RU2054299C1 - Filter apparatus, method and element for cleaning food liquids - Google Patents
Filter apparatus, method and element for cleaning food liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2054299C1 RU2054299C1 SU5049429A RU2054299C1 RU 2054299 C1 RU2054299 C1 RU 2054299C1 SU 5049429 A SU5049429 A SU 5049429A RU 2054299 C1 RU2054299 C1 RU 2054299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- height
- filter
- section
- upper section
- granules
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims description 18
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 24
- 239000008267 milk Substances 0.000 claims description 20
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 claims description 20
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 claims description 20
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 abstract 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000000721 bacterilogical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 241000295644 Staphylococcaceae Species 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 235000013334 alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к фильтровальной технике в пищевой промышленности, а конкретно к фильтрации пищевых жидкостей, в частности молока, от механических примесей. The invention relates to filtering technology in the food industry, and in particular to filtering food liquids, in particular milk, from mechanical impurities.
Известны жидкостные мешочные фильтры из тканных и нетканных материалов (лавсан, полипропилен), которые устанавливают непосредственно в систему очистки [1] Мешочные фильтры представляют собой двухслойный очиститель, наружный слой которого выполнен из лавсана, а внутренний тонкопористый из полипропилена, что обеспечивает более тонкую фильтрацию. Мешочные фильтры обычно надевают на стержневой фильтродержатель. Фильтруемую жидкость очищают поточно в очистителе. Данный способ очистки часто применяется на молочных фермах. Known liquid bag filters made of woven and non-woven materials (lavsan, polypropylene), which are installed directly in the cleaning system [1] Bag filters are a two-layer cleaner, the outer layer of which is made of lavsan, and the inner one is thin-porous of polypropylene, which provides a finer filtering. Bag filters are usually worn on a rod filter holder. Filtered liquid is cleaned in-line in a cleaner. This cleaning method is often used on dairy farms.
Однако эти фильтрующие элементы быстро забиваются механическими примесями, что влечет за собой частую замену фильтра, и может привести к потере герметичности из-за разрыва фильтрующего материала. Применение таких фильтров в производстве малоэффективно. However, these filter elements are quickly clogged by mechanical impurities, which entails frequent replacement of the filter, and can lead to loss of tightness due to rupture of the filter material. The use of such filters in production is ineffective.
Известен фильтр для очистки жидкостей от взвешенных примесей, который может быть использован для очистки пищевых жидких сред [2] Фильтрационный аппарат представляет собой корпус в виде обратного конуса, который разделен по высоте горизонтально к сеткам со слоями фильтрующей загрузки. Размер гранул загрузки в каждом слое состоит из частиц одинаковой гидравлической крупности и убывает в каждом последующем по высоте корпуса слое по направлению движения жидкости. Кроме того, фильтрационный аппарат содержит распределительную систему, расположенную в нижней части корпуса. Указанный аппарат является наиболее близким к изобретению по технической сущности. A known filter for cleaning liquids from suspended impurities, which can be used to clean food liquid media [2] The filter apparatus is a housing in the form of a reverse cone, which is divided vertically horizontally to the nets with layers of filter loading. The size of the loading granules in each layer consists of particles of the same hydraulic particle size and decreases in each layer subsequent to the height of the housing in the direction of fluid movement. In addition, the filter apparatus contains a distribution system located in the lower part of the housing. The specified apparatus is the closest to the invention in technical essence.
Однако фильтрационный аппарат имеет низкую эффективность. However, the filter apparatus has a low efficiency.
