Как подобрать оптимальную систему фильтрации

     

    При любом производстве, будь то пищевое, химическое, машиностроительное, сырьевое, а так же в наукоемких отраслях, остро стоит вопрос очистки различных сред  до требуемого потребителем качества. 
В этой статье описываются подходы к подбору оборудования и расходных материалов фильтрации, которые помогают найти требуемое производителем решение и обеспечить минимальные издержки для его обеспечения. 


Основные критерии при подборе фильтрационного оборудования:

1) Известный бренд производителя. Как ни крути, а известное имя это первое, что узнает потенциальный покупатель, интересуясь товаром, и системы фильтрации здесь не исключение.
2) Готовое решение, которое уже применяется на других предприятиях. В нашей стране открытость для конкурентов сохраняется, да и специалистам узкого профиля негде пообщаться или поделиться проблемами. 

3) Доступность информации в интеренете. Если особенно повезет, то можно найти хорошую документацию с предложениями по внедрению от производителя.  Так же можно поискать отзывы о данной продукции. 
4) Заказать профильным институтам поиск оптимального фильтра для ваших нужд.  В данном случае метод не самый эффективный из-за скудного развития данной отрасли у нас в стране. 
    Хочется задать вопрос:"Как же выбрать оптимальный фильтр, который будет выполнять все требуемые задаи и одновременно не будет очень дорогим?"
   Мы не будем разговаривать о воде, потому что для нее есть огромное количесвто фильтрующих элементов, а так же не всегда клиент знает, как ему надо это воду очистить. Оставим данный вопрос профильным компаниям по очистке воды.
Итак, у нас есть жидкость, которую надо очистить со следующими требованиями производственного регламента: 
- до уровня частиц определенного размера, мкм; 
- до восстановления функциональности; 
- до прозрачности; 
- до блеска; 
- до стерильности; 
- до товарного вида. 
   Видно, что из перечисленного,  одно точное определение, а остальные являются субъективными на уровне ощущений. Для точного выбора этого явно не достаточно, поэтому зачастую мы подбираем нужный фильтр методом проб и ошибок. Зачастую с водой такой метод может оказаться действенным, при небольшой цене фильтра. Ну а если мы имеем дело с какой-нибудь дорогостоящей жидкостью, тогда нам надо действовать как можно более точно. 
Фильтр состоит из корпуса и непосредственно фильтрующего материала. В настоящее время  существует тысячи видов корпусов и фильтроэлементов к ним. В тоже время самих пористых материалов, из которых изготавливаются элементы не так уж много. Наиболее распространенные – сетки (нержавеющие и полимерные), ткани с различным составом, стекловолокно со связующими веществами и добавками (бумаги, картоны), полимерные пористые материалы, сделанные по определенным технологиям, базальтовое стекловолокно, природные пористые вещества (кизельгуры, перлиты и т.п.), песчано-гравийные смеси в том или ином виде. 
Начинать следует с самого простого и недорогого материала. С другой строны нельзя забывать о том, что материал тем дороже чем тоньше нам необходима фильтрация, поэтому необходимо обесечить приемлимый уровень фильтрации недорогоми материалами.

   Глаз профессионала замечает частицы от 10-15 мкм, в тоже время обычный человек может заметить не менеше чем 50 мкм. Частицы ниже 10 мкм необходимо рассматривать в микроскоп. Дрожжи, используемые в процессах брожения, имею размеры от 0,8 до 3 мкм, а бактери от 0,2-0,45 мкм. Есть частицы еще менье-это вирусы, но для них применяется совершенно другая система фильтрации, которая называется тупиковая и выходит за рамки данной статьи. Данные размеры частиц были приведены для того, чтобы понимать от чего отталкиваться при выборе финишного фильтра. 

Будет полезно использовать накопленный опыт по фильтрации различных сред и возможностям тех или иных материалов обеспечивать необходимую тонкость фильтрации.  Ниже приведены рейтинги фильтрующих систем для различных сред, накопленный специалистами ИноксЭко и партнерами за последние 10 лет. В скобках приведен рейтинг финишного фильтра. 


