FTOU (2013-2014)

1

Echipamente de filtrare

Filtrarea este procesul de separare a unor particule solide dintr-un amestec fluid-solid,

prin folosirea unor suprafeţe filtrante sau a unui strat poros.

Filtrarea este influenţată de: natura, granulometria şi structura suspensiei, de tipul

materialului filtrant (în special de porozitatea sa), de structura şi grosimea stratului de precipitat

şi de operaţia de spălare (gradul de regenerare a suprafeţei filtrante).

Filtratul este fluidul care trece prin mediul filtrant poros.

Precipitatul reprezintă particulele solide care se depun pe suprafaţa sau în masa mediului

filtrant. În prima fază, precipitatul acționează ca un strat filtrant pentru suspensie, însă după ce se

depune un strat mai gros, acesta va opune rezistență la trecerea fluidului (efect vizibil prin

scăderea vitezei de filtrare).

-Operația de filtrare este eficientă dacă precipitatul obținut conține un procent cât mai

mare din faza solidă a suspensiei și filtratul are un conținut cât mai mic de fază solidă.

-Pentru ca porii stratului filtrant să funcționeze normal, ei trebuie să aibă un diametru de

la 1μ si până la 0,01 mm pe o lungime cât mai mare, pentru a reține cât mai bine impuritățile.

Echipamentele de filtrare pot fi folosite în diverse domenii:

- în industria alimentară (la fabricarea lactozei, procesarea şampaniei, fabricarea

zahărului, amidonului, glucozei, ciocolatei, uleiului, berii etc)

- în stațiile de epurare a apelor uzate (în treapta biologică se folosesc biofiltre cu strat

granular, iar în treapta de prelucrare a nămolului se folosesc ca îngroșătoare de nămol filtrele

presă și filtrele cu bandă).

- în biotehnologii (filtrele celulare Oliver sunt folosite pentru reținerea virusurilor și a

bacteriilor)

- la purificarea biogazului (filtrele cu carbon activ rețin hidrogenul sulfurat și filtrele cu

silicagel rețin vaporii de apă).

Clasificarea filtrelor

A. Filtre care funcţionează la presiune hidrostatică – la care energia necesară fluidului pentru

a trece prin suprafaţa filtrantă este dată de înălţimea coloanei de lichid.

B. Filtre cu funcţionare la presiune superioară presiunii hidrostatice:

- filtre presă cu plăci şi rame

- filtre presă cu sterilizare

- filtre presă cu elemente filtrante orizontale

C. Filtre cu funcţionare sub vid – sistemul se bazează pe crearea depresiunii pentru

absorbirea filtratului prin pânza filtrantă, fixată pe suport, iar precipitatul se depune pe

pânză.

D. Filtre celulare cu tambur rotativ.

FTOU (2013-2014)

2

Construcţia filtrelor

Suprafeţele filtrante sunt formate dintr-un suport metalic şi o suprafaţă de filtrare

metalică, acoperită cu un material filtrant ce are o anumită porozitate.

Rame pentru filtru presă

Există două tipuri constructive de rame, unele care pot evacua filtratul din spaţiul creat

între fiecare grup de două placi (sistem deschis, fig.1 a) şi rame la care evacuarea filtratului se

face într-un canal colector (sistem închis, fig.1 b).

Soluţia este trimisă sub presiune (cu pompa) prin orificiul central al suprafeţei filtrante,

de unde lichidul se scurge prin pânza filtrantă la baza plăcii şi se evacuează, iar precipitatul

rămâne pe pânza filtrantă. Când spaţiul dintre plăci s-a umplut cu precipitat, se întrerupe

alimentarea, se desfac plăcile de pe care se evacuează precipitatul manual, apoi se trece la

regenerarea pânzelor filtrante. Când regenerarea este terminată, se remontează plăcile şi se reia

filtrarea. Momentul în care spaţiul dintre plăci s-a umplut se observă prin scăderea puternică a

vitezei de filtrare.

Materiale filtrante

-Materialele filtrante metalice (table perforate, impletituri metalice) – retin particulele

solide prin cernere si se folosesc ca suport pentru tesaturile textile in constructia filtrelor cu placi.

-Tesăturile textile (cele mai utilizate) – sunt elastice, au porozitate fina si pret mic, insa se

colmateaza usor si au rezistenta mecanica scazuta.

-Membranele (hartie pergament, pelicula de gelatina) – se folosesc pentru retinerea

particulelor fine, a virusurilor, bacteriilor (in biotehnologii)

-Straturile fibroase (azbest, lână, sticlă, carton presat) – folosite la filtrarea suspensiilor

care colmatează usor porii (gelatina, ulei vegetal, sirop de zahar)

-Straturi pulverulente – se obtin prin sedimentarea pe un suport a pulberii de kiesselgur.

Retin particulele solide din suspensie prin adsorbtie. Se regenereaza prin spalare.

