastih, zrnatih ali sintranih materialov, ki so stisnjeni, zviti ali drugače vezani v labirint pretočnih kanalov. Vlakna skupaj tvorijo neenakomerne kanale, zaradi česar delci prehajajo po naviti poti. Globinski filtri lahko zaradi različnih mehanizmov zadrževanja ujamejo delce, ki so veliko manjši od premera kanala v celotni globini filtrske matrice. Na primer, filter za globino zraka sterilne kakovosti ima povprečno velikost por 8 µm, vendar lahko zadrži bakterije velikosti 0,22 µm z učinkovitostjo sterilne kakovosti.

Globinski filtri se pogosto uporabljajo v procesni filtraciji, na primer za odstranjevanje barv, pridobivanje katalizatorjev ali ločevanje neraztopljenih delcev. Poleg tega se zaradi velike zmogljivosti zadrževanja umazanije pogosto uporabljajo kot predfiltracijski koraki za zaščito finih membranskih filtrov pri sterilnih aplikacijah ali reverzni osmozi. To vrsto filtracije najdemo tudi v farmacevtskih aplikacijah ali encimskih postopkih, kjer so trdne snovi visoke in je pomembna končna jasnost.

Presejanje je najbolj prepoznavna vrsta filtriranja, ki uporablja učinek presejanja, imenovan tudi izključitev velikosti. Delci, ki so večji od odprtin v mrežici filtra, bodo ujeti na površini, manjši delci pa bodo prehajali skozinjo. Zato se imenuje tudi površinska filtracija. Pri vsakodnevnem kuhanju testenine precedimo s cedilnikom, da odcedimo vodo. Pri procesni filtraciji so membranski filtri z majhnimi porami dober primer, saj lahko zadržijo bakterije na površini. Pogosto se uporabljajo kot končni korak filtracije, da se tekočina razvrsti kot sterilna. Zaradi tega je še posebej uporabna v industrijah, kot so kozmetika, stekleničenje vode in farmacevtska industrija, kjer sta jasnost in mikrobiološka varnost ključnega pomena.

Pri filtraciji s prečnim tokom tekočina ne teče skozi filtrirni medij (»slepa filtracija«), temveč ob površini filtrirnega medija (»navzkrižna filtracija«). Pogost primer prečne filtracije je reverzna osmoza. Skozi membrano prehajajo samo molekule vode, ki učinkovito blokirajo in odstranjujejo druge delce, kot so soli, kemikalije in mikroorganizmi.
Odpadna voda je prečiščena voda. Filtracija prečnega toka se pogosto uporablja pri ultrafiltraciji mlečnih izdelkov (npr. ločevanju sirotkinih beljakovin), biofarmacevtskih aplikacijah in postopkih prečiščevanja velike količine vode, kjer sta ključnega pomena neprekinjeno delovanje in minimalna zamašitev.

• Filtracija pogače se pogosto uporablja pri proizvodnji vina, razjasnjevanju sokov in drugih nalogah, ki vključujejo visoko vsebnost trdnih snovi.
  
  
• Globinska filtracija podpira korake, kot so predfiltracija, odstranjevanje pigmentov ali pridobivanje katalizatorja.
  
  
• Površinska filtracija igra ključno vlogo pri obdelavi ustekleničene vode, kozmetike in sterilnih zdravil.
  
  
• Filtracija prečnega toka je primerna za biotehnologijo, proizvodnjo mlečnih izdelkov in obdelavo vode, kjer je pomemben stalen pretok.

Vsakametoda prinaša različne prednosti, ne glede na to, ali gre za odstranjevanje delcev, razjasnitev tekočin ali pomoč pri ustvarjanju sterilnih tekočin. Če veste, kako delujejo, lahko ustrezno rešitev uskladite s pravilnim postopkom.

V podjetju Atlas Copco sodelujemo s širokim razponom industrij, da bi zagotovili zanesljive rešitve za procesno filtracijo. Če iščete pravo rešitev za svojo uporabo, so vam naši strokovnjaki na voljo za pomoč. Raziščite naš celoten portfelj in poiščite najboljšo rešitev za svoj postopek.

Tukaj je nekaj pogostih vprašanj o metodah filtriranja, ki so uporabna, če primerjate možnosti ali izpopolnjujete svoj postopek.
 

• Kakšna je razlika med površinsko in globinsko filtracijo?
  Pri površinski filtraciji se nečistoče zadržijo na površini filtra, kot so membrane. Z globinskim filtriranjem
  se delci zbirajo po celotni globini filtra, na primer v taljenih polipropilenskih filtrih.
  
  
  
• Kakšna je razlika med filtracijo s končnim tokom in filtracijo s prečnim pretokom?
  Pri filtraciji s končnim tokom (imenovani tudi neposredna filtracija ali filtracija z zaprtim koncem) tekočina prehaja skozi filtrirni medij,
  medtem ko pri filtraciji s prečnim tokom (imenovani tudi tangencialna filtracija) tekočina kroži ob filtru. Slednje se običajno uporablja za zelo goste filtrirne medije, kot so tiste v reverzni osmozi.
  
  
• Kakšna je razlika med filtrom z absolutno vrednostjo in filtrom z nominalno vrednostjo?
  Filter z absolutno vrednostjo lahko odstrani vse delce nad določeno velikostjo (običajna stopnja zadrževanja: 99,98 %).
  Filter z nominalno vrednostjo lahko odstrani določeno število delcev, vendar ne vseh delcev (običajna stopnja zadrževanja: 98 %).
  Absolutna ali nominalna velikost je vedno navedena za določeno velikost nečistoče. Z drugimi besedami, filtrirni element, ki ima absolutno ocenjeno učinkovitost filtriranja pri 5 µm, je lahko nazivno ocenjen pri 1 µm.