4.5.1.2. Фильтрующие перегородки

В качестве фильтрующих перегородок могут служить:

• Сита всех видов, например, металличес­ кие и щелевые сита или сита в виде нави­ той профильной проволоки, как в свечных фильтрах.

• Металлическая или текстильная ткань; металлическая ткань лучше моется и де­ зинфицируется, хотя современные тек­ стильные ткани, например, на основе по­ липропилена (см. заторный фильтр-пресс) по многим позициям не уступают металли­ ческим, но они не применяются для фильт­ рования пива, так как хуже стерилизуются.

• Фильтрующие слои из целлюлозы, хлопка, кизельгура, перлита, стеклянных нитей и других материалов (асбест запрещено при­ менять из-за его вреда для здоровья). Сегод­ ня предлагаются и широко применяются фильтрующие слои различного спектра дей­ ствия, вплоть до стерилизующего фильт­ рования.

• Насыпные материалы, например, гра­ вий для фильтрования воды, намывные слои из вспомогательных фильтрующих средств.

■ Пористые материалы, такие как металло-керамические сплавы или спеченные ме-

Р ис. 4.59. Механизмы фильтрования:

1 — поверхностное фильтрование; 2 — глубинное фильтрование (частички задерживаются механически); 3 — глубинное фильтрование с адсорбцией частиц

таллы, используемые для подачи воздуха в жидкость.

Мембраны, применяемые во все большей степени; они изготовляются из полиурета­на, полиакрила, полиамидов, полиэтиле­на, поликарбоната, ацетатцеллюлозы и других материалов. Мембраны очень тон­ки (0,02-1 мкм) и во избежание разрыва их накладывают на подложку с крупными порами.

Мембраны изготавливают путем пропит­ки, орошения или намывания. Поры образуются путем

• плавления порообразующих солей с их последующим растворением;

• протравливания.

Применяя различные материалы, можно изготавливать мембраны с любым жела -емым размером пор (рис, 4,60), поз­воляющим отфильтровывать вещества с любым размером молекул [115].

Так как при таком фильтровании работа­ют с очень мелкими порами, то разли­чают

■ микрофильтрацию, происходящую в области мкм (10^-1 до 10² мкм) и

■ ультра- или нанофильтрацию, проис- ходящую в области нм (10³ - 10*

мкм).

На рис. 4.61 показаны размер частиц и пор, с которыми мы имеем дело при фильтровании. Следует обратить внимание, что каждое деление шкалы справа налево в 10 раз меньше предыдущего. Итак, мы имеем дело с мембра­нами, обладающими чрезвычайно мелкими порами.

Нельзя пустить пиво поперек тонкой мемб­раны, как при статическом фильтровании, иначе

• мембрана немедленно забьется;

• разница давлений разорвет тонкую мем­ брану.

Поэтому пиво подается вдоль мембраны и ее постоянно промывает, так что может образоваться только ограниченный слой осадка; микроорганизмы и загрязнения в виде:

■ нефильтрата или концентрата (ратен-

тата) остаются;

■ фильтрат или пермеат проходит сквозь

мембрану.

Этот способ фильтрования называется тангенциально-поточным фильтрованием или фильтрацией в поперечных потоках (Cross- Flow- Filtration).

Так как только часть жидкости проникает через поры, а большая часть протекает вдоль мембраны, необходима большая мембранная поверхность. Чтобы уменьшить габариты фильтра, мембраны зачастую сворачивают в рулон. Две мембраны, закрепленные на пори­стой подложке толщиной около 0,7 мм, закле­ивают с трех сторон, накладывают сверху и снизу дистанционные прокладки (0,5 мм) и сворачивают в рулон. Такая комбинация из мембран, подложки и прокладок называется рулонным фильтрующим спиральным моду­лем (рис. 4.62).

Для повышения производительности ус­тановки параллельно включают несколько (иногда довольно много) таких фильтроваль­ных модулей. Установка тангенциально-по­точного фильтрования (рис. 4.63) всегда со­стоит из ряда таких модулей, делающих ее лег­ко узнаваемой.

Рис. 4.61. Размер частиц и пор

447 ©

Особый вид мембран — полые волокна с толщиной стенок 10-25 мкм, диаметром 50-200 мкм и длиной 2-3 м. Полые волокна мо­гут применяться только для абсолютно про­зрачных жидкостей, так как они легко забива­ются. Мы встретимся с такими мембранами, когда будем рассматривать метод диализа при производстве безалкогольного пива. Модули из полых волокон, которые могут иметь U-об-разную форму или быть вытянутыми, позво­ляют разместить 20 000 м² мембранной повер­хности в 1 м³ помещения.

Вместо мембран для микрофильтрации се­годня все больше применяются керамичес­кие материалы с очень тонкими каналами. В мультиканальном элементе каждый ка-

нал окружен мелкопористым керамическим материалом, oт структуры которого зависит тонкость фильтрации. Благодаря парал-лельному подключению многих элементов и модулей можно достичь большей произво-дительности установки (см. раздел 4.5.2.8).

Следует четко представлять себе, что при тангенциально-поточном фильтровании. через мембраны проходит лишь небольшая часть фильтрата. Чтобы просочилось дос­таточное количество фильтрата, нефильт­рат, обогащающийся взвешенными части­цами осадка, должен циркулировать мно­гократно (см. раздел 4.5.2.6).

тангенциально-поточного фильтрова­ния (принцип действия):

1 — буферный танк; 2 — подача пива; 3 — насос; 4 — циркуляционный, по­вышающий давление на­сос; 5 — охладитель; 7 — фильтровальные элемен­ты; 8 — танк для сбора не­фильтрата; 9 — танк для сбора фильтрата