Известен способ фильтрации пищевых жидкостей, применяемый в пищевой промышленности для фильтрации питьевой воды и в ликеро-водочном производстве [3] Способ осуществляют следующим образом. Фильтруемая жидкость поступает под небольшим давлением сверху, а фильтрат отводится снизу. Когда скорость фильтрования значительно уменьшается, аппарат регенерируют. Для чего после выпуска всей жидкости обратным током воды прокачивают моющий раствор через фильтр. Если этого оказывается недостаточно для очистки фильтра от примесей, то вынимают фильтрующие ткани и песок и тщательно их промывают, затем вновь заряжают аппарат. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок. Указанные способ фильтрации и фильтрующий материал являются наиболее близкими к изобретению по технической сущности. A known method of filtering food liquids used in the food industry for filtering drinking water and in alcoholic beverage production [3] The method is as follows. Filtered liquid comes under slight pressure from above, and the filtrate is discharged from below. When the filtration rate is significantly reduced, the apparatus is regenerated. Why, after the release of all the liquid, the washing solution is pumped through the filter with a reverse current of water. If this is not enough to clean the filter from impurities, then filter cloth and sand are removed and washed thoroughly, then the apparatus is recharged. As the filter material using quartz sand. The specified filtration method and filter material are the closest to the invention in technical essence.
Однако способ фильтрации малопроизводителен (до 15-18 л/м2 с), а фильтрующий материал недостаточно грязеемок, т.к. кварцевый песок имеет неправильную форму зерен и малую величину межзерновой пористости. Кварцевый песок имеет также невысокие технико-экономические показатели по долговечности, определяемой его измельчаемостью и истираемостью, что в итоге приводит к уменьшению срока службы. Кроме того, из-за неполной регенерации фильтра необходима перезарядка аппарата, что в свою очередь требует использования тяжелого ручного труда. В результате процесс очистки фильтрованием получается неэффективным.However, the filtration method is inefficient (up to 15-18 l / m 2 s), and the filter material is not enough dirt-absorbing, because quartz sand has an irregular grain shape and a small amount of intergranular porosity. Quartz sand also has low technical and economic indicators for durability, determined by its grindability and abrasion, which ultimately leads to a decrease in service life. In addition, due to incomplete regeneration of the filter, recharging of the apparatus is necessary, which in turn requires the use of heavy manual labor. As a result, the filter cleaning process is ineffective.
Таким образом, основной задачей при создании фильтрационного аппарата, способа его работы и использования в нем зернистого фильтра было устранение перечисленных выше недостатков и создание эффективного, многократно используемого, легко регенерируемого фильтра для очистки пищевых жидкостей, в частности молока. Thus, the main task in creating the filtration apparatus, the method of its operation and the use of a granular filter in it was to eliminate the above disadvantages and create an effective, reusable, easily regenerated filter for cleaning food liquids, in particular milk.
Для чего в фильтрационном аппарате, включающем корпус с патрубками подвода исходной жидкости и отвода фильтрата, установленную в корпусе по его высоте проницаемую перегородку с образованием верхней и нижней секции для размещения в них гранулированной фильтрующей засыпки, размер фракции которой в верхней секции превышает размер фракции засыпки в нижней секции, предлагается выполнить корпус, в котором высота каждой секции превышает высоту слоя гранулированной засыпки не менее чем в два раза, а высота слоя засыпки в верхней секции составляет 80-100 мм, а в нижней секции высота слоя засыпки превышает высоту слоя засыпки в верхней секции в 1,5-2,0 раза, при этом размер гранулы засыпки в нижней секции составляет 0,6-1,0 мм, а в верхней секции 1,5-2,5 мм, каждая проницаемая перегородка образована сеткой с размером ячеек 0,4 мм и снабжена размещенными сверху и снизу от сетки перфорированными решетками, размер отверстий каждой из которых составляет 5-6 мм, причем отверстия размещены с шагом 6,5-7,5 мм. Корпус фильтрационного аппарата выполнен полностью или частично из прозрачного материала. Why, in a filtration apparatus, including a housing with nozzles for supplying the initial liquid and drainage of the filtrate, a permeable partition installed in the housing along its height to form an upper and lower section for placement of a granular filter filling in them, the fraction of which in the upper section exceeds the size of the filling fraction in the lower section, it is proposed to carry out a housing in which the height of each section exceeds the height of the granular backfill layer by at least two times, and the height of the backfill layer in the upper section is it is 80-100 mm, and in the lower section the height of the backfill layer exceeds the height of the backfill layer in the upper section by 1.5-2.0 times, while the size of the backfill granule in the lower section is 0.6-1.0 mm, and in the upper section is 1.5-2.5 mm, each permeable partition is formed by a mesh with a mesh size of 0.4 mm and is equipped with perforated gratings located above and below the mesh, the size of the holes of each of which is 5-6 mm, and the holes are placed in increments 6.5-7.5 mm. The casing of the filtration apparatus is made in whole or in part of a transparent material.
