Фронтална или класическа филтрация

Фронталната филтрация или класическата филтрация е унитарна операция по разделяне без промяна на състоянието, използвана в хранителната, фармацевтичната и козметичната индустрия.

Конвенционалната филтрация, която съществува от стотици години, все още се нарича фронтална филтрация, тъй като течността, която трябва да се филтрира, тече перпендикулярно (или фронтално) към порестата среда (наречена филтърна среда), отговорна за спирането на частиците.
Тази челна филтрация е противоположна на тангенциалната филтрация, която наскоро се появи, където течността, която трябва да се филтрира, циркулира успоредно на филтриращата повърхност (наричана още мембрана).

1. Общи

Това е унитарна операция по разделяне на частиците според техния размер. Това разделяне се постига чрез прокарване на течния продукт през пореста среда, отговорна за спирането на частиците според техния размер.

11- Определение

12- Принцип на работа

Течният продукт е принуден (благодарение на помпа или гравитация) да премине през пореста среда (наречена среда или филтрираща среда), отговорна за спирането (на повърхността и/или в дълбочина) на частиците, които съдържа.
След това образува на повърхността на филтриращата среда депозит от утайка (спрени частици), наречен филтърна торта.
Извиква се продуктът, освободен от частици, извлечени на изхода на филтъра филтрат.
Това е цялостната инсталация (съдържаща пусковия резервоар, захранваща помпа, манометри, клапани и филтърна среда), която се нарича филтър !

Филтрацията е възможна само ако има положителна разлика в налягането между храненето (Татко) и филтрата (Pf). Тази разлика в налягането (Pa-Pf) също се нарича трансмембранна разлика в налягането или спад на налягането. На практика често помпата с положителен работен обем изтласква подаването към налягане Па върху филтърната среда. Ще се възстановим филтратът при по-ниско налягане Pf (= Patm като цяло). Трябва да се отбележи, че спад на налягането увеличава се по време на филтриране със запушване на филтъра

Можете да получите +/- фина филтрация в зависимост от размера на порите (или праг на филтрация) филтрираща среда (избистряща филтрация до стерилизираща филтрация).

Легенда на фигурата

1: фураж (течност за филтриране
2: филтърна среда
3: Филтрат (филтрирана течност)
4: Филтърна торта (натрупване на спрели частици)
Pa: Налягане на подаване
Pf: Налягане на филтрата
Pa> Pf: налягането на подаването е по-високо от това на филтрата

13- Области на приложение Принцип на работа

В зависимост от фиността на филтрацията, т.е. размера на порите на филтърната среда, филтрирането ще има различни функции:

Изясняване: състоящ се в премахване на мътността от напитки и фармацевтични препарати
Концентрация от частици, където възстановеният сладкиш съответства на благородната фаза (мая).
Пречистване (студена стерилизация) на напитки (микрофилтрирано мляко) и термолабилни фармацевтични препарати чрез микрофилтрация (граничен праг по-малък от 0,2 µm в аптеките)

В галеничната аптека различаваме:
• Изясняваща филтрация, която включва:

Филтрация: филтриране на частици до 10 µm
Микрофилтрация: филтриране на частици от 10 µm до 0,2 µm

• Стерилизираща филтрация, която включва:

Ултрафилтрация: филтриране на частици от 0.2µm до 0.002µm
Обратна осмоза: филтриране на частици от 0,002µm до 0,0003µm.

Дейност № 1 - Общи положения за филтриране

2- филтрираща среда

Филтърната среда може да се характеризира със следните характеристики:

Порьозност: това е обемът на вакуума на филтърната среда спрямо нейния общ обем; порьозността се изразява в%.
Пропускливост: свойството на филтърната среда е да позволява на течността да преминава повече или по-малко лесно. Тя се изразява като Дарси (или Дарси).
Праг на филтрация: съответства на размера на най-малките частици (или микроорганизми), задържани от филтриращата среда с определена степен на ефективност.Обикновено се посочва в микрометри (µm). Говорим за прекъсване, когато филтрираме на молекулярно ниво (то се изразява чрез молекулно тегло)
Ефективност: Това е% от частиците, задържани от филтриращата среда, които са по-големи от прага на филтриране.
Прагът на филтрация и ефективността са два важни свързани параметъра, за да се избере подходяща среда за продукта, който трябва да се филтрира.
Пример: среда с праг на филтрация 5 µm, която има ефективност 80%, означава, че 20% от частиците с размер по-голям от 5 µm няма да бъдат спрени !

Има два вида филтрираща среда: фината среда, която извършва филтриране на повърхността (или пресяването) и дебелата среда, която извършва филтриране в дълбочина.

21- Повърхностна филтрация

За това филтриране, при което частиците са спрени на повърхността на филтриращата среда, говорим за пресяване или скрининг.

Това е механично явление, иначе известно като повърхностна филтрация. Филтърът е мембрана, перфорирана от калибрирани пори с подобен диаметър. Филтърът задържа всички частици, чийто диаметър е по-голям от диаметъра на порите. Говорим за екранен филтър или мембранен филтър.