-Plăci poroase filtrante – se folosesc la filtrarea apei de uz industrial, a vinului. Retin

particulele solide, bacterii, virusuri.

-Straturi granulare (pe suport metalic) – nisip in biofiltrele pentru apa uzata, carbon activ

pentru indepartatea hidrogenului sulfurat din biogaz, dolomită (carbonat de Ca si Mg) pentru

decarbonatarea apei, silicagel pentru retinerea vaporilor de apa din biogaz, etc.

Conditii pentru materialele filtrante:

- să permită obținerea unui filtrat cât mai limpede, iar precipitatul să conţină cât mai puţină

fază lichidă;

- debitul de apă pentru spălare să fie cât mai redus;

- sa fie rezistente la coroziune

- stratul de precipitat sa se indeparteze usor de pe suprafata membranei filtrante

- sa nu se umfle la contactul cu faza lichida a suspensiei

FTOU (2013-2014)

3

Fig.1. Rame pentru filtre presă

a) sistem cu evacuare deschisă; b) sistem cu evacuare închisă

1 – plăci filtrante; 2 – pânze filtrante; 3 – orificiu central; 4 – găuri pentru evacuarea filtratului;

5 – găuri pentru alimentare cu suspensie şi apă de spălare; 6 – racorduri pentru evacuare filtrat

(sistem deschis); 7 – canal pentru evacuare filtrat (sistem inchis).

Filtrul de ulei FLU – 01

Este utilizat pentru filtrarea fină a uleiurilor vegetale destinate consumului alimentar sau

industrial. Din reziduurile reţinute pe filtre se poate obţine materia primă pentru fabricarea

săpunului sau a lecitinei.

Cadrul susţine în partea inferioară bazinul de recuperare, iar în zona mijlocie, tava

colectoare. Pe partea superioară a cadrului se află subansamblul mecanism de strângere, care

realizează presarea plăcilor de filtrare, în vederea asigurării etansării la presiune. Uleiul brut şi

FTOU (2013-2014)

4

decantat este adus din bazinul de decantare în bazinul de recuperare, de unde este refulat prin

intermediul instalaţiei de pompare (alcătuită din pompă cu roţi dintate, supapă, manometru,

racorduri) la subansamblul plăci de filtrare.

După trecerea prin filtre, uleiul este purificat şi se scurge liber prin conducta laterală spre

vasul de colectare a uleiului. Cu ajutorul buşonului de golire, montat în partea inferioară a

bazinului, se realizează golirea acestuia de suspensiile depuse.

Desfăşurarea procesului de filtrare se urmăreşte la manometru. La început, presiunea de

refulare necesară trecerii uleiului prin filtre este mică (0,5 bar). Prin depunerea suspensiilor pe

elementele filtrante se astupă porii, iar presiunea creşte până la 3 ÷ 3,5 bar. Prin creşterea

presiunii, o parte din ulei se scurge printre plăci şi se colectează în tava colectoare. Acesta este

momentul în care se opreşte procesul de filtrare.

După oprirea pompei se aşteaptă 3 minute pentru scurgerea uleiului din plăci şi din

conducte înapoi în bazinul de recuperare. Pentru curăţare se scot pânzele filtrului şi se spală cu

apă caldă şi detergent. O pânză de filtru poate fi reutilizată de cca. 30 de ori.

Fig. 2. Filtrul de ulei cu plăci FLU-01

1 – cadru; 2 – bazin de alimentare; 3 – tavă colectoare; 4 – sistem strângere plăci;

5 – plăci filtru; 6 – conductă; 7 – conductă alimentare cu ulei;

8 – grup pompare; 9 – panou comandă; 10 – buşon evacuare

FTOU (2013-2014)

5

Caracteristici tehnice FLU-01:

- volumul filtrat: 100 l/oră

- volumul bazinului de recuperare: cca. 100 l

- fineţea de filtrare: 5÷7 μm, în funcţie de materialul filtrant

- temperatura uleiului: min. 150 C, max. 45

0 C

- temperatura optimă a uleiului: 20 - 400 C

- motor electric: turaţia 2750 rot/min, puterea 0,75 kW, alimentare trifazată 3x380 V.

- pompa cu roţi dinţate: turaţia 2750 rot/min, debit 1 cm3/rot (sau 2,7 l/min), presiunea

maximă 250 bar, presiunea reglată maxim 4 bar.

- manometru cu burduf: 0÷10 bar.

- filtru cu plăci plane cu hârtie şi pânză micronice: suprafaţa filtrantă totală 1,2 m2,

diametrul porilor filtrului 5÷7 μm, presiunea optimă 0,5÷3 bar, presiunea maximă 4 bar.

- dimensiuni: lungime 900 mm; lăţime 700 mm; înălţime 1200 mm; masa 240 kg.

