2 Фільтрування. Загальні відомості, рушійна сила процесу. Швидкість фільтрування.

Фільтрування - це процес розділення неоднорідних систем (суспензій, пилу і туману) через пористу перегородку, яка може пропускати рідину або газ, але затримувати частинки, що знаходяться у них (фільтрування не плутати з фільтрацією. Фільтрація - це рух води або газу через пористе середовище). Процес фільтрування дуже розповсюджений процес у харчових виробництвах (наприклад, фільтрування олії від вибілювальних глин, фільтрування фруктово-ягідних соків, вина, пива тощо). Фільтрування має значні переваги перед осадженням, тому що забезпечує майже повне звільнення рідини або газів від завислих частинок.

Суть фільтрування полягає в тому, що дисперсійна фаза проникає через пористу перегородку, а дисперсна затримується на неї.

Пориста перегородка - це фільтрувальна перегородка, яка має властивість пропускати рідину або газ і затримувати частинки твердої фази.

Фільтрування з утворенням шару осаду, яке здійснюється при постійному перепаді тиску, найбільш розповсюджено у харчових виробництвах.

Для виготовлення фільтрувальної перегородки використовують:

• тканини (бавовняні – бельтінг, міткаль і ін. -, синтетичні - капрон, нейлон лавсан-, вовняні);

• сипкі матеріали (кварцевий пісок, вата, дрібне вугілля, кісткова крупка, діатоміт);

• сітки з вуглецевих та інших волокон (капрон, нейлон, лавсан);

• картон, пористу кераміку.

Більш щільні тканини використовують в механічних фільтрах, вакуум-фільтрах, менш щільні – у випадках, коли основним затримаючим чинником є шар осаду.

Рушійною силою процесу фільтрування є різниця тисків, яка створюється по обидва боки фільтрувальної перегородки за рахунок, наприклад, гідростатичного тиску стовпа суспензії над фільтрувальною перегородкою, надлишкового тиску від насоса або компресора, вакууму над фільтрувальною перегородкою, дії відцентрових сил при обертанні ротора фільтруючої центрифуги.

Визначення швидкості фільтрування є основним завданням теорії фільтрування. При фільтруванні неоднорідних систем дисперсійна фаза проходить через фільтрувальну перегородку і шар осаду, який можна розглядати як шар зернистого матеріалу.

В даний час доведено, що швидкість процесу при постійному перепаді тисків визначається за формулою основного рівняння фільтрування:

де V – об’єм фільтрату, м3, що пройшов через шар осаду й

фільтрувальну перегородку;

А - площа поверхні фільтрування, м²;

τ - тривалість фільтрування, с;

∆p - перепад тисків, Н/м²;

μ - в’язкість дисперсійної фази, Па· с;

R₀і R_n- опір відповідно осаду й перегородки, м^-1.