Βελτίωση της σταθερότητας φιλτραρίσματος μπύρας με προφίλτρα PP και φυσίγγια μεμβράνης PES

Υπόβαθρο πελατών

Ο πελάτης λειτουργεί ένα ζυθοποιείο που παράγει συσκευασμένη μπύρα για λιανική διανομή.

Πριν από την πλήρωση, η μπύρα περνά από φιλτράρισμα φυσιγγίων για να βελτιώσει τη διαύγεια και να ελέγξει τους μικροοργανισμούς. Το υπάρχον σύστημα χρησιμοποιούσε φυσίγγια μεμβράνης ως τελικό στάδιο φιλτραρίσματος.

Ωστόσο, ο πελάτης αντιμετώπιζε ένα επαναλαμβανόμενο πρόβλημα: τα φυσίγγια της τελικής μεμβράνης φόρτωναν πολύ γρήγορα, με αποτέλεσμα η διαφορική πίεση να αυξηθεί ταχύτερα από το αναμενόμενο και να αυξηθεί η συχνότητα αντικατάστασης.

Επειδή τα φυσίγγια μεμβράνης είναι ένα από τα αναλώσιμα υψηλότερου κόστους στο σύστημα φιλτραρίσματος, η συχνή αντικατάσταση αύξανε τόσο το λειτουργικό κόστος όσο και τον φόρτο εργασίας συντήρησης.

Η Πρόκληση

Το τελικό φίλτρο μεμβράνης λάμβανε πάρα πολλή υπολειμματική ζύμη, λεπτά αιωρούμενα στερεά και κολλοειδή μόλυνση από την ανάντη διαδικασία.

Αν και η μεμβράνη μπορούσε να επιτύχει την απαιτούμενη τελική απόδοση φιλτραρίσματος, αναγκαζόταν να χειριστεί ένα ρυπαντικό φορτίο που θα έπρεπε να είχε αφαιρεθεί νωρίτερα.

Ο πελάτης έπρεπε να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μεμβράνης χωρίς να μειώσει την ποιότητα της μπύρας ή να κάνει σημαντικές τροποποιήσεις στο υπάρχον σύστημα φιλτραρίσματος.

Διάλυμα φιλτραρίσματος Pullner

Ο Pullner εξέτασε την υπάρχουσα διαδικασία φιλτραρίσματος αντί απλώς να αντικαταστήσει τη μεμβράνη με άλλο φυσίγγιο της ίδιας κατηγορίας.

Ο κύριος στόχος ήταν να ανακατανεμηθεί το φορτίο διήθησης έτσι ώστε οι χονδροειδείς και λεπτοί ρύποι να αφαιρεθούν πριν η μπύρα φτάσει στην τελική μεμβράνη.

Το βελτιστοποιημένο σύστημα χρησιμοποίησε μια διαμόρφωση δύο σταδίων:

Προδιήθηση PP → Τελικό φιλτράρισμα μεμβράνης PES

Αυτή η διάταξη επέτρεψε στο φυσίγγιο PP να χειριστεί το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου σωματιδίων, ενώ η μεμβράνη PES εστίαζε στο τελικό λεπτό φιλτράρισμα και τον μικροβιακό έλεγχο.

1. Αξιολόγηση των υφιστάμενων συνθηκών φιλτραρίσματος

Πριν από την επιλογή των κασετών, εξετάστηκαν οι κύριες συνθήκες λειτουργίας, όπως:

• ρυθμός ροής μπύρας

• υπάρχουσες διαστάσεις περιβλήματος φίλτρου

• μήκος κασέτας και τύπος σύνδεσης

• αρχική και τερματική διαφορική πίεση

• θερμοκρασία κατά τη διήθηση

• μέθοδος καθαρισμού και απολύμανσης

• αναμενόμενος όγκος διήθησης ανά κύκλο παραγωγής

• φόρτωση στερεών που εισέρχονται στο τελικό στάδιο διήθησης

Αυτές οι πληροφορίες χρησιμοποιήθηκαν για να προσδιοριστεί εάν η μικρή διάρκεια ζωής της μεμβράνης προκλήθηκε από την ίδια τη μεμβράνη ή από υπερβολική μόλυνση προς τα πάνω.

Η αξιολόγηση έδειξε ότι το κύριο πρόβλημα ήταν η ανεπαρκής προστασία της τελικής μεμβράνης.

2. Προσθήκη Σταδίου Προδιήθησης ΡΡ υψηλής χωρητικότητας

Ένα φυσίγγιο PP εγκαταστάθηκε ανάντη της μεμβράνης PES.