Вино белое сухое, полусухое, полусладкое с пастеризатором (0.45 мкм) 
Вино красное сухое, полусухое, полусладкое с пастеризатором (0.8-1 мкм) 
Вино белое сухое, полусухое, полусладкое без пастеризатора (0,45 мкм) 
Вино красное  сухое полусухое, полусладкое без пастеризатора (0,65 мкм) 
Вино крепленое красное и белое и десертное (0,8-1 мкм)

Игристые вина (0,2-0,45 мкм) 
Коньяк (0,8-1 мкм)
Старые коньяки (2-5 мкм) 
Водка настоящая с угольными колоннами (1 мкм) 
Обработанные цветные ликеро-водочные изделия (5 мкм) 
Сиропы до стерильности (0,45 мкм) 
Сиропы вареные  (5 мкм) 
«Сиропы» восстановленные, холодные (5 мкм) 
Вода минеральная с консервантом (5 мкм) 
Вода минеральная высшей категории (0,2 мкм) 
Пиво со сроком реализации 6 мес. (0,45 мкм) 
Пиво со сроком реализации 30 сут. (0,5-1 мкм)
Пиво со сроком реализации 10 сут. (1-5 мкм)
Квас со сроком реализации 6 мес. (0,65 мкм)
Квас со сроком реализации 30 сут. (1-5 мкм) 
Квас со сроком реализации 7 сут. (5-10 мкм)
Лимонады на натуральном сырье (5 мкм)
Лимонады на восстановленном сырье (10 мкм) 
Холодные чаи  (50-100 мкм) 
Слабоалкогольные и безалкогольные напитки (10 мкм) 
Медовуха (0,5 мкм)
Соки (40-70 мкм)
Соевые соусы (0,5 мкм)
Трансформаторные масла для восстановления (5 мкм) 
Гидравлические жидкости (5-10 мкм) 
Оборотная вода на ампуло-флакономоечных машинах (5 мкм) 
Спиртовые настои медицинского назначения (0,8-1 мкм) 
Инфузионные и инньекционные препараты (0,2 мкм) 
Вода для инъекций (0,2 мкм) 
Глазные капли (0,2 мкм)
Духи, одеколоны, туалетные воды, ополаскиватели, лосьоны-тоники (0,5 мкм) 
Жидкие крема, шампуни, косметическое молочко (5 мкм) 
Природный газ простой и попутный (5 мкм) 
Пар для стерилизации (1 мкм) 
Сжатый воздух до стерильности (0,2 мкм) 
Углекислота (0,2 мкм) 
Азот (0,2 мкм) 
Мед (10-20 мкм) 
Настои-инградиенты (0,5-5 мкм) 
Спирт (5 мкм)
Растительные масла (5 мкм) 
Техническая вода (5 мкм) 
Гальванические растворы (5-10 мкм) 
Электролиты (1-5 мкм)
Эмульсии (20-50 мкм)
Моющие жидкие средства, ПАВ (5-10 мкм)
Краски (10-20 мкм)


По каждой из вышепредставленных строк наши специалисты могут дать исчерпывающее объяснение цифр и помочь подобрать необходимые фильтрующие элементы.
Материалы, обеспечивающие требуемую выше тонкость фильтрации: 
а) полимеры; 
б) бумаги; 
в) стекловолокно; 
в) нержавеющая сетка; 
г) кизельгуры. 


Другие матеириалы из-за своих характеристик не могут обеспечить необходимую тонксть фильтрации. Итак, мы выделили четыре пористых материала, которые имеют большое количество аналогов. 

 

 1. Полимеры. 
Самым распространенным пористым материалом для фильтров является полипропилен. Производители изготавливают из данного материала всевозможные фильтры с самыми разными техническими характеристиками. Наиболее технологичные фильтры используют на наиболее ответственных задачах. Более простые и недорогие элементы - на предфильтрации и первичной очистке сред. Стойкость материалов в той или иной среде может подсказать только высококвалифицированный специалист с большим опытом работы. 
Другие материалы, такие как фторопласт-4,-42, полиамид (нейлон), полиэтилен, полиэфирсульфон по объемам потребления существенно отстают от полипропилена. Фильтры из таких материалов используются на стадиях финишной фильтрации жидкостей и газов и фильтрации высокотемпературных, а так же агрессивных сред. 
В нашей стране на сегодняшний день представлены фильтры  отечественных производителей  Экспресс-Эко и Технофильтр, а из зарубежых производителей наиболее серьезно в России представлены фирмы PALL, CUNO, Sartorius, Millipore и другие.

