ИТС 44-2017 Производство продуктов питания

     2.1.3.4.3 Описание технологического процесса, способов. Применяемое оборудование

Фильтрование осуществляется под действием разности давлений перед фильтрующей перегородкой и после нее или в поле центробежных сил.

При разделении неоднородных систем фильтрованием существует необходимость выбора фильтра или фильтрующей центрифуги, фильтровальной перегородки, режима фильтрования [3].

В качестве фильтрующих материалов применяют зернистые материалы - различные ткани, сетки, пористые полимерные материалы, керамику и т.д.

При разделении суспензий в зависимости от вида фильтровальной перегородки и свойств самой суспензии фильтрование может происходить с образованием осадка на поверхности перегородки, с закупориванием пор фильтрующей перегородки и с тем и другим явлениями одновременно (промежуточный вид фильтрования).

Фильтрование с образованием осадка на поверхности возможен, когда диаметр твердых частиц больше диаметра пор перегородки. Этот способ осуществим при концентрации твердой фазы суспензии более 1 мас.%.

Фильтрование с закупориванием пор происходит, когда твердые частицы проникают в поры фильтровальной перегородки. Закупоривание пор твердыми частицами наблюдается уже в начальный период процесса фильтрования, что снижает производительность фильтра.

Промежуточный вид фильтрования возможен в случае одновременного закупоривания пор фильтровальной перегородки и с образованием осадка на поверхности фильтровальной перегородки.

Для повышения скорости фильтрования при разделении суспензий вводят фильтровальные вспомогательные вещества (фильтрующие материалы), препятствующие закупориванию пор фильтровальной перегородки. Слой вспомогательного вещества наносят на фильтровальную перегородку перед фильтрованием суспензии. В качестве вспомогательных веществ используют активированный уголь, перлит, кизельгур и др. материалы.

Движущая сила процесса фильтрования - разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки либо центробежная сила. Разность давлений можно получить разными способами: созданием избыточного давления над фильтровальной перегородкой либо подсоединением пространства под фильтровальной перегородкой к вакуумной линии. В этих случаях фильтрование происходит при постоянном перепаде давлений и скорость процесса прямо пропорциональна разности давлений и обратно пропорциональна сопротивлению осадка.

Процесс фильтрования можно разделить на три периода: образование осадка, его уплотнение и отжим.

По принципу действия фильтровальное оборудование делится на оборудование, работающее при постоянном перепаде давления либо при постоянной скорости фильтрования; по способу создания перепада давления на фильтровальной перегородке - на работающее под вакуумом либо под избыточным давлением; в зависимости от организации процесса - на оборудование непрерывного и периодического действия.

Избыточное давление может создаваться силами давления или центробежной силой. В зависимости от способа создания перепада давления фильтровальное оборудование может быть разделено на фильтры и центрифуги.

В фильтрах периодического действия осадок удаляется после прекращения процесса фильтрования, в фильтрах непрерывного действия - по мере необходимости без остановки процесса.

Эта процедура может осуществляться либо с помощью фильтрации под давлением, то есть повышенное давление со стороны сырья, либо с помощью вакуумной фильтрации, то есть пониженное давление со стороны фильтрата.

Фильтрация может осуществляться на различных видах фильтров: фильтр-пресс, барабанный вращающийся фильтр, листовой (пластинчатый) фильтр.

Фильтр-пресс состоит из пластин и рамок, расположенных попеременно и на направляющих. Полая рамка отделяется от пластины фильтровальной тканью. Суспензия нагнетается через проход в каждой рамке, и фильтрат проходит через ткань и собирается в канавках, находящихся на поверхностях пластин и выводится из аппарата через выпускной канал, расположенный в основании каждой пластины. Фильтр работает под давлением от 250 до 800 кПа. Фильтр-пресс работает периодически; оптимальное время цикла зависит от сопротивления, оказываемого осадком на фильтре, от времени, затрачиваемого на разборку и сборку пресса. Иногда для ускорения фильтрации в качестве намывных слоев или загрузки корпуса применяются вспомогательные фильтрующие материалы, такие как перлит или кизельгур. Специальным типом фильтр-пресса является мембранный фильтр. Мембрана устанавливается на пластину, которая может подвергаться давлению воздуха или воды. Благодаря более высокому давлению (до 20 бар), отделяется больше жидкости, в результате чего образуется более сухой осадок на поверхности фильтра.

Вакуумные фильтры, как правило, работают непрерывно. Жидкость всасывается через пластину фильтра или фильтровальную ткань, при этом твердые включения оседают на ткани. Как правило, оборудование работает при атмосферном давлении, поэтому разница давлений над и под фильтровальным материалом, ограничивается 100 кПа. Двумя распространенными типами вакуумного фильтра является барабанный вращающийся фильтр и вращающийся вакуумный дисковый фильтр.

Барабанный вращающийся фильтр состоит из медленно вращающегося цилиндра, разделенного на два или более продольных отсека, которые накрыты фильтровальной тканью. При вращении нижняя часть барабана погружается в фильтруемую жидкость. В это время в нижнем отсеке создается пониженное давление. Фильтрат проходит через фильтровальную ткань погруженного отсека. Когда отсек поднимается над поверхностью жидкости, с осадка на фильтре отсасывается жидкость, и он промывается и осушается. При дальнейшем вращении в отсек подают воздух с повышенным давлением, что приводит к отделению осадка от фильтровальной ткани, окончательное удаление твердой фазы производится с помощью грязесъемника. После этого отсек снова погружается в жидкость и цикл повторяется.

Вращающиеся вакуумные дисковые фильтры состоят из ряда вертикальных дисков, которые медленно вращаются в ванне с жидкостью. Принцип их действия аналогичен работе барабанных фильтров. Каждый диск разделен на сегменты, в каждом сегменте имеется выход к центральному валу. Диски оснащены скребками, благодаря этому твердый осадок непрерывно устраняется.

В листовых (пластинчатых) фильтрах фильтрующими элементами служат вертикально расположенные пластины, собранные на одном коллекторе. Имеются несколько конструкций таких фильтров. Фильтровальные пластины всегда расположены вертикально, а корпусы могут быть горизонтальные (горизонтальные фильтры) и вертикальные (вертикальные фильтры). На фильтровальные пластины предварительно намывается дренажный слой путем циркуляции смеси масла с фильтруемым осадком.

По мере накопления осадка давление на фильтре увеличивается, снижается производительность. Герметичные фильтры, как правило, работают попеременно: один чистится, другой фильтрует. При очистке фильтра необходимо предварительно слить из него масло, затем осадок продувают паром или сжатым воздухом.