Улучшение стабильности фильтрации пива с помощью предварительных фильтров из ПП и мембранных картриджей ПЭС

История клиента

Заказчик управляет пивоваренным заводом, производящим упакованное пиво для розничной продажи.

Перед наполнением пиво проходит фильтрацию картриджей для улучшения прозрачности и контроля микроорганизмов.

Однако у клиента возникла постоянная проблема: конечные мембранные патроны загружались слишком быстро.увеличение дифференциального давления быстрее, чем ожидалось, и увеличение частоты замены.

Поскольку мембранные картриджей являются одним из более дорогих расходных материалов в системе фильтрации, частое замена увеличивает как эксплуатационные расходы, так и нагрузку на техническое обслуживание.

Проблема

Финальный мембранный фильтр получал слишком много остаточных дрожжей, мелких суспендированных твердых веществ и коллоидного загрязнения от процесса вверх по течению.

Несмотря на то, что мембрана могла достичь требуемой эффективности финальной фильтрации, она была вынуждена обрабатывать загрязняющую нагрузку, которая должна была быть удалена раньше.

Заказчику необходимо было продлить срок службы мембраны без снижения качества пива или внесения существенных изменений в существующую систему фильтрации.

Фильтрационный раствор пульнера

Паллнер пересмотрел существующий процесс фильтрации, а не просто заменил мембрану другим картриджем того же уровня.

Основная цель состояла в том, чтобы перераспределить нагрузку фильтрации таким образом, чтобы грубые и мелкие загрязнители были удалены до того, как пиво достигло конечной мембраны.

Оптимизированная система использовала двухэтапную конфигурацию:

Предварительная фильтрация ПП → финальная фильтрация мембраны ПЭС

Это устройство позволило патрон PP обрабатывать большую часть нагрузки частиц, в то время как мембрана PES сосредоточилась на финальной тонкой фильтрации и микробиологическом контроле.

1. Оценка существующих условий фильтрации

Перед выбором патронов были рассмотрены основные условия эксплуатации, в том числе:

• скорость потока пива

• имеющиеся размеры корпуса фильтра

• длина картриджа и тип соединения

• начальное и конечное дифференциальное давление

• температура во время фильтрации

• метод очистки и обеззараживания

• ожидаемый объем фильтрации на один производственный цикл

• нагрузка твердых веществ на финальную стадию фильтрации

Эта информация была использована для определения того, вызвана ли короткая продолжительность жизни мембраны самой мембраной или чрезмерным загрязнением вверх по течению.

Оценка показала, что основной проблемой была недостаточная защита конечной мембраны.

2Добавление высокопроизводительной стадии предварительной фильтрации ПП

Патрон PP был установлен вверх по течению от мембраны ПЭС.

Цель этого этапа заключалась в том, чтобы улавливать остаточные дрожжи, суспендированные частицы и другие загрязнения до того, как они достигнут конечной мембраны.

Вместо того, чтобы выбрать излишне тонкий PP картридж, рейтинг предварительного фильтра был выбран для сбалансировки трех факторов:

удаление частиц, пропускная способность и срок службы.

Если предварительный фильтр слишком грубый, чрезмерное загрязнение проходит вниз по течению.

Если он слишком тонкий, сам PP-картуш может слишком быстро затормозиться и создать дополнительную потерю давления.

Таким образом, окончательная спецификация предварительного фильтра зависит от фактического качества пива и производительности очистки вверх по течению.

Для пивоваренных применений глубина PP или скованные картриджи могут быть выбраны в соответствии с нагрузкой загрязнителя и требуемой пропускной способностью.

Предварительный фильтр имеет несколько преимуществ:

• более высокая удерживаемость грязи

• более низкая стоимость, чем использование конечной мембраны для удаления частиц

• уменьшение нагрузки частиц на мембрану ПЭС

• более медленное увеличение дифференциального давления ниже по течению

• более легкая и экономичная замена картриджа

3. Использование мембраны PES только для финальной фильтрации

После того, как большая часть загрязнения частицами была удалена, пиво проходило через мембранный картридж PES.

