Gdy półpłynny produkt przykleja się do linii produkcyjnych i zostaje spłukany, wraz z nim maleją zyski. Chcesz, aby każda uncja Twojego jogurtu, budyniu lub farmaceutyku trafiła do maszyny napełniającej. Dlatego też, podobnie jak większość przetwórców, możesz skorzystać z systemu odzyskiwania produktów w celu odzyskania wszelkich pozostałości w rurociągach.

Odzyskiwanie produktu zwykle odbywa się za pomocą „systemu czyszczenia rurociągów”. Jest to elastyczny cylinder z uszczelką silikonową na końcu, który jest przepychany przez rurę, aby wycisnąć resztę produktu na przeciwległym końcu. Siłą napędową tych systemów jest zazwyczaj obojętne medium, takie jak sprężone powietrze lub woda.

Odzyskanie produktu nie przyniesie żadnych korzyści, jeśli spowoduje zepsucie całej partii. Do zepsucia może dojść, jeśli niedoskonałe uszczelnienie lub pęknięcie w urządzeniu do czyszczenia rur przedostaną się zanieczyszczenia z wody użytkowej lub sprężonego powietrza, a zanieczyszczenia te będą się gromadzić w ciepłym, wilgotnym środowisku. Ponadto kolejna partia produktu będzie przechodzić przez te same rury technologiczne i natknie się na substancje, które się tam osadzą. Z uwagi na ryzyko kontaktu z żywnością, najlepszą praktyką jest używanie w procesie produkcji żywności sterylnego powietrza lub sterylnej wody.

Jak powstaje sterylna woda i powietrze?

Istnieje kilka metod wykorzystywanych do wytwarzania sterylnego powietrza lub wody w przetwórstwie żywności i napojów:

• odwrócona osmoza (RO),
• pasteryzacja,
• sterylizacja światłem ultrafioletowym (UV),
• ozonowanie i
• mikrofiltracja (sprężonego powietrza lub wody).

Każda metoda ma swoje wady i zalety. Systemy odwróconej osmozy (RO) mają delikatną membranę, której wymiana może być kosztowna, dlatego często stosuje się je wyłącznie do wody będącej składnikiem systemu. Pasteryzacja, sterylizacja UV i ozonowanie są skuteczne, wymagają jednak osobnego etapu procesu. 

Mikrofiltracja staje się uznaną alternatywą w produkcji sterylnej wody i powietrza. Odpowiedni mikrofiltr spełnia normy 3-A i jest tańszy, ponieważ element sterylizujący można zintegrować bezpośrednio z linią produkcyjną. Mikrofiltracja pozwala uzyskać wodę pasteryzowaną, która nadaje się do wielu zastosowań, w tym do odzysku procesowego i systemów czyszczenia na miejscu.

Zgodnie ze standardami produkcji farmaceutycznej, filtr powietrza lub wody klasy sterylnej musi mieć stałą średnicę porów wynoszącą 0,2 mikrona i zatrzymywać 99,99999% wszystkich patogenów. (Najmniejsze bakterie mają wielkość 0,2 mikrona.)

Przed zakupem filtra należy dokładnie sprawdzić jego kartę techniczną pod kątem wielkości mikronów wynoszącej 0,2 i wartości redukcji logarytmicznej wynoszącej 7, co stanowi wymaganą wartość retencji. Nie wszyscy producenci filtrów spełniają wytyczne branżowe w tym zakresie.

Współpracuj z dostawcą, takim jak Donaldson, który przestrzega najwyższych niezależnych standardów dotyczących powietrza lub płynów mających kontakt z żywnością lub stosowanych jako składniki.

Na czym polega filtracja sterylna?

Aby uzyskać sterylne powietrze lub wodę zgodne ze standardami farmaceutycznymi, filtr musi mieć stałą średnicę porów wynoszącą 0,2 mikrometra i zatrzymywać 99,99999% wszystkich cząstek o tej wielkości.

W karcie technicznej filtra wydajność ta jest określona jako „filtr o wartości absolutnej 0,2 mikrona i współczynniku redukcji logarytmicznej (LRV) >7”.