 

 2. Бумаги и картоны. 

Фильтр-картоны отечественных производителей, марок Т, КТФ-1П, КФМ и др. уступают по качеству с большим количеством импортных аналогов и используются преимущественно для первичной грубой фильтрации, и имеют большие объемы потребления в силу своей низкой стоимости. Сейчас, к нам хлынули Фильтроксы, Страссбургеры, Бегероффы, Хобры и Шенки. Практически при одинаковых характеристиках, эти картоны завоевывают все больше и больше потребителей. Они все высококачественные и нашли сових потребителей на рынке, но ни один не является универсальным средсвтом фильтрации в силу различных условий фильтрации жидкостей – скорость потока, давления, характеристики материала. Для каждых условий надо подбирать свой картон. 
ИноксЭко рекомендует высококачественный английский картон «Carlson», который имеет широкий ассортимент,который покрывает практически все условия для фильтрации и обладает отличной надежностью. 


Нержавеющая сетка. 
Данный пористый материал, иногда практически вечный, находит свое применение при фильтрации жидкостей с тонкостью 5 мкм и выше. Воплощение данного материала в виде фильтрующего элемента носит настолько разнообразный характер, что не всегда угадаешь, что это фильтр. При использовании фильтроэлементов из данного материала надо иметь в виду, что вы не получите «осветления» жидкости, а лишь отобьете механические частицы. В очень редких случаях данный материал бывает финишным, только если это пар, природный газ или вязкая жидкость с большим количеством механических частиц. 


Кизельгуры и перлиты 
Данная группа фильтров использует способ намывной фильтрации, при котором фильтрующий слой создается и контролируется автоматически или оператором и тонкость фильтрации на таких фильтрах может колебаться в очень широких пределах. Используя высокую пористость природной диатомитовой земли, ресурсность таких фильтров может быть ограничена только лишь объемом корпуса фильтра. Еще один плюс, достижение требуемого осветления не требует предфильтрации и результат получается в один каскад. Но как всегда есть и минусы – должна быть соответствующая грамотность персонала, определенное время намыва, и как не верти, остановка выноса частиц кизельгура. А это возвращает нас опять к полимерным фильтрам с устойчивыми удерживающими характеристиками. 


Таким образом, проведя обзор фильтров тонкой очистки переходим непосредственно к подбору фильтрационной системы. 
Целью подбора необходимого фильтрационного оборудования является выбор такого фильтра, который обеспечит следующие условия: 


a)Необходимое качество фильтрации; 
b)Нужную производительность. 
При этом фильтрационная система должна иметь как можно больший ресурс работы и обеспечивать наилучшее соотношение цена-качество при пересчете на себестоимость выпускаемой продукции. 
Любую фильтрационную систему желательно строить с конечного фильтра. Т. е., на первом этапе необходимо добиться нужного качества фильтрации продукта на определенном фильтроэлементе. Следующим шагом является оценка ресурса его работы и построение системы предфильтрации для оптимизации работы. 
Таким образом, первый шаг – подбор конечного фильтрующего элемента. Требования к нему: 
 Инертность к фильтруемой среде (температурная, химическая). 
 Стойкость к процессам стерилизации оборудования. 
 Отсутствие выделения в фильтрат примесей органического и неорганического характера. 
 Обеспечение требуемой тонкости фильтрации. 