PES был выбран потому, что его гидрофильная мембранная структура подходит для критической фильтрации жидкости и обеспечивает контролируемые характеристики пор для финальной фильтрации пива.

В зависимости от требований пивоваренного завода к микробиологическому контролю, мембранные рейтинги, такие как00,45 или 0,65 мкмможет быть рассмотрена.

Однако окончательный выбор должен основываться на требуемой эффективности удержания микробов, а не только на размере пор.

Снижая нагрузку частиц, достигающую мембраны ПЭС, картридж может работать ближе к своей предназначенной функции, вместо того, чтобы действовать как фильтр для уточнения и конечная мембрана.

4Контроль дифференциального давления на обоих этапах

Дифференциальное давление рассматривалось как важный показатель эксплуатации.

Вместо того, чтобы ждать, пока окончательная мембрана быстро заблокируется, клиент может контролировать развитие давления на этапах PP и PES отдельно.

Это облегчает определение места, где накапливается загрязнение.

Например:

Этот подход также помогает техническим работникам избежать замены более дорогой мембраны просто потому, что общее давление системы увеличилось.

5Соответствие картриджей существующему оборудованию

Решение было разработано вокруг существующих корпусов фильтров заказчика.

Длина картриджа, конечная связь, конфигурация уплотнения и материал уплотнения были сопоставлены с установленным оборудованием, так что не потребовалось никаких серьезных изменений корпуса или труб.

Если приложения, контактирующие с пивом, требуют повторной очистки или дезинфекции, материалы и уплотнения картриджей также должны соответствовать химическим средствам очистки и температуре работы клиента.

Это особенно важно для мембранных патронов,потому что длительный срок службы зависит не только от эффективности фильтрации, но и от того, как картридж реагирует на повторные циклы дезинфекции.

6. Проверка нового фильтрационного устройства

Оптимизированная система оценивалась путем мониторинга:

• начальное дифференциальное давление

• повышение давления во время работы

• скорость фильтрации

• чистота пива

• цикл эксплуатации картриджа

• конечная эффективность фильтрации

• состояние картриджа после использования

Целью было не просто подтвердить возможность установки фильтров.

The customer needed to verify that the PP prefilter effectively reduced the contamination reaching the PES membrane and that the final membrane could maintain stable performance over a longer operating period.

Результаты

После оптимизации стадий фильтрации клиент достиг более стабильного процесса фильтрации.

Патрон PP поглощал большую часть загрузки частиц вверх по течению, что позволило мембране PES работать в более подходящих условиях.

К основным улучшениям относятся:

• более стабильное дифференциальное давление

• уменьшение нагрузки на конечную мембрану

• длинные циклы работы мембраны

• меньше ненужных замен мембраны

• более предсказуемые показатели фильтрации

• снижение общего расхода картриджа

Самое главное, что улучшение было достигнуто без необходимости значительного перепроектирования существующей производственной линии.

Почему двухступенчатая фильтрация работает лучше

Использование самого тонкого мембранного картриджа для каждой фильтрации редко является наиболее экономичным подходом.

При фильтрации пива загрязняющие вещества должны постепенно удаляться.

Предварительный фильтр обрабатывает более высокую нагрузку частиц, в то время как финальная мембрана выполняет более критическую задачу тонкой фильтрации.

Это защищает более дорогую мембрану и лучше использует фильтрационную способность обоих патронов.

Для пивоварен, которые испытывают быструю блокировку мембраны или частую замену картриджа, решение часто заключается в том, чтобы не использовать только другую мембрану.

Более эффективным подходом является пересмотр всей последовательности фильтрации.

СтягивательPP поставляет предварительные фильтры, мембранные патроны PES, фильтры стерильных газов из ПТФЕ и фильтры из нержавеющей стали для систем фильтрации пивоваренных заводов.

Конфигурации фильтров могут быть выбраны в соответствии с характеристиками пива, частотой потока, требованиями к фильтрации, методом санитарии и существующей конструкцией корпуса фильтра.