Тестове фільтрування для підбору фільтрів
Як правило, виробники фільтрів мають готові рамкові рішення для стандартних продуктів (пиво, вода, фармацевтичні препарати, живильні середовища, гази тощо), основані на накопленому досвіді та статистиці. Але якщо у вас нестандартний або новий продукт, тоді підібрати коректний матеріал без проведення тестової фільтрації настільного масштабу не представляється можливим.
Крім того, продукти одного типу у різних виробників відрізняються за вмістом і розподілом розміру часток. Відповідно, схеми та фільтраційна площа для таких продуктів будуть різними. Візьмемо для прикладу бактеріо-віддільну фільтрацію продукту з фінішним мембранним фільтром 0,45 мкм, в якому 65% часток розміром більше 3 мкм, 25% часток розміром 2,9…1 мкм і 10% часток 0,9…0,45 мкм. Розглянемо кілька можливих рішень для фільтрації такого продукту:
1. Одноступенева фільтрація продукту через мембранний фільтр 0,45 мкм. Ця система буде працювати, але має цілий ряд недоліків як технологічних, так і економічних:
- Дуже короткий термін служби фільтра та необхідність частих замін, що призводить до витрат на обслуговування, стерилізацію фільтра та лінії, втрати часу робочого процесу.
- Необхідність частих покупок дорогих мембранних фільтрів та використання більшої фільтраційної площі (більшої кількості фільтрів) для забезпечення заданої продуктивності фільтрів.
2. Двоступенева фільтрація продукту через глибокий фільтр з рейтингом 1,2 мкм і подальшим мембранним фільтром 0,45 мкм. Розглянемо переваги та недоліки:
- Збільшення терміну служби мембранного фільтра в 7-8 разів завдяки попередньому фільтру.
- Зниження витрат на придбання дорогих мембранних фільтрів.
- Збільшення часу безперервної фільтрації та зменшення частоти заміни фільтрів і зупинок виробництва.
- Можливість регенерації (промивання) глибокого попереднього фільтра, тобто продовження терміну його експлуатації.
- Вартість глибоких фільтрів значно нижча за мембранні.
- Недоліком цієї схеми є збільшення обсягу незабірного залишку у фільтрах (втрата продукту), але це стосується випадків, коли одиниця обсягу продукту має дуже високу вартість.
3. Триступенева фільтрація через каскад фільтрів: глибокий 3 мкм, 1,2 мкм глибокий, 0,45 мембранний фільтр. Переваги та недоліки:
- Збільшення пропускної здатності фільтраційної системи за рахунок фракційного відділення часток і розподілу навантаження на фільтри.
- Збільшення кількості ефективних регенерацій глибоких фільтрів завдяки щадному режиму фільтрації – рідше потрібно змінювати та купувати фільтри.
- Збільшення терміну служби мембранного фільтра в 7-8 разів завдяки попередньому фільтру.
- Зниження витрат на купівлю дорогих мембранних фільтрів.
- Збільшення часу безперервної фільтрації та зменшення частоти замін фільтрів і зупинок виробництва.
- Вартість глибоких фільтрів значно нижча за мембранні.
- Собівартість фільтрації одиниці обсягу продукту є найнижчою з трьох запропонованих рішень.
- Недоліком цієї схеми є збільшення обсягу незабірного залишку у фільтрах (втрата продукту), але це стосується випадків, коли одиниця обсягу продукту має дуже високу вартість.
Отже, з прикладу ми бачимо, що від правильного підбору рейтингу фільтрів, їх площі та режиму експлуатації, залежно від розподілу розміру відокремлюваних часток, залежить вартість фільтрації літра продукту. Хочемо підкреслити не вартість фільтрів, а вартість фільтрації літра продукту.
Тепер ми прийшли до того, що для правильного побудови фільтраційної системи або оптимізації існуючої, необхідно знати розподіл за розміром відокремлюваних часток. Відповідь на це питання ми можемо отримати лише провівши ряд тестових фільтрацій у настільному масштабі з подальшим масштабуванням на виробництво.