Ο σκοπός αυτού του σταδίου ήταν η σύλληψη υπολειμμάτων ζύμης, αιωρούμενων σωματιδίων και άλλης μόλυνσης πριν φτάσουν στην τελική μεμβράνη.

Αντί να επιλέξουμε μια άσκοπα λεπτή κασέτα PP, η βαθμολογία του προφίλτρου επιλέχθηκε για να εξισορροπήσει τρεις παράγοντες:

αφαίρεση σωματιδίων, ικανότητα ροής και διάρκεια ζωής.

Εάν το προφίλτρο είναι πολύ χονδροειδές, η υπερβολική μόλυνση περνά προς τα κάτω.

Εάν είναι πολύ λεπτό, το ίδιο το φυσίγγιο PP μπορεί να μπλοκάρει πολύ γρήγορα και να δημιουργήσει πρόσθετη απώλεια πίεσης.

Επομένως, η τελική προδιαγραφή προφίλτρου εξαρτάται από την πραγματική ποιότητα της μπύρας και την απόδοση καθαρισμού ανάντη.

Για εφαρμογές ζυθοποιίας, τα φυσίγγια βάθους PP ή πτυχωτές μπορούν να επιλεγούν ανάλογα με τη φόρτωση ρύπων και την απαιτούμενη απόδοση.

Το προφίλτρο παρέχει πολλά πλεονεκτήματα:

• μεγαλύτερη ικανότητα συγκράτησης βρωμιάς

• χαμηλότερο κόστος από τη χρήση της τελικής μεμβράνης για την αφαίρεση σωματιδίων

• μειωμένο φορτίο σωματιδίων στη μεμβράνη PES

• βραδύτερη αύξηση της κατάντη διαφορικής πίεσης

• ευκολότερη και πιο οικονομική αντικατάσταση φυσιγγίου

3. Χρήση μεμβράνης PES μόνο για το τελικό φιλτράρισμα

Αφού αφαιρέθηκε το μεγαλύτερο μέρος της μόλυνσης από σωματίδια, η μπύρα πέρασε από το φυσίγγιο μεμβράνης PES.

Το PES επιλέχθηκε επειδή η υδρόφιλη δομή μεμβράνης του είναι κατάλληλη για κρίσιμη διήθηση υγρών και παρέχει ελεγχόμενα χαρακτηριστικά πόρων για το τελικό φιλτράρισμα μπύρας.

Ανάλογα με τις απαιτήσεις μικροβιακού ελέγχου της ζυθοποιίας, οι αξιολογήσεις μεμβράνης όπως π.χ0,45 μm ή 0,65 μmμπορεί να εξεταστεί.

Ωστόσο, η τελική επιλογή θα πρέπει να βασίζεται στην απαιτούμενη απόδοση μικροβιακής κατακράτησης και όχι μόνο στο μέγεθος των πόρων.

Μειώνοντας το φορτίο σωματιδίων που φθάνει στη μεμβράνη PES, το φυσίγγιο θα μπορούσε να λειτουργεί πιο κοντά στην προβλεπόμενη λειτουργία του αντί να λειτουργεί τόσο ως φίλτρο διαύγασης όσο και ως τελική μεμβράνη.

4. Έλεγχος της διαφορικής πίεσης και στα δύο στάδια

Η διαφορική πίεση αντιμετωπίστηκε ως σημαντικός δείκτης λειτουργίας.

Αντί να περιμένει μέχρι να μπλοκάρει γρήγορα η τελική μεμβράνη, ο πελάτης θα μπορούσε να παρακολουθεί την εξέλιξη της πίεσης στα στάδια PP και PES χωριστά.

Αυτό διευκόλυνε τον προσδιορισμό του τόπου συσσώρευσης μόλυνσης.

Για παράδειγμα:

Αυτή η προσέγγιση βοηθά επίσης τις ομάδες συντήρησης να αποφύγουν την αντικατάσταση της πιο ακριβής μεμβράνης απλώς και μόνο επειδή η συνολική πίεση του συστήματος έχει αυξηθεί.

5. Αντιστοίχιση των κασετών με τον υπάρχοντα εξοπλισμό

Η λύση σχεδιάστηκε γύρω από τα υπάρχοντα περιβλήματα φίλτρων του πελάτη.

Το μήκος της κασέτας, η τελική σύνδεση, η διαμόρφωση στεγανοποίησης και το υλικό φλάντζας ταιριάστηκαν με τον εγκατεστημένο εξοπλισμό, έτσι ώστε να μην απαιτούνται σημαντικές αλλαγές στο περίβλημα ή στις σωληνώσεις.

