Основной рабочий орган любого фильтра — фильтрующая перегородка. Она может быть одинарной из различных материалов (бязь, бельтинг, лавсан, нейлон и специальный капрон, керамические и металлические материалы) или состоять из двух слоев: ткани и осадка из уплотненных взвешенных частиц.
В процессе фильтрования толщина слоя осадка и его гидравлическое сопротивление увеличиваются. Исходя из этого, процесс фильтрования ведут двумя способами: при постоянном давлении фильтруемой среды, поступающей на процесс (при этом уменьшается скорость фильтрования), а также при постоянной скорости фильтрования и переменном возрастающем давлении.
Существуют различные конструкции фильтров, работающих периодически и непрерывно. В пищевой промышленности используют в основном фильтры периодического действия (табл. 1). Наиболее распространен фильтр-пресс, который используют для окончательной очистки при производстве осветленных соков.
1. Техническая характеристика пластинчатых прессов |
||||
Показатели |
В-З-ВФС- 423-56 |
В9-ВФС- 423-53 |
П2-ВФЕ |
Т1-ФВВ-15 |
Площадь поверхности |
6,0 |
19,5 |
20,5 |
33 |
фильтрации, м2 |
|
|
|
|
Производительность, л/ч |
3000 |
9000 |
9500 |
15000 |
Максимальное давление, МПа |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,5 |
Установленная мощность, кВт |
4,0 |
5,5 |
5,5 |
9,7 |
Габаритные размеры, мм |
1730Х660Х |
2900 х 900 х |
2950х1690х |
3350 х 970 х |
|
х 1175 |
Х1230 |
X1240 |
х 1520 |
Масса, кг |
400 |
1250 |
1600 |
1894 |
Фильтр-пресс (рис. 1,а) смонтирован на передвижной станине 1, на которой расположены задняя упорная плита 5, передняя нажимная плита 9 и 95 плит 6 и 8, своими приливами установленных на два горизонтальных стальных стержня 7. Для облегчения конструкции плиты изготовляют из алюминия.
Насос 2, нагнетающий суспензию в канал 4, приводится в движение электродвигателем 3. Нажимная плита 9 перемещается винтом 10 при помощи штурвала 11. Уплотняют плиты 8 винтом 10 с помощью рычага 12 или механическим приводом. Собранные в пакет плиты с размещенными между ними фильтрующими пластинами (асбестовыми или асбестоцеллюлозно-диатомитовыми) плотно сжимаются. При этом фильтрующие пластины делят зазор между двумя плитами на две части, что достигается благодаря ребристой поверхности плит. Поэтому различают четные и нечетные отсеки.
Рис. 1. Фильтр-пресс: а — конструкция; б — схема прохождения сока по пластинам в камерном фильтр-прессе; в — схема
ходов в пластине
Если исходная суспензия поступает в четный отсек, осветленный сок будет выходить из нечетного отсека.
Каждая плита (рис. 1,б) имеет по два фасонных прилива с отверстиями. Эти приливы расположены в двух углах четных плит с одной стороны, в нечетных плитах — с противоположной стороны. Таким образом, при сборе плит в пакет создаются два канала в четных и два канала в нечетных плитах, соединенных с полостями, образуемыми каждой парой плит с разделяющей их фильтрующей пластиной.
При работе фильтра фильтруемая суспензия нагнетается в каналы четных плит, затем через отверстия в них поступает в отсеки для исходной суспензии и под давлением проходит через фильтрующие пластины, при этом частицы взвесей задерживаются, а осветленный сок попадает в отсеки для конечного осветленного сока, затем по двум каналам нечетных пластин выходит из фильтра в сборник для осветленного сока.
Производительность фильтра (м3/с)
Процессы разделения сложных систем на микроуровне осуществляют с помощью мембранной технологии, которая может быть эффективно использована в процессах фильтрации, очистки и осветления плодово-ягодных соков.
Разделение веществ при помощи мембран под давлением проводят способами обратного осмоса или ультрафильтрации.
Под методом обратного осмоса понимают принудительное фильтрование растворов через полупроницаемые мембраны, пропускающие молекулы растворителя и задерживающие молекулы или ионы растворенных веществ. Процессы обратного осмоса протекают при давлении 4... 10 МПа.
Ультрафильтрация — процесс разделения высокомолекулярных и низкомолекулярных соединений в жидкой фазе на селективных мембранах, пропускающих молекулы низкомолекулярных соединений и задерживающих высокомолекулярные соединения.
Если растворитель и раствор или два раствора различной концентрации разделены полупроницаемой мембраной, которая может пропускать только растворитель, то наблюдается перенос растворителя через мембрану. Этот перенос называется осмотическим, а явление — осмосом. Если давление на раствор повышается, то осмос замедляется и при определенном давлении, называемом осмотическим, полностью прекращается. При дальнейшем повышении давления на раствор наблюдается перенос растворителя в обратном направлении — из концентрированного раствора. Этот процесс называется обратным осмосом.
Ультрафильтрацию проводят при низких давлениях (0,3... 1,0 МПа). Основным элементом ультрафильтрационной или обрат- ноосмотической установки является мембранный аппарат.
Известны различные модули мембранных установок. В консервной промышленности для осветления и концентрирования плодово- ягодных соков используют трубчатые модули. Мембраны находятся на внутренней стороне пористой плотной трубки, через которую пропускается рабочий раствор (табл. 2).
2. Техническая характеристика установки М8-УУФ для ультрафильтрации на трубчатых мембранах |
|||
Показатели |
М8-УУФ 0,2 |
М8-УУФ 1,25 |
МВ-УФФ 5 |
Производительность по яблочному соку, кг/ч Общая фильтрующая площадь, м2 Потребление электроэнергии, кВт • ч Габаритные размеры, мм Масса, кг |
200 |
1250 |
5000 |
3 7 2400 х 870 х 1820 700 |
18 12 4600 X1500 х Х3200 3000 |
72 47,5 4600х3000х Х3200 6000 |
Модель может состоять из одной трубки или пучка трубок. Преимуществами их являются удобство формы, доступность и легкость обследования, чистки и обновления мембран. К недостаткам относятся большая длина труб, необходимость уплотнения и высокая стоимость.