Cum funcționează un cartuș de filtru de adâncime

Dacă lucrați cu filtrarea lichidelor în industria farmaceutică, a produselor alimentare și a băuturilor sau în procesarea chimică, probabil că ați întâlnit termenul „cartuș de filtrare în adâncime” - cunoscut și ca filtru lenticular sau filtru cu discuri stivuite. Spre deosebire de filtrele de suprafață care captează particulele pe un singur strat exterior, un filtru de adâncime captează contaminanții în întreaga sa structură.

Acest articol explică cum funcționează cartușele de filtrare cu stivă de adâncime, ce le face diferite de alte tipuri de filtre și de ce sunt utilizate pe scară largă în aplicațiile critice de clarificare a lichidelor.

A cartuș de filtrare cu stivă de adâncime- numit uneori filtru lenticular datorită designului său de disc în formă de lentilă - este un sistem de filtrare modular format din unități de filtrare circulare stivuite. Fiecare cartuș este format din „celule” individuale stivuite pe un miez central, cu capace de capăt care blochează totul în poziție.

Fiecare celulă este de obicei realizată din două foi de mediu de filtrare de adâncime, cu un separator de polipropilenă între ele. Foile de filtrare în sine sunt compuse din fibre de celuloză combinate cu adjuvanti de filtrare anorganici, cum ar fi pământ de diatomee sau perlit. Aceste materiale creează o structură foarte poroasă, rigidă, care poate capta contaminanții pe toată grosimea sa.

Cartușele de filtrare cu stivă de adâncime sunt disponibile în diametre standard de 8 inchi, 12 inchi și 16 inci, cu un număr de celule variind de la 5 la 18 celule per modul. Ele pot fi stivuite vertical în carcase - până la patru module înalte - pentru a îndeplini cerințele de debit ridicat.

Calea Fluxului

Filtrele de adâncime funcționează de obicei pe odin exterior spre interiorcalea curgerii. Lichidul nefiltrat este presurizat în carcasă, înconjurând celulele filtrului. Lichidul trece apoi prin discurile filtrante stivuite de la suprafața exterioară spre interior, călătorind prin adâncimea fiecărei foi de filtrare. Lichidul curat filtrat este îndreptat către miezul central al cartuşului şi iese prin portul de ieşire.

Trei mecanisme de filtrare

Filtrele de stivă de adâncime nu se bazează pe o singură metodă de captare. Se combinătrei mecanisme distincte:

1. Filtrarea suprafeței- Particulele mai mari din lichidul de alimentare sunt interceptate mecanic pe suprafața exterioară a mediului de filtrare. Aceste particule sunt prea mari pentru a intra în structura porilor, așa că sunt oprite la suprafață.

2. Filtrarea în adâncime- Pe măsură ce lichidul trece prin mediul de filtrare, urmează a"cale chinuitoare"prin structura poroasă tridimensională. Particulele mai mici sunt prinse adânc în grosimea suportului, nu doar la suprafață. Această caracteristică de încărcare în adâncime este cea care conferă acestor filtre capacitatea mare de reținere a murdăriei.

3. Adsorbția electrocinetică- Aici filtrele de stivă de adâncime diferă de filtrele mecanice simple. Mediul de filtrare este tratat pentru a transporta asarcina pozitiva. Această sarcină pozitivă atrage și țineparticule încărcate negativ- inclusiv ceață, coloizi, bacterii și endotoxine - care sunt mai mici decât dimensiunea fizică a porilor filtrului. Particulele care altfel ar trece sunt captate de atracția electrostatică.

Designul „Separator dublu”.

Filtrele moderne de stivă de adâncime încorporează aconceptul de dublu separator. Fiecare celulă are un separator din polipropilenă între cele două foi de mediu filtrant, oferind suport structural. Acest design împiedică foile filtrante să intre în contact direct unele cu altele, ceea ce eliminăorbirea media- o condiție în care foile adiacente se lipesc împreună și reduc zona eficientă de filtrare.

