СепТех

Передовые технологии фильтрации и водоподготовки



Опыт применения автоматических фильтрационных установок (АФУ) в пищевой промышленности

Почему мы усиленно пропагандируем именно напорную фильтрацию, а не самотек, как это рекомендует типовой регламент? Этому есть две главные причины.

Во-первых, напорная фильтрация позволяет использовать современные элементы, где перепад давления на фильтре составляет 2 атм. Я думаю, что навряд ли есть предприятия, которые могут обеспечить перепад высот между напорной емкостью и автоматом розлива в 20 м водного столба.

Во-вторых, это ресурс самих фильтроэлементов, ведь даже элементы с низким гидравлическим сопротивлением, например, из стекловолокнистого картона, вырабатывают свой ресурс при перепаде высот 3,5 – 4 метра примерно на 15-20% от возможного при перепаде давления 2 атм. Использование же элементов с высоким гидравлическим сопротивлением, например, из фторопласта вообще не целесообразно. Таким образом, использование напорной фильтрации позволяет не только применять современные материалы, обеспечивающие высокое качество фильтрации, но и экономически выгодно, т.к. позволяет выработать ресурс фильтроэлемента.

Использование насоса, как такового, решает эти задачи и создает дополнительные. Включение-выключение насоса, открытие-закрытие запорной арматуры приводит к возникновению в системе фильтрации гидроударов, которые не только выбивают загрязнения из фильтроэлементов и трубопроводов, которые затем благополучно попадают в фильтрат, но и не самым лучшим образом влияют на счетчик алкогольной продукции. Решение, казалось бы, на поверхности - применений байпасной схемы регулирования производительностью насоса. Сначала и мы пошли по этому пути. Но … Давайте рассмотрим работу байпаса.

При старте-останове линии розлива происходит включение-выключение насоса, т.е. гидроудар, и таких включений за смену происходит достаточно много. При закрытой байпасной линии, это ситуация когда фильтроэлементы забиты, насос работает напрямую на систему фильтрации, перепады давления воздействуют как на фильтры так и на счетчик алкогольной продукции. При открытой линии, в ситуации, когда установлены новые фильтроэлементы, байпас лишь смягчает гидроудары, так как жидкость несжимаема.

К тому же происходит чересчур интенсивное перемешивание среды, что отрицательно влияет на продукты с натуральными компонентами – содержащими большое количество коллоидных частиц. При среднем положении заслонки, а это основное положение регулирующего механизма, оказывают отрицательное влияние оба эти фактора. То есть байпас хорош лишь как средство регулирования производительности системы и не более.

Если ко всему этому добавить человеческий фактор - во-первых, достаточно сложно вручную установить необходимую производительность установки, во-вторых, нужен постоянный контроль над производительностью системы - то покажется что возврат к самотеку самое разумное решение.

По сути, выше были сформулированы основные технические требования к идеальной фильтрационной установке:

  1. Исключение гидроударов.
  2. Минимизация перемешивания фильтруемой среды.
  3. Исключение человеческого фактора из процессов фильтрации.
  4. Возможность применения современных фильтроэлементов.
  5. Экономически обоснованный ресурс системы.

Эти требования и были положены в основу разработанной и производимой ЗАО «Мета» линии автоматических фильтрационных установок серии «Блеск».

В состав установки включены:

  • Фильтр первой ступени, несущий основную грязевую нагрузку;
  • Фильтр второй ступени, обеспечивающий необходимую степень очистки;
  • Насос;
  • Датчик-преобразователь;
  • Электронный блок управления насосом, позволяющий в автоматическом режиме изменять производительность установки
  • фильтрации в соответствии с потребностями автоматом розлива.
  • Приборы индикации, позволяющие оценить степень забивания фильтроэлементов;
  • Кнопочный пост;
  • Запорная арматура.

Технические характеристики установки Блеск 5А (ликёроводочные изделия):
Макс. производительность, м3/час  - 5 
Напряжение питания, В  - 3х380 
Мощность, кВт  - 1,5 
Макс. Давление, атм.  - 6 
Высота фильтроэлемента, мм  - 500 
Количество элементов, шт.  - 8+8 
Габариты, мм  - 1800х1385х720 
Управление   - ПИ-регулятор 

Технические характеристики установки Блеск 11А (безалкогольные напитки):
Макс. производительность, м3/час  - 11 
Напряжение питания, В  - 3х380 
Мощность, кВт  - 2,2 
Макс. Давление, атм.  -  6 
Высота фильтроэлемента, мм  - 1000 
Количество элементов, шт.  - 8+8 
Габариты, мм  - 1800х1885х720 
Управление  - ПИ-регулятор 

Конструкция компактна, все оборудование, за исключением электронного блока управления размещено на одной раме, что позволяет смонтировать фильтрационную установку в непосредственной близости от автомата розлива.

Применение автоматического блока управления производительностью насоса позволило полностью исключить гидроудары. Что мы под этим подразумеваем:

  • Плавный пуск и останов насоса, так называемый софт-старт;
  • Отсутствие включений-выключений запорной арматуры, контроллер управления в зависимости от показаний датчика давления позволяет плавно регулировать производительность всей системы;
  • Фильтруемая среда перемешивается только в объеме необходимом для обеспечения производительности установки;
  • Полностью исключен человеческий фактор из процесса фильтрации, оператор наблюдает только за приборами индикации и при достижении определенного перепада давления на фильтроэлементах просто меняет их.

Еще одно немаловажное достоинство – электронное управление насосом является энергосберегающей технологией.

