Förstå olika typer av processfiltrering

Filtrering finns överallt i vårt dagliga liv, från pastasilning till kaffebryggning.
Men visste du att många vardagsprodukter också genomgår flera filtreringssteg under produktionen?
I den här artikeln kommer du att upptäcka de grundläggande typerna av filtreringstekniker, hur de fungerar och var de används inom processfiltrering.

Processfiltrering används för att avlägsna partiklar, föroreningar eller andra oönskade ämnen från vätskor eller gaser som en del av produktionsprocessen. Den hjälper till att separera fasta ämnen från vätskor eller ångor från gasströmmar och säkerställer att slutprodukten uppfyller kvalitets- och säkerhetsstandarder. Detta steg är viktigt inom branscher som livsmedel och dryck, läkemedel, kosmetika, djurfoder, kemikalier och mikroelektronik. I dessa sektorer bidrar filtrering till att upprätthålla konsekvens, uppfylla lagstadgade krav och förlänga produkternas hållbarhet.

Vi kan skilja mellan fyra grundläggande filtreringsmetoder, som vanligtvis definieras av hur partiklarna hålls kvar och typen av filtermedia.

När ett stort antal partiklar fångas upp av filtermediet bildar de en partikelbädd. När denna filterkaka har skapats blir den det primära filtermediet och är avgörande för att uppnå effektiv filtrering. Vanliga filterhjälpmedel som kiselgur eller aktivt kol tillsätts för att bilda denna filterkaka. Inom livsmedels- och dryckesindustrin används denna princip vanligtvis för att klara mycket kolloidala vätskor som öl, vin och juicer. Denna typ av filtrering används också inom områden som matolja eller sockerraffinering, där tunga fasta ämnen måste avlägsnas effektivt. 

Djupfiltrering fångar upp partiklar över hela filtermediets djup, inte bara på ytan. Filtret består vanligtvis av fibrösa, granulära eller sintrade material som pressas, lindas eller på annat sätt binds till en labyrint av flödeskanaler. Tillsammans bildar fibrerna oregelbundna kanaler, vilket resulterar i en slingrig väg för partiklarna. På grund av olika retentionsmekanismer kan djupfilter fånga upp partiklar som är mycket mindre än kanaldiametern inom hela filtermatrisens djup. Ett djupfilter av steril kvalitet för luft har till exempel en genomsnittlig porstorlek på 8 µm men kan hålla kvar bakterier på 0,22 µm med en effektivitet av steril kvalitet.

Djupfilter används i stor utsträckning inom processfiltrering, till exempel för att ta bort färger, återvinna katalysatorer eller separera olösta partiklar. Dessutom används de ofta som förfiltreringssteg för att skydda finare membranfilter i sterila tillämpningar eller omvänd osmos tack vare sin höga smutshållningskapacitet. Denna typ av filtrering finns även i läkemedelstillämpningar eller enzymprocesser där fasta ämnen är höga och slutlig klarhet är viktig.

Filtrering är den mest kända typen av filtrering som använder en sikteffekt, även kallad storleksuteslutning. Partiklar som är större än öppningarna i filternätet fångas upp vid ytan medan de mindre partiklarna passerar igenom. Därför kallas det även ytfiltrering. I den dagliga matlagningen silar vi pastan genom att använda en sil för att tömma ut vattnet. Inom processfiltrering är membranfilter med små porer ett bra exempel eftersom de kan hålla kvar bakterier på ytan. De används ofta som det sista filtreringssteget för att göra vätskan steril. Detta gör den särskilt användbar i branscher som kosmetika, vattenpåfyllare och läkemedel där klarhet och mikrobiologisk säkerhet är avgörande.

Vid korsflödesfiltrering flödar vätskan inte genom filtermediet ("dead-end-filtrering"), utan längs filtermediets yta ("korsflödesfiltrering"). Ett vanligt exempel på korsflödesfiltrering är omvänd osmos. Endast vattenmolekyler passerar genom membranet som effektivt blockerar och avlägsnar andra partiklar som salter, kemikalier och mikroorganismer.
Avloppsvattnet är renat vatten. Korsflödesfiltrering används i stor utsträckning inom ultrafiltrering av mejeriprodukter (t.ex. vassleproteinseparation), biofarmaceutiska tillämpningar och vattenreningsprocesser med hög volym där kontinuerlig drift och minimal igensättning är avgörande.

• Kakfiltrering används ofta vid vintillverkning, saftklarning och andra uppgifter som involverar hög torrhalt.
  
  
• Djupfiltrering stödjer steg som förfiltrering, pigmentborttagning eller katalysatoråtervinning.
  
  
• Ytfiltrering spelar en viktig roll vid bearbetning av flaskvatten, kosmetika och sterila läkemedel.
  
  
• Korsflödesfiltrering lämpar sig för bioteknik, mejeriproduktion och vattenbehandling, där ett jämnt flöde är viktigt.

Varjeventilationskåpa har olika fördelar, oavsett om det handlar om att avlägsna partiklar, klargöra vätskor eller hjälpa till att skapa sterila vätskor. Att veta hur de fungerar hjälper till att matcha rätt lösning med rätt process.

På Atlas Copco arbetar vi med en mängd olika branscher för att leverera tillförlitliga processfiltreringslösningar. Om du letar efter rätt konfiguration för din tillämpning finns våra experter här för att hjälpa dig. Utforska vår kompletta portfölj för att hitta den som passar bäst för din process.

Här är några vanliga frågor vi får om filtreringsmetoder, användbara om du jämför alternativ eller förfinar din process.
 

• Vad är skillnaden mellan ytfiltrering och djupfiltrering?
  Vid ytfiltrering hålls föroreningarna kvar på filtrets yta, precis som membran. Med djupfiltrering,
  partiklarna samlas upp över hela filtrets djup, till exempel i smältblåsta polypropylenfilter.
  
  
  
• Vad är skillnaden mellan dead-end-filtrering och cross-flow-filtrering?
  Vid dead-end-filtrering (även kallad direktfiltrering eller sluten filtrering) passerar vätskan genom filtermediet,
  vid korsflödesfiltrering (även kallad tangentialfiltrering) cirkuleras vätskan längs filtret. Det sistnämnda används vanligtvis för filtermedier med hög densitet, till exempel vid omvänd osmos.
  
  
• Vad är skillnaden mellan ett absolut och ett nominellt filter?
  Ett absolut klassat filter kan ta bort alla partiklar över en angiven storlek (typisk retentionsgrad: 99,98 %).
  Ett nominellt filter kan ta bort ett visst antal partiklar, men inte alla partiklar (typisk retentionsgrad: 98 %).
  Den absoluta eller nominella storleken anges alltid för en viss föroreningsstorlek. Med andra ord kan ett filterelement som har en absolut nominell filtreringseffektivitet på 5 µm vara nominellt klassificerat på 1 µm.