Filtrul cu plăci MINUS 20

Are trei unităţi funcţionale:

- cadru flexibil din oţel inox, cu 4 roţi pivotante, dintre care 2 sunt echipate cu frâne

- unitate de filtrare cu plăci de filtrare din materiale adecvate uzului alimentar

- unitatea motor-pompă cu autoamorsare. Pompa coaxială cu rotor din cauciuc natural, non-

toxic, sau din silicon poate fi montată la cerere şi poate fi echipată cu un by-pass pentru

distribuirea constantă a produsului.

Sistemele mecanice şi componentele maşinii pot opera la o temperatură exterioară de

ansamblu de +10 ÷ 400C, cu fluctuaţii de ±5

0C pe perioade scurte de timp. Temperatura fluidelor

procesate: +5 ÷ 600C.

Înainte de introducerea în filtru, cartoanele se umezesc cu apă sau cu un produs gata filtrat.

În cazul filtrării uleiului de măsline, cartoanele se umezesc cu ulei. Faţa aspră a cartonului se

montează spre pompă, iar faţa netedă spre roata de mână. Fiecare carton se introduce între fiecare

pereche de plăci adiacente. Fiecare faţă aspră trebuie să fie pusă faţă în faţă cu fiecare faţă netedă.

Pentru tratamentul uleiului de măsline, în loc de un carton se folosesc două cartoane filtrante.

După ce se introduc cartoanele şi se verifică dacă plăcile sunt corect poziţionte, cu garniturile

aliniate cu sistemul de conectare, se compresează plăcile şi cartoanele folosind roata de mână.

Manometrul este montat după pompă, pe conducta de alimentare.

Funcţionare:

- se scoate capacul de umplere a pompei (14) şi se umple cu produs;

- se pune la loc capacul şi se strânge;

- se închide regulatorul de presiune (13) la jumătate;

- se apasă butonul (5) pe ON şi se aprinde ledul;

- se deschide valva de aspirare (8) şi se aşteaptă ca tot aerul să fie expulzat din filtru;

- se închide valva când nu mai este evacuat aer;

FTOU (2013-2014)

6

- de la regulatorul de presiune (13) se menţine presiunea la 0,3 bar câteva secunde, apoi se

reglează în funcţie de specificaţii pentru fiecare tip de carton;

- se verifică în timpul funcţionării, cu manometrul (11) să nu existe variaţii de presiune.

Fig. 3. Filtrul cu plăci MINUS 20

1 – roată pivotantă fără frână; 2 – roată pivotantă cu frână; 3 – cadru din oţel inox; 4 – motor

electric; 5 – buton de pornire; 6 – valva de descărcare a cuvei; 7 – roată de mână; 8 – valva de

aspirare pentru prelevarea mostrelor; 9 – opritor; 10 – platforma de susţinere a plăcilor filtrante;

11 –manometru; 12 – conexiunea tubului de distribuire; 13 – regulator de presiune;

14 – capac de umplere a pompei; 15 – conexiunea tubului de aspirare; 16 – capac pentru golirea

pompei

Caracteristici tehnice MINUS 20:

- productivitate: 600 l/oră pentru vin, 100 l/oră pentru ulei de măsline

- număr de plăci: 21

- număr cartoane filtrante: 20

- suprafaţa de filtrare: 0,8 m2

- puterea motorului: 0.4 kW

- tensiune: 220 V

- frecvenţa reală: 50 Hz

- dimensiuni: 400x590x570 mm;

- greutate 31 kg.

FTOU (2013-2014)

7

Fig.1. Rame pentru filtre presă

a) sistem cu evacuare deschisă; b) sistem cu evacuare închisă

1 – plăci filtrante; 2 – pânze filtrante; 3 – orificiu central; 4 – găuri pentru evacuarea filtratului;

5 – găuri pentru alimentare cu suspensie şi apă de spălare; 6 – racorduri pentru evacuare filtrat

(sistem deschis); 7 – canal pentru evacuare filtrat (sistem inchis).

FTOU (2013-2014)

8

Fig. 2. Filtrul de ulei cu plăci FLU-01

1 – cadru; 2 – bazin de alimentare; 3 – tavă colectoare; 4 – sistem strângere plăci;

5 – placi filtru; 6 – conductă; 7 – conductă alimentare cu ulei; 8 – grup pompare; 9 – panou

comandă; 10 – bușon evacuare;

FTOU (2013-2014)

9

Fig. 3. Filtrul cu plăci MINUS 20

1 – roată pivotantă fără frână; 2 – roată pivotantă cu frână; 3 – cadru din oţel inox; 4 – motor

electric; 5 – buton de pornire; 6 – valva de descărcare a cuvei; 7 – roată de mână; 8 – valva de

aspirare pentru prelevarea mostrelor; 9 – opritor; 10 – platforma de susţinere a plăcilor filtrante;

11 –manometru; 12 – conexiunea tubului de distribuire; 13 – regulator de presiune; 14 – capac de

umplere a pompei; 15 – conexiunea tubului de aspirare; 16 – capac pentru golirea pompei