При наличии линии сжатого воздуха, «БЛЕСК» через поставляемый опционально бок фильтрации воздуха подключается к магистрали, что позволяет передавливать остатки фильтрата на розлив, полностью опорожняя установку фильтрации.

На все оборудование имеется санитарно-гигиеническое заключение, что позволяет использовать его без ограничений в пищевой промышленности. ЗАО «МЕТА» получило на установку «БЛЕСК» свидетельство на полезную модель выданное Федеральным институтом промышленной собственности.

В настоящее время мы производим два типа АФУ номинальной производительностью :

  • 3 м3/час – предназначенной для ликероводочной промышленности, работа с линиями розлива производительностью 1,5; 3 м3/час;
  • 9 м3/час – для фильтрации безалкогольной продукции, работа с линиями производительностью до 600 бут/час

Понятно, что сама фильтрационная установка обеспечивает только оптимальные условия для фильтрации, а качество фильтрации определяется фильтроэлементами и здесь трудно переоценить вклад таких предприятий как «Экспресс-Эко» и «Технофильтр», ведущих российских производителей фильтрационных картриджей, в построение современных фильтрационных систем. В основном фильтроэлементы этих производителей мы и используем в своих фильтросистемах.

Для обеспечения максимального ресурса и высокого качества фильтрации напитков мы используем в своих установках элементы производства «Экспресс-Эко». Высокая грязеёмкость и возможность многократной регенерации элементов обеспечивают оптимальное соотношение цена-качество. А широкая гамма номинальных отделений позволяет решать широкий круг задач. Для решения задач по фильтрации напитков с большим содержанием коллоидных частиц, например, водки с добавлением натуральных ингредиентов – такие как, «Медовая», «Пантовая с медом», практически незаменимым оказывается применение мембранных фильтроэлементов, вплоть до отделения 0,45 мкм во второй ступени фильтрации, в зависимости от используемых натуральных добавок.

В фильтре первой ступени используются элементы ЭПВ.СЦ из стекловолокнистого картона с добавлением целлюлозы. Высокие фильтрационные свойства этих элементов обусловлены не только малым средним размером пор 1 мкм, но и высоким дзета-потенциалом фильтрационного материала. Это позволяет эффективно фильтровать среды с высоким содержанием коллоидных частиц. Мембрана в финишном каскаде обеспечивает эффективное удаление коллоидов, в результате отсутствие опалесценции и стойкость напитков.

Для фильтрации безалкогольных напитков и минеральной воды, разработана и производится модификация установки с максимальной производительностью 11 м3/час, номинальная – 9 м3/час. Установка рассчитана на совместное использование с линиями розлива производительностью до 6000 бут/час (ПЭТ 1,5 л).

Использование дорогих фильтров на фильтрации воды не всегда экономически оправдано. Использование же АФУ позволяет применять дешевые полипропиленовые элементы без существенной потери в качестве конечного продукта, как в предварительном, так и в финишном каскадах. Для получения же гарантированного качества фильтрата мы рекомендуем в качестве финишного фильтра использовать элементы с жесткой матрицей, например, полиэтилен.

Конечно, для использования в составе фильтрационной установки существуют базовые наборы фильтроэлементов, которые мы вывели исходя из своего опыта, но на сложных средах для достижения максимальной эффективности, нужно подбирать элементы. Для этого у нас существует процедура пробной фильтрации.

Хочу несколько слов сказать об экономическом аспекте применения АФУ. На графике показаны приведенные к общему знаменателю эмпирические данные о себестоимости фильтрации 1 литра водки с использованием различных систем фильтрации. Установка «Блеск» комплектовалась полиэтиленовыми фильтрами с номинальным отделением 10 мкм – первый каскад и фильтроэлементами с номинальным отделением 1 мкм во втором каскаде

Один на тридцать это однопатронный фильтр высотой 750 мм такими держателями комплектовались импортные линии розлива, 5 на 20 пятипатронный высотой 500 мм, две последние системы - подача самотеком, данные приведены к перепаду высот 4 м. Использовались фильтры из стекловолокнистого картона с низким гидравлическим сопротивлением. Разница между лидером 0,1 копейки на литр и аутсайдером 1,85 копейки на литр говорит сама за себя. Казалось бы, мелочь. Но давайте зададим вопрос по другому: когда окупятся вложения в новую технику? По нашим расчета, которые подтверждаются данными производителей срок окупаемости, в зависимости от интенсивности использования, составит от 1 года 9 месяцев до 2 лет 2 месяцев.

Следует отдельно остановиться на том, что использование только фильтрационных установок в качестве финишного фильтра перед розливом не может гарантировать стабильное качество напитков. Автоматическую фильтрационную установку «БЛЕСК» мы рассматривает как часть комплексной системы качества на предприятии. Опыт использования фильтрационного оборудования показывает, что только системный подход дает результат.

Это и фильтрация щелочи и воды на ополаскивание в бутылкомоечных машинах, которая не только позволяет получать качественный продукт, но и экономит умягченную воду, позволяя использовать ее повторно. Это фильтрация на дыхании емкостей. В окружающем нас воздухе достаточное количество пыли и прочих малоприятных вещей. При дыхании емкости все это богатство оседает в продукте, на стенках емкостей в трубопроводах. Гораздо эффективнее не допустить загрязнения, чем потом отмывать залежи грязи.

Резюмируя, хочу сказать, что только комплексный подход к проблемам фильтрации на предприятии дает стабильное качество, при минимальных текущих затратах. И в этом Вы всегда можете рассчитывать на нашу поддержку.

Обновлено: 14.06.2007

Версия для печати