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Réduction de l’accumulation coûteuse d’un biofilm dans les membranes d’osmose inverse

Par Richard Juskowiak, Filtration Donaldson

Les systèmes de filtration d’osmose inverse purifient l’eau utilisée dans le traitement des aliments et des boissons, des produits pharmaceutiques et d’autres produits consommables. Étant donné que les membranes RO sont essentielles à la sécurité des produits et que leur remplacement est également coûteux, il est important de les protéger contre l’accumulation d’un biofilm. Le biofilm survient lorsque les bactéries survivent à la déchloration du charbon actif et qu’elles se multiplient en aval pour former des colonies microbiennes à la surface de l’équipement.

Les préfiltres plissés (gauche) incorporent plus de tissu au même endroit qu’un filtre traité par fusion-soufflage (droite). L’augmentation de la surface permet une meilleure capture et augmente la durée de vie du filtre.

Plus l’eau de source est préfiltrée, plus elle empêche la formation d’un biofilm sur le système d’osmose inverse, permettant ainsi d’améliorer la sécurité des produits et d’augmenter la durée de vie de la membrane. La Food and Drug Administration (l’Agence nationale de contrôle des produits alimentaires et pharmaceutiques) des États-Unis exige la préfiltration de l’eau avant qu’elle ne pénètre dans les systèmes d’osmose inverse, mais une attention particulière doit être portée au type de préfiltre utilisé.

Une membrane d’osmose inverse bien protégée contre les microbes et les particules de carbone nuisibles dure généralement jusqu’à deux ans, tandis qu’une membrane qui se salit au bout d’un an peut révéler une préfiltration de qualité inférieure.

Découvrez trois manières de mieux protéger la membrane d’osmose inverse avec une préfiltration plus performante :

1. Faites attention à la composition du filtre.

Les normes de l’industrie recommandent un filtre de 5 microns pour la préfiltration d’osmose inverse, mais tous les filtres de 5 microns ne sont pas similaires. Pendant de nombreuses années, les clients process n’avaient pas d’autre choix que d’utiliser un filtre traité par fusion-soufflage - un cylindre en polypropylène injecté d’un polymère non tissé. La nature aléatoire de ce processus de fabrication crée des espaces ouverts et une capture irrégulière des microbes.

La technologie de filtration améliorée est maintenant disponible grâce à une collaboration établie entre scientifiques, ingénieurs en matériaux et fabricants agroalimentaires. Sous le nom LifeTec™, Donaldson offre un filtre avec une structure de média avancée et un boîtier dans ces filtres offrant une capacité et une fiabilité améliorée.

Le média LifeTec est plié en paquets dans une cage en polypropylène, ce qui, par rapport aux éléments traités par fusion-soufflage, augmente la surface de filtration de 400 % pour capturer plus de contaminants sans contrer le débit.

Le média dense est doté de pores de plus grande taille sur le côté amont et de pores de plus petite taille sur la surface en aval. Cette structure en forme d’entonnoir crée une plage limite de microns spécifique et garantit l’efficacité d’un préfiltre.

2. Recherchez une efficacité vérifiable.

Lorsque vous choisissez un filtre, ne vous contentez pas de regarder la taille en microns sur la fiche technique du fournisseur. Regardez également l’efficacité. L’efficacité est le pourcentage de particules qu’un filtre doit capturer dans la plage de microns sur l’étiquette. Étant donné qu’il n’existe aucune norme de mesure largement acceptée relative aux fabricants de filtres, il est nécessaire de faire preuve d’un grand discernement. Les classements en microns, ainsi que les termes « nominal » et « absolu », sont très subjectifs, tout comme les allégations « à faible teneur en matières grasses » sur les étiquetages alimentaires.

Pour montrer comment cette confusion peut survenir, Donaldson a testé des filtres obtenus par fusion/soufflage de cinq fabricants différents qui affirment tous retirer des contaminants de 1 micron. En raison de la composition en fibre aléatoire des filtres obtenus par fusion/soufflage, leur performance en matière d’efficacité variait d’une valeur inférieure à 20 % à une valeur supérieure à 98 %.

La nouvelle technologie de filtration est bien plus précise. L’efficacité des filtres LifeTec, par exemple, peut être vérifiée par des tests en laboratoire que Donaldson offre sur tous ses filtres de processus.

Un filtre à valeur nominale absolue LifeTec avec une taille de capture de 1 micron, par exemple, supprimera toujours 99,98 % de particules de 1 micron minimum. Donaldson reteste régulièrement ses filtres pour confirmer cette performance et publie cette note sur toutes ses étiquettes et fiches techniques. 

Capacité de rétention des impuretés et augmentation du débit d’un filtre plissé

Plus la capacité de rétention des impuretés est élevée, plus la pression différentielle est réduite et la durée de vie d’un préfiltre plissé Donaldson augmentée, par rapport à un filtre classique obtenu par fusion/soufflage.
3. Prenez en considération les coûts à long terme.

Et pour finir, lorsque vous tentez sérieusement d’empêcher l’accumulation d’un biofilm au coût le plus bas, ne prenez pas seulement en compte le prix d’achat du préfiltre. De nombreuses usines planifient de façon régulière le remplacement de leurs préfiltres d’osmose inverse obtenus par fusion/soufflage une fois par semaine, par habitude. Ces coûts s’additionnent.

Tandis que les filtres plissés avancés peuvent s’avérer plus chers à l’achat, les économies potentielles à long terme peuvent s’avérer considérables :

  • Les membranes d’osmose inverse durent jusqu’à deux fois plus longtemps avec une meilleure protection
  • Temps de maintenance et arrêts de production réduits avec une meilleure durée de vie des filtres
  • Risque de contamination limité, car les micro-organismes sont retirés en amont

Pour une protection optimale de la membrane d’osmose inverse, les ingénieurs de filtration de Donaldson recommandent d’installer un filtre plissé d’une valeur nominale d’1 micron à la place du filtre obtenu par fusion/soufflage, ou directement après celui-ci, avant que l’eau n’entre en contact avec la membrane. Cette opération permet non seulement de prolonger la durée de vie de la membrane d’osmose inverse, mais également celle du pré-filtre. En outre, cela permet de maintenir un débit supérieur en raison de la conception plissée.

Il est également important pour les opérateurs de se procurer des filtres auprès d’un fabricant qui publie librement ses données en matière d’efficacité de rétention avec la taille en microns correspondante.

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Richard Juskowiak est spécialiste produit chez Donaldson Company, Inc. et fait partie du groupe de processus de filtration. Il détermine les solutions techniques requises par les transformateurs et collabore avec les ingénieurs en vue de trouver des solutions pour les applications complexes.
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