Фильтры

ТЕМА 2: ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Фильтры и фильтр-прессы используются для отделения из молока и молочных продуктов механических примесей, осадка или отдельных компонентов. Мембранные фильтровальные аппараты предназначены для разделения молока и молочных продуктов на фильтрат и концентрат. Механические фильтры бывают открытые и закрытые. Открытые предназначены для фильтрации через фильтровальные перегородки под атмосферным давлением, а закрытые – под избыточным давлением. Открытые почти не применяются.

По конструктивным признакам различают: пластинчатые, дисковые, цилиндрические и фильтр-прессы.

По способу очистки (регенерации) бывают: с ручной очисткой и безразборные.

По сроку службы фильтровального элемента: одно- и многоразовые.

ПЛАСТИНЧАТЫЕ ФИЛЬТРЫ

Они представляют собой пакет рамок с сеткой, на которой расположена фильтровальная ткань. Такие фильтры как правило двухсекционные. Когда одну секцию регенерируют, то другая в работе.

ДИСКОВЫЕ ФИЛЬТРЫ

Они представляют собой пакет фильтрующих дисков, закреплённых в корпусе.

1 - стальной корпус;

2 - фильтрующие диски;

3 - фильтровальные вставки или перегородки;

4 - внутренняя труба с отверстиями для отвода отфильтрованного молока;

5 - патрубок отвода отфильтрованного молока;

6 - патрубок подвода молока на очистку.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ

1 - корпус;

2 - перфорированные цилиндрические вставки, на которые натянута фильтровальная ткань;

3 - патрубок подачи молока на очистку;

4 -патрубок отвода очищенного молока;

5 - кран для выпуска воздуха.

ДВУХСЕКЦИОННЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

1 - корпус

2 - цилиндрическая сетчатая фильтровальная вставка

3 - трёходовый кран

4 - гайка

Ручка трёхходового крана всегда направлена в сторону закрытого патрубка. При помощи трёхходовых кранов 3 в работу подключается одна секция, а другая регенерируется.

ФИЛЬТР-ПРЕССЫ

Они представляют собой пакет из рам и плит, стянутых винтовым или гидравлическим зажимом. Фильтр-прессы работают при давлениях до 3-4 атм. и эффективность их фильтрации выше, чем у пластинчатых. Плиты и рамы имеют каналы подвода и отвода продукта. Плиты имеют рифлёные поверхности, покрытые фильтровальной тканью.

1 - плита;

2 - рама;

3 - нажимная плита или стяжная;

4 - сборник фильтрата.

МЕМБРАННЫЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Применение мембранных методов в пищевой промышленности позволяет проводить очистку и концентрирование растворов без подогрева и выпаривания.

Мембранные процессы классифицируют по среднему размеру пор на обычную фильтрацию, микрофильтрацию, ультрафильтрацию и обратный осмос

Ультрафильтрация - это процесс разделения, фракционирования и концентрирования растворов с помощью полупроницаемых мембран. При этом жидкость непрерывно подается в пространство над мембраной под давлением 0,1...1,0 МПа. Процессы ультрафильтрации выполняют на мембранах со средним диаметром пор от 0,01 до 0,1 мкм, называемых ультрафильтрационными мембранами. В процессах ультрафильтрации из исходной смеси отделяют самые мелкие бактерии и сферические вирусы, крупные белковые молекулы и т. п. Эти процессы используют для стерилизации жидких сред.

Ультрафильтрацией обезжиренного молока получают молочный концентрат, который используют в производстве различных видов сыров, творожных масс и кисломолочных продуктов, что увеличивает выход продукции.

Обратный осмос. Мембраны для процессов обратного осмоса имеют поры, средний диаметр которых не превышает 0,01 мкм.

Если крепкий раствор соли отделить от слабого раствора полупроницаемой мембраной, то вода немедленно начинает просачиваться сквозь мембрану от слабого раствора к крепкому. Силу, заставляющую воду проникать через микропоры мембраны, называют осмотическим давлением.