Designul separatorului previne, de asemenea, deformările foii filtrante după tratamentele termice și protejează mediul în timpul igienizării la cald. Clemele externe robuste sau structurile de suport rigide previn deteriorarea în timpul încărcării și descărcării modulelor.

• Capacitate mare de reținere a murdăriei: Deoarece contaminanții sunt captați pe toată adâncimea suportului, mai degrabă decât doar pe suprafață, filtrele de adâncime pot reține mult mai multe solide înainte de a atinge presiunea de schimbare. Studiile arată că oferăfiltrare cu flux marecu durata de viata lunga.
• Protecție pentru filtrele din aval: Filtrele de adâncime sunt utilizate în mod obișnuit caprefiltrepentru a proteja filtrele cu membrană din aval și coloanele de cromatografie mai scumpe. Îndepărtând mai întâi majoritatea contaminanților, aceștia prelungesc durata de viață a filtrelor de lustruire finale.
• Funcționare închisă, fără scurgeri: Spre deosebire de filtrele presă tradiționale cu placă și cadru, filtrele cu stivă de adâncime funcționează în asistem complet închis. Acest lucru previne expunerea lichidelor la mediul extern, elimină scurgerile și reduce expunerea operatorului la fluidele de proces.
• Amprentă compactă: Designul de stivuire verticală ocupă mai puțin spațiu pe podea decât sistemele cu placă și cadru, oferind în același timp o suprafață mare de filtrare. Mai multe module pot fi stivuite vertical pentru a crește capacitatea fără a extinde amprenta.
• Scalabilitate: Filtrele de adâncime sunt disponibile în mai multe diametre (8", 12", 16") și număr de celule, permițând extinderea ușoară a capacității. Pot fi scalate de la laborator la producție completă.

Cartușele de filtrare cu stivă de adâncime sunt utilizate în mai multe industrii în care este necesară limpezirea lichidului de înaltă puritate:

• Farmaceutică și Biotehnologie: Filtrarea injectabilelor, LVP, apă pentru injecție, producerea de vaccin, fracționarea plasmei sanguine și clarificarea API. Filtrele de adâncime sunt, de asemenea, utilizate pentru îndepărtarea resturilor celulare și pentru protejarea filtrelor cu membrană din aval.
• Alimente și băuturi: clarificarea berii, vinului, băuturilor spirtoase distilate, sucurilor, siropurilor și uleiurilor comestibile. Sunt deosebit de eficiente pentruîndepărtarea ceață receîn băuturi și lustruirea finală înainte de îmbuteliere.
• Prelucrare chimică: Filtrarea grăsimilor, murdăriei, nămolului, materialelor gelatinoase, îndepărtarea catalizatorului și îndepărtarea finelor de carbon.
• Extracția botanică: Iarnarea și deparafinarea extractelor de etanol, îndepărtarea ceară, lipidelor și solidelor în suspensie la debite mari.

Un cartuș de filtrare cu stivă de adâncime funcționează prin combinarea a trei mecanisme de filtrare - filtrare la suprafață, filtrare în adâncime și adsorbție electrocinetică - într-un design de discuri stivuite. Calea de curgere „din exterior spre interior” forțează lichidul să treacă prin mai multe straturi de mediu pe bază de celuloză, unde contaminanții sunt capturați pe toată grosimea suportului, mai degrabă decât doar la suprafață.

Designul dublu separator asigură stabilitatea structurală și previne orbirea mediului, în timp ce sarcina pozitivă de pe suport captează particule mai mici decât dimensiunea fizică a porilor.

Această combinație de mecanisme oferă filtrelor de adâncime capacitate mare de reținere a murdăriei, durată lungă de viață și performanță fiabilă în aplicații critice de limpezire a lichidelor din produse farmaceutice, alimente și băuturi și procesare chimică.

Contactați-ne pentru mai multe detalii