W przeciwieństwie do tego filtry o nominalnej wartości znamionowej mają  przybliżony rozkład porów i nie nadają się do sterylnej produkcji użytkowej. Filtry nominalne są na ogół dopuszczalne w zastosowaniach niesterylnych, takich jak wstępna filtracja wody zasilającej kocioł parowy.

Zaleca się zastosowanie nominalnego prefiltra (po lewej) dla wody lub sprężonego powietrza przed jego przepływem przez sterylną membranę mikrofiltra (po prawej).

Optymalna konstrukcja i konserwacja sterylnej mikrofiltracji

Donaldson niedawno podjął współpracę z wiodącą firmą produkującą jogurty, która przekształciła wszystkie swoje systemy odzyskiwania produktu w swoich zakładach na całym świecie w systemy mikrofiltracji kartridżowej.

Oto kilka ważnych zasad, których należy przestrzegać, jeśli zamierzasz używać mikrofiltracji do podobnych celów odzyskiwania produktów:

Chroń mikrofiltry za pomocą wstępnej filtracji

Zatrzymywanie twardych cząstek może doprowadzić do przedwczesnego zużycia mikrofiltra, którego zadaniem jest wychwytywanie przede wszystkim drobnoustrojów. Ponieważ ten element jest kosztowny, należy chronić go za pomocą serii filtrów wstępnych, zaprojektowanych do filtrowania wszelkich form osadów.

Liczba filtrów  wstępnych potrzebnych do oczyszczania powietrza lub wody zależy od jakości źródła. Każde miejskie zaopatrzenie w wodę jest inne, a potrzeby w zakresie filtracji mogą zmieniać się sezonowo, wraz ze wzrostem i obniżeniem poziomu wód gruntowych. Zasadniczo filtrację wody miejskiej należy rozpocząć od filtra wstępnego o wielkości oczek 100 lub 50 mikronów, a następnie stopniowo zwiększać jego wielkość do drobniejszych filtrów o wielkości oczek 10 mikronów. Zaleca się zastosowanie wstępnego filtra o dokładności 1 mikrona, tuż przed dotarciem wody lub powietrza do końcowego mikrofiltra.

W układzie sprężonego powietrza, oprócz osadów i mikroorganizmów, potencjalnymi zanieczyszczeniami mogą być także olej i skroplona woda. Podobnie jak w przypadku sieci wodociągowej, zastosuj stopniową filtrację, aby uzyskać czyste, suche powietrze. Oczyszczaj powietrze za pomocą tańszych filtrów wstępnych, a następnie stopniowo je oczyszczaj, stosując filtry o mniejszej liczbie mikronów. W pobliżu punktu wykorzystania powietrza powinien zostać zainstalowany końcowy mikrofiltr, którego zadaniem będzie filtrowanie bakterii z dużą wydajnością.

Można zastosować mniejszą liczbę elementów, ale ostateczny mikrofiltr będzie narażony na większe ryzyko zatkania lub przedwczesnego zużycia. Optymalnie zaprojektowana sekwencja filtrów pomaga wydłużyć żywotność filtra, co ostatecznie przekłada się na niższy koszt całkowity.

Zaplanuj lokalizację filtra na podstawie ryzyka

Jeśli w zakładzie jest wiele punktów poboru sterylnego powietrza lub wody, należy umieścić wstępne filtry na większych liniach użytkowych, a końcowe mikrofiltry na liniach odgałęzionych, jak najbliżej punktu poboru. Dokładne rozmieszczenie zależeć będzie od dostępnej przestrzeni w zakładzie.

W najlepszym przypadku proces zajmuje mało miejsca, ponieważ krótsze odległości między rurami zmniejszają ryzyko zanieczyszczenia. Jeżeli między ostatnim filtrem wstępnym a filtrem końcowym znajduje się 1000 stóp rury węglowej, oznacza to, że 1000 stóp potencjalnych osadów węgla, rdzy, kamienia i zanieczyszczeń może dotrzeć do drogiego filtra końcowego. W takiej sytuacji należy zaplanować zastosowanie dodatkowych filtrów wstępnych w przypadku dłuższych odcinków rur. Przeprowadź analizę ryzyka dla każdej ze swoich lokalizacji i zaprojektuj system tak, aby zminimalizować ryzyko.

