Cải thiện độ ổn định lọc bia với bộ lọc sơ cấp PP và lõi lọc màng PES

Bối cảnh khách hàng

Khách hàng vận hành một nhà máy bia sản xuất bia đóng chai để phân phối bán lẻ.

Trước khi đóng chai, bia đi qua quá trình lọc lõi để cải thiện độ trong và kiểm soát vi sinh vật. Hệ thống hiện tại sử dụng lõi lọc màng làm giai đoạn lọc cuối cùng.

Tuy nhiên, khách hàng đang gặp phải một vấn đề tái diễn: lõi lọc màng cuối cùng bị tắc quá nhanh, khiến áp suất chênh lệch tăng nhanh hơn dự kiến và tăng tần suất thay thế.

Vì lõi lọc màng là một trong những vật tư tiêu hao có chi phí cao nhất trong hệ thống lọc, việc thay thế thường xuyên làm tăng cả chi phí vận hành và khối lượng công việc bảo trì.

Thách thức

Màng lọc cuối cùng nhận quá nhiều cặn men dư, các hạt rắn lơ lửng mịn và nhiễm bẩn keo từ quy trình thượng nguồn.

Mặc dù màng lọc có thể đạt được hiệu suất lọc cuối cùng yêu cầu, nhưng nó buộc phải xử lý tải lượng chất gây ô nhiễm lẽ ra phải được loại bỏ sớm hơn.

Khách hàng cần kéo dài tuổi thọ màng lọc mà không làm giảm chất lượng bia hoặc thực hiện các sửa đổi lớn đối với hệ thống lọc hiện có.

Giải pháp lọc Pullner

Pullner đã xem xét quy trình lọc hiện có thay vì chỉ đơn giản thay thế màng lọc bằng một lõi lọc khác có cùng định mức.

Mục tiêu chính là phân phối lại tải lượng lọc để các chất gây ô nhiễm thô và mịn được loại bỏ trước khi bia đến màng lọc cuối cùng.

Hệ thống được tối ưu hóa sử dụng cấu hình hai giai đoạn:

Lọc sơ cấp PP → Lọc màng cuối cùng PES

Sự sắp xếp này cho phép lõi lọc PP xử lý phần lớn tải lượng hạt, trong khi màng PES tập trung vào lọc mịn cuối cùng và kiểm soát vi sinh vật.

1. Đánh giá điều kiện lọc hiện có

Trước khi chọn lõi lọc, các điều kiện vận hành chính đã được xem xét, bao gồm:

• tốc độ dòng chảy bia

• kích thước vỏ bộ lọc hiện có

• chiều dài lõi lọc và loại kết nối

• áp suất chênh lệch ban đầu và cuối cùng

• nhiệt độ trong quá trình lọc

• phương pháp làm sạch và vệ sinh

• thể tích lọc dự kiến cho mỗi chu kỳ sản xuất

• tải lượng chất rắn đi vào giai đoạn lọc cuối cùng

Thông tin này được sử dụng để xác định xem tuổi thọ màng lọc ngắn là do bản thân màng lọc hay do nhiễm bẩn quá mức từ thượng nguồn.

Đánh giá cho thấy vấn đề chính là bảo vệ màng lọc cuối cùng không đủ.

2. Thêm giai đoạn lọc sơ cấp PP dung lượng cao

Một lõi lọc PP đã được lắp đặt ở thượng nguồn của màng PES.

Mục đích của giai đoạn này là thu giữ cặn men dư, các hạt lơ lửng và các chất gây ô nhiễm khác trước khi chúng đến màng lọc cuối cùng.

Thay vì chọn một lõi lọc PP quá mịn không cần thiết, định mức của bộ lọc sơ cấp đã được chọn để cân bằng ba yếu tố:

loại bỏ hạt, khả năng thông dòng và tuổi thọ dịch vụ.

Nếu bộ lọc sơ cấp quá thô, quá nhiều chất gây ô nhiễm sẽ đi xuống hạ nguồn.

Nếu nó quá mịn, bản thân lõi lọc PP có thể bị tắc quá nhanh và tạo ra tổn thất áp suất bổ sung.

Do đó, đặc điểm kỹ thuật của bộ lọc sơ cấp cuối cùng phụ thuộc vào chất lượng bia thực tế và hiệu suất làm rõ thượng nguồn.

Đối với các ứng dụng nhà máy bia, có thể chọn lõi lọc sâu PP hoặc lõi lọc xếp nếp tùy thuộc vào tải lượng chất gây ô nhiễm và lưu lượng yêu cầu.

Bộ lọc sơ cấp mang lại nhiều lợi ích:

• dung lượng giữ bẩn cao hơn

• chi phí thấp hơn so với sử dụng màng lọc cuối cùng để loại bỏ hạt

• giảm tải lượng hạt lên màng PES

• tăng áp suất chênh lệch hạ nguồn chậm hơn

• thay thế lõi lọc dễ dàng và tiết kiệm hơn

3. Chỉ sử dụng màng PES cho lọc cuối cùng

Sau khi hầu hết các chất gây ô nhiễm hạt đã được loại bỏ, bia đi qua lõi lọc màng PES.