Όπου οι εφαρμογές επαφής με μπύρα απαιτούν επαναλαμβανόμενο καθαρισμό ή απολύμανση, τα υλικά και οι σφραγίδες φυσιγγίων πρέπει επίσης να είναι συμβατά με τα χημικά καθαρισμού του πελάτη και τη θερμοκρασία λειτουργίας.

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα φυσίγγια μεμβράνης, επειδή η μακροχρόνια διάρκεια ζωής εξαρτάται όχι μόνο από την απόδοση του φιλτραρίσματος αλλά και από τον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνεται το φυσίγγιο σε επαναλαμβανόμενους κύκλους απολύμανσης.

6. Επαλήθευση της νέας διάταξης φιλτραρίσματος

Το βελτιστοποιημένο σύστημα αξιολογήθηκε με παρακολούθηση:

• αρχική διαφορική πίεση

• αύξηση της πίεσης κατά τη λειτουργία

• ρυθμός ροής φιλτραρίσματος

• διαύγεια μπύρας

• κύκλο σέρβις κασέτας

• τελική απόδοση φιλτραρίσματος

• κατάσταση φυσιγγίου μετά τη χρήση

Ο στόχος δεν ήταν απλώς να επιβεβαιωθεί ότι τα φίλτρα μπορούσαν να εγκατασταθούν.

Ο πελάτης έπρεπε να επαληθεύσει ότι το προφίλτρο PP μείωσε αποτελεσματικά τη μόλυνση που έφτανε στη μεμβράνη PES και ότι η τελική μεμβράνη θα μπορούσε να διατηρήσει σταθερή απόδοση για μεγαλύτερη περίοδο λειτουργίας.

Αποτελέσματα

Μετά τη βελτιστοποίηση των σταδίων φιλτραρίσματος, ο πελάτης πέτυχε μια πιο σταθερή διαδικασία φιλτραρίσματος.

Το φυσίγγιο PP απορρόφησε το μεγαλύτερο μέρος του φορτίου σωματιδίων ανάντη, επιτρέποντας στη μεμβράνη PES να λειτουργεί υπό πιο κατάλληλες συνθήκες.

Οι κύριες βελτιώσεις περιελάμβαναν:

• πιο σταθερή διαφορική πίεση

• μειωμένη φόρτιση στην τελική μεμβράνη

• μεγαλύτερους κύκλους λειτουργίας μεμβράνης

• λιγότερες περιττές αντικαταστάσεις μεμβράνης

• πιο προβλέψιμη απόδοση φιλτραρίσματος

• μειωμένη συνολική κατανάλωση κασετών

Το πιο σημαντικό είναι ότι η βελτίωση επιτεύχθηκε χωρίς να απαιτείται σημαντικός επανασχεδιασμός της υπάρχουσας γραμμής παραγωγής.

Γιατί το φιλτράρισμα δύο σταδίων λειτουργεί καλύτερα

Η χρήση του καλύτερου φυσιγγίου μεμβράνης για κάθε εργασία φιλτραρίσματος είναι σπάνια η πιο οικονομική προσέγγιση.

Στο φιλτράρισμα της μπύρας, οι προσμείξεις πρέπει να αφαιρούνται σταδιακά.

Το προφίλτρο χειρίζεται το υψηλότερο φορτίο σωματιδίων, ενώ η τελική μεμβράνη εκτελεί την πιο κρίσιμη εργασία λεπτής διήθησης.

Αυτό προστατεύει την πιο ακριβή μεμβράνη και κάνει καλύτερη χρήση της ικανότητας φιλτραρίσματος και των δύο φυσιγγίων.

Για ζυθοποιίες που αντιμετωπίζουν ταχεία απόφραξη της μεμβράνης ή συχνή αντικατάσταση φυσιγγίων, η λύση είναι συχνά να μην χρησιμοποιείται μια διαφορετική μεμβράνη μόνη της.

Η πιο αποτελεσματική προσέγγιση είναι η επανεξέταση της πλήρους αλληλουχίας διήθησης.

Πούλνερπαρέχει προφίλτρα PP, φυσίγγια μεμβράνης PES, αποστειρωμένα φίλτρα αερίου από PTFE και φίλτρα χρησιμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα για συστήματα φιλτραρίσματος ζυθοποιίας.

Οι διαμορφώσεις φίλτρων μπορούν να επιλεγούν σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της μπύρας, τον ρυθμό ροής, τις απαιτήσεις φιλτραρίσματος, τη μέθοδο υγιεινής και τον υπάρχοντα σχεδιασμό του περιβλήματος του φίλτρου.