Выбор можно строить на приведенной выше таблице с учетом характеристик фильтроэлемента. Помощь специалиста может существенно сократить этот процесс и избежать ошибок, т.к. накопленная база данных по фильтрации всевозможных жидкостей позволяет это сделать. Кроме того, рекомендации по подбору фильтроэлементов основываются на следующих факторах: 
1. Вязкость – чем больше вязкость продукта, тем меньшим сопротивлением должен обладать фильтроэлемент. 
2. Прозрачность – при требовании к товарному виду продукции фильтрация должна производится на более тонкопористых материалах. 
3. Человеческий глаз обладает способностью различать частицы размером 10-15 мкм. 
4. Наличие опалесценции в фильтруемом продукте – большое количество частиц неразличимых по раздельности, но в своей совокупности образующих дымку, снижающую товарный вид. 
5. Содержание спирта – выбор химически стойкого материала. 
6. Учет коллоидного или механического характера загрязнений при выборе преобладающего механизма фильтрации определенного материала. 
7. Внешние факторы, самотек, работа под давлением, периодичность, гидроудары и т.п. 
Пресечение вышеперечисленных условий позволяет сделать "первое приближение" при выборе фильтроэлемента, и максимально уменьшив количество вариантов по всем вышеперечисленным параметрам, можно приобретать фильтрующие изделия для проведения пробной фильтрации Вашей продукции. 
Процесс пробной фильтрации заключается в моделировании основного процесса фильтрации на минимально возможном, по стоимости и размерам, фильтроэлементе с целью уменьшения затрат при подборе фильтра. Полученные положительные результаты затем пересчитываются на реальный процесс. В случае неудовлетворительного результата затраченные средства на фильтрацию получаются минимальными. 
Получив качественный результат, необходимо оценить и ресурс работы пробного элемента. Это особенно важно на второй стадии подбора - построение оптимальной системы фильтрации, учитывающей стоимость расходных материалов. Неуделение внимания ресурсу работы пробного элемента - одна из самых распространенных ошибок в процессе построения системы фильтрации. Можно остановиться на качественном результате, но затем получить неудовлетворительный ресурс работы системы, как по времени, так и по затратам. 
Увеличение ресурса работы фильтра может быть решено грамотным построением системы предфильтрации - фильтров с более "грубым" рейтингом фильтрации. И здесь тоже множество вариантов, которые могут быть решены исследованием продукта на распределение содержания частиц по размерам или же действовать эмпирически, подбирая предфильтры по их характеристикам и химической совместимости с фильтруемой продукцией. 
Следующим этапом, после получения необходимого качества фильтрации, и оценки ресурсности системы, является построение непосредственно системы фильтрации, учитывающей нужную производительность, режимы работы и полученные результаты по подбору фильтроэлементов. Как правило, корпусное оборудование рассчитывается по своим техническим параметрам с учетом свойств фильтрующих элементов. Основные принципы подбора корпусов - обеспечение требуемой производительности на фильтрации продукции, выдерживание температурных режимов, режимов химической и термической обработки технологической линии в которую встраивается фильтрационная система. 
Помимо перечисленных основных параметров подбора на рынке корпусного фильтрационного оборудования предлагаются системы, "заточенные" под определенную задачу и учитывающие основной набор потребительских свойств при работе с фильтрами. Это, например, контроль давления на выходе фильтра, автоматическое его поддержание на постоянном уровне, автоматический контроль перепада давления на фильтрующих элементах, с целью оценки их состояния и предупреждения о выработке ресурса или требования к запуску регенерации, автоматическое стравливание воздуха из корпуса фильтра, автоматический слив конденсата при фильтрации газов. Комплектация систем фильтрации блоками промывки и регенерации, очистки сервисных сред при работе системы и многое другое. При выборе оборудования желательно знать о наличии таких "опций", упрощающих работу с фильтрационной системой и снижающих затраты на ее обслуживание. 
Проделав вышеперечисленную работу Вы получите фильтрационную систему наиболее оптимальную по стоимости и качеству работы. Но, как видно из статьи, проведение такой работы достаточно затратно и по времени и по деньгам и поэтому, все-таки, проще обратится к специалистам, которые обеспечит и результат и постоянное сопровождение производственного процесса фильтрации. 
ООО «Фильтр-Про» специализируется на подборе и поставках пористых материалов отечественных и зарубежных производителей, подбирая наиболее оптимальные и надежные системы фильтрации, выгодные потребителю. Пользуясь услугами наших специалистов Потребитель получает конкурентное преимущество в соотношении цена-качество и высокое надежное качество результата.