PES được chọn vì cấu trúc màng ưa nước của nó phù hợp với lọc chất lỏng quan trọng và cung cấp các đặc tính lỗ xốp được kiểm soát cho lọc bia cuối cùng.

Tùy thuộc vào yêu cầu kiểm soát vi sinh vật của nhà máy bia, có thể xem xét các định mức màng lọc như0,45 μm hoặc 0,65 μmTuy nhiên, việc lựa chọn cuối cùng nên dựa trên hiệu suất giữ vi sinh vật yêu cầu thay vì chỉ kích thước lỗ xốp.

Bằng cách giảm tải lượng hạt đến màng PES, lõi lọc có thể hoạt động gần hơn với chức năng dự định thay vì hoạt động như cả bộ lọc làm rõ và màng lọc cuối cùng.

4. Kiểm soát áp suất chênh lệch trên cả hai giai đoạn

Áp suất chênh lệch được coi là một chỉ báo vận hành quan trọng.

Thay vì đợi cho đến khi màng lọc cuối cùng bị tắc nhanh chóng, khách hàng có thể theo dõi sự phát triển áp suất riêng biệt trên các giai đoạn PP và PES.

Điều này giúp dễ dàng xác định nơi chất gây ô nhiễm đang tích tụ.

Ví dụ:

Hành vi áp suất

5. Phù hợp lõi lọc với thiết bị hiện có

Giải pháp được thiết kế dựa trên vỏ bộ lọc hiện có của khách hàng.

Chiều dài lõi lọc, đầu nối cuối, cấu hình niêm phong và vật liệu gioăng được khớp với thiết bị đã lắp đặt để không cần thay đổi lớn về vỏ hoặc đường ống.

Trong các ứng dụng tiếp xúc với bia yêu cầu làm sạch hoặc vệ sinh lặp đi lặp lại, vật liệu lõi lọc và các bộ phận niêm phong cũng phải tương thích với hóa chất làm sạch và nhiệt độ vận hành của khách hàng.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với lõi lọc màng, vì tuổi thọ dịch vụ lâu dài không chỉ phụ thuộc vào hiệu suất lọc mà còn phụ thuộc vào cách lõi lọc phản ứng với các chu kỳ vệ sinh lặp đi lặp lại.

6. Xác minh cấu hình lọc mới

Hệ thống được tối ưu hóa đã được đánh giá bằng cách theo dõi:

áp suất chênh lệch ban đầu

• tăng áp suất trong quá trình vận hành

• tốc độ dòng chảy lọc

• độ trong của bia

• chu kỳ dịch vụ của lõi lọc

• hiệu suất lọc cuối cùng

• tình trạng lõi lọc sau khi sử dụng

• Mục tiêu không chỉ đơn giản là xác nhận rằng các bộ lọc có thể được lắp đặt.

Khách hàng cần xác minh rằng bộ lọc sơ cấp PP đã giảm hiệu quả lượng chất gây ô nhiễm đến màng PES và màng lọc cuối cùng có thể duy trì hiệu suất ổn định trong thời gian hoạt động dài hơn.

Kết quả

Sau khi tối ưu hóa các giai đoạn lọc, khách hàng đã đạt được quy trình lọc ổn định hơn.

Lõi lọc PP đã hấp thụ phần lớn tải lượng hạt từ thượng nguồn, cho phép màng PES hoạt động trong điều kiện phù hợp hơn.

Các cải tiến chính bao gồm:

áp suất chênh lệch ổn định hơn

• giảm tải cho màng lọc cuối cùng

• chu kỳ hoạt động của màng lọc dài hơn

• ít thay thế màng lọc không cần thiết hơn

• hiệu suất lọc có thể dự đoán được hơn

• giảm tiêu thụ lõi lọc tổng thể

• Quan trọng nhất, sự cải thiện đã đạt được mà không yêu cầu thiết kế lại lớn dây chuyền sản xuất hiện có.

Tại sao lọc hai giai đoạn hoạt động tốt hơn

Sử dụng lõi lọc màng mịn nhất cho mọi nhiệm vụ lọc hiếm khi là phương pháp kinh tế nhất.

Trong lọc bia, các chất gây ô nhiễm nên được loại bỏ dần dần.

Bộ lọc sơ cấp xử lý tải lượng hạt cao hơn, trong khi màng lọc cuối cùng thực hiện nhiệm vụ lọc mịn quan trọng hơn.

Điều này bảo vệ màng lọc đắt tiền hơn và tận dụng tốt hơn khả năng lọc của cả hai lõi lọc.

Đối với các nhà máy bia gặp tình trạng màng lọc bị tắc nhanh hoặc thay thế lõi lọc thường xuyên, giải pháp thường không phải là chỉ sử dụng một màng lọc khác.

Cách tiếp cận hiệu quả hơn là xem xét toàn bộ trình tự lọc.

Pullner

cung cấp bộ lọc sơ cấp PP, lõi lọc màng PES, bộ lọc khí vô trùng PTFE và bộ lọc tiện ích bằng thép không gỉ cho hệ thống lọc nhà máy bia.Cấu hình bộ lọc có thể được chọn theo đặc tính bia, tốc độ dòng chảy, yêu cầu lọc, phương pháp vệ sinh và thiết kế vỏ bộ lọc hiện có.