Zmaksymalizuj żywotność filtra dzięki technologii wysokiej jakości

Koszt systemu filtracji w dużej mierze zależy od trwałości elementów filtrujących. Filtry wstępne tracą ważność w momencie zatkania. Aby wykryć zator, należy umieścić manometry przed i za filtrem i wymienić filtr przy ustalonym spadku ciśnienia.

Mikrofiltr jest inny. Jeśli zabezpieczyłeś go, stosując zalecaną filtrację wstępną, nie będziesz musiał zmieniać mikrofiltra z powodu zatkania. Należy jednak okresowo zabijać bakterie gromadzące się na błonie. Zazwyczaj odbywa się to poprzez sterylizację parą wodną. Naprężenie cieplne filtra ogranicza liczbę cykli sterylizacji, które może on wytrzymać. Wymień element, gdy osiągnie on maksymalną liczbę cykli zalecaną przez producenta.

Oczywiste jest, że stosowanie elementów wytrzymujących największą liczbę cykli parowych wiąże się z mniejszymi kosztami — jest to obszar, w którym filtry Donaldsona sprawdzają się znakomicie. Mikrofiltry Donaldson LifeTec® Liquid Micro-Filters z membranami PTFE zawierają o 20 procent więcej medium filtracyjnego, co pozwala na obsługę dużych przepływów. Ich sztywne klatki nośne wytrzymują wysokie temperatury. Do sprężonego powietrza dostępne są filtry powietrza Donaldson P-SRF V.

Testy Donaldsona pokazują, że filtry te wytrzymują do 160 cykli sterylizacji, w porównaniu do 100–150 cykli w przypadku najbliższego porównywalnego filtra, przy współczynniku redukcji logarytmicznej wynoszącym 9 dla cząstek o średnicy 0,2 mikrona. Te ostatnie osiągnięcia technologiczne pozwalają na dalszą redukcję przestojów w produkcji i kosztów konserwacji. Mimo że filtry wysokiej jakości mogą początkowo kosztować więcej, ich całkowity koszt posiadania znacząco spada z każdym dniem użytkowania.

Współpracuj z profesjonalnym partnerem w zakresie filtracji

Kiedy Donaldson pomagał przetwórcy jogurtu w instalacji systemu mikrofiltracji kartridżowej na linii produkcyjnej, współpraca odbywała się od początku do końca. Firma Donaldson przeprowadziła laboratoryjną analizę jakości wody, przetestowała różne mikronowe stopnie filtracji, aby określić odpowiednią równowagę ochrony przed filtrem, a także podzieliła się swoją wiedzą na temat produktu w zakresie prawidłowej sterylizacji parą, aby wydłużyć żywotność mikrofiltrów.

Mikrofiltracja to skuteczna metoda zgodna z normą 3-A, pozwalająca na produkcję wody pasteryzowanej oraz czystego, suchego sprężonego powietrza. Ponieważ Twoje linie produkcyjne podlegają dużym obciążeniom, współpracuj z wykwalifikowaną firmą zajmującą się filtracją, aby uzyskać najlepszą wydajność i wartość swojego sterylnego systemu filtracji. Mogą pomóc Ci zrozumieć ryzyka związane z Twoją placówką oraz zaprojektować właściwe miejsca i kolejność filtracji. Mogą również dostarczać produkty i technologie, które pomogą utrzymać systemy odzyskiwania produktów w działaniu przy niższych kosztach całkowitych.

Aby skontaktować się ze specjalistą Donaldson Process Filtration, skontaktuj się z nami już dziś.

Connor Rojina jest inżynierem aplikacji w dziale filtracji procesowej w firmie Donaldson Company. Jest aktywnym członkiem 3-A Sanitary Standards, Inc. i Compressed Air and Gas Institute. Posiada duże doświadczenie w zakresie technologii, zastosowań i przepisów związanych z filtracją cieczy, parą kulinarną i produkcją sterylnego powietrza w przemyśle spożywczym i napojowym.