Если теперь приложить к сосуду с концентрированным раствором внешнее давление, то перенос воды через мембрану сперва уменьшится, а затем, когда внешнее давление станет равно осмотическому, вообще прекратится. Дальнейшее увеличение давления заставит воду проходить в обратном направлении, т. е. от концентрированного раствора к разбавленному. Это и есть обратный осмос.

Разделение методами обратного осмоса и ультрафильтрации принципиально отличается от обычного фильтрования. При обратном осмосе и ультрафильтрации образуются два раствора: концентрированный и разбавленный, в то время как при фильтровании осадок откладывается на фильтровальной перегородке.

Аппараты для обратного осмоса и ультрафильтрации бывают периодического и непрерывного действия.

По способу расположения мембран аппараты делятся на аппараты типа «фильтр-пресс» с плоскокамерными фильтрующими элементами, аппараты с цилиндрическими и рулонными элементами и аппараты с мембранами в виде полых волокон.

Перечисленные аппараты состоят из отдельных секций или модулей, что позволяет собирать аппараты с различной площадью поверхности разделения.

В зависимости от формы мембраны и типа ее укладки мембранные аппараты делят на четыре группы.

1. Аппараты, составленные из модулей типа фильтр-пресс с плос-копараллельными фильтрующими элементами. Модуль состоит из рам и опорных дренажных плит, через поры которых отводится фильтрат. Ширина канала, по которому движется исходная жидкость, зависит от толщины прокладки (рамки) и обычно составляет 0,8...1,0 мм. Модули устанавливают на общей раме, а разделяемая жидкость может последовательно перетекать из одного модуля в другой или подаваться в каждый модуль независимо. В пределах одного модуля жидкость движется по каналам параллельно.

Аппараты, составленные из модулей типа фильтр-пресс, просты по конструкции, удобны при монтаже и обслуживании. Недостатки аппаратов этого типа - низкая скорость движения жидкости в канале, необходимость ручной сборки и разборки, сравнительно небольшая удельная фильтрующая поверхность.

1 - фланец или стяжная плита;

2 - направляющая штанга;

3 - опорная рама с пористым материалом (дренаж);

4 - мембрана;

5 - проточное окно;

6 - коллектор фильрата.

2. Аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами. Изготовляют трубчатые элементы двух типов: мембрану 1 наносят на внутреннюю поверхность пористой несущей трубки 2 (рис. а) или на внешнюю поверхность (рис. б) и закрывают кожухом 3.

Элементы с внутренней мембраной выгодно использовать в бескорпусных аппаратах, когда фильтрат свободно изливается через поверхность трубок и собирается в установленных внизу лотках. При движении исходного раствора по трубкам вдоль мембраны обеспечиваются наилучшие гидродинамические условия процесса.

3. Аппараты с рулонными или спиральными модулями. Спиральный модуль устройством напоминает спиральный теплообменник. Спираль модуля состоит из ленты упругого дренажного материала 3, с двух сторон покрытого ленточными мембранами 2. Поверх мембран уложена сетка 1 сепаратора. Такую многослойную ленту сворачивают в рулон и помещают в цилиндрический корпус. Исходный раствор с торца рулона поступает сразу во все каналы спирали, проходит по ним и отводится в виде концентрата с противоположного торца. Фильтрат по дренажному слою перемещается от периферии к центру спирали и выводится из аппарата через центральную трубку.

Недостатки аппаратов этого типа - необходимость замены всего модуля при местном повреждении мембраны, а также сложность герметизации при высоком рабочем давлении.

Преимущества модулей рулонного типа - высокая плотность укладки мембран и малая металлоемкость. С ейчас в мире действуют установки с модулями этого типа для опреснения воды производительностью до 100000 м³ в сутки.

4. Модули с мембранами типа полых волокон. Эти модули конструктивно напоминают модули с трубчатыми мембранами. Полые волокна, достаточно устойчивые по отношению к внешнему и внутреннему давлению, не нуждаются в поддерживающем каркасе, поэтому возможна их плотная укладка в виде прядей внутри модуля. Такие модули характеризуются наибольшей удельной поверхностью фильтрации. Недостатки модулей с фильтрующими волокнами —необходимость предварительной тщательной очистки раствора от посторонних частиц.

Дата добавления: 2014-01-20