Способ фильтрации пищевых жидкостей, преимущественно молока, включает подачу фильтруемой жидкости под давлением в верхнюю секцию фильтрационного аппарата, отвод фильтрата из нижней секции и периодическую регенерацию фильтров путем прокачки моющего раствора обратным током, при этом подачу фильтруемой пищевой жидкости осуществляют со скоростью не более 75 л/м2с, а скорость прокачки моющего раствора при регенерации составляет не менее 50 л/м2с. В качестве фильтрующего материала для пищевых жидкостей, состоящего из твердых гранул, применяют гранулы фильтрующей засыпки в каждой секции из оксидов алюминия или титана, или циркония, или их сплавов, которые имеют правильную сферическую форму с открытой пористостью, не превышающей 0,1% диаметра гранулы.The method of filtering food liquids, mainly milk, includes feeding the filtered liquid under pressure into the upper section of the filtration apparatus, removing the filtrate from the lower section and periodically regenerating the filters by pumping the washing solution with reverse current, while the filtered food fluid is supplied at a speed of not more than 75 l / m 2 s, and the pumping rate of the washing solution during regeneration is at least 50 l / m 2 s. As filter material for food liquids, consisting of solid granules, filter granules in each section of aluminum or titanium or zirconium oxides or their alloys are used, which have a regular spherical shape with open porosity not exceeding 0.1% of the granule diameter .
Техническим результатом данного изобретения является высокая производительность фильтрации и эффективность очистки, большая грязеемкость, легкость регенерации, возможность многократного повторения фильтроциклом (очистка-регенерация), длительный срок службы, уменьшение весогабаритов, упрощение обслуживания фильтрационного аппарата и улучшение микробиологических показателей отфильтрованной пищевой жидкости, в частности молока. The technical result of this invention is high filtration performance and cleaning efficiency, large dirt capacity, ease of regeneration, the possibility of repeated repetition by the filter cycle (cleaning-regeneration), long service life, reduced weight and dimensions, simplified maintenance of the filtration apparatus and improved microbiological parameters of the filtered food liquid, in particular milk .
Правильная сферическая форма гранул фильтрующего материала и их гладкость обеспечивают высокую производительность фильтра до 75 л/м2с, т.к. снижается гидравлическое сопротивление движению жидкости по сравнению с фильтрацией через зернистую засыпку с неправильной формой зерен. По сравнению с кварцевым песком увеличивается полезный объем для удержания примесей, а это в свою очередь увеличивает грязеемкость фильтра. При этом крупные частицы взвеси, размер которых превышает размеры поровых каналов, удерживаются за счет ситового эффекта, а мелкие (до 10-30 мкм) за счет действия ван-дер-Ваальсовых сил. Из-за наличия энергетического барьера между частицей взвеси и поверхностью фильтрующего материала движение частицы к поверхности заканчивается в том месте пространства, которое отвечает нулевой энергии взаимодействия.The correct spherical shape of the granules of the filter material and their smoothness ensure high filter performance up to 75 l / m 2 s, because reduced hydraulic resistance to fluid movement compared to filtering through a granular bed with irregular grain shape. Compared to quartz sand, the useful volume for retaining impurities increases, and this in turn increases the dirt capacity of the filter. In this case, large particles of suspension, the size of which exceeds the size of the pore channels, are retained due to the sieve effect, and small (up to 10-30 microns) due to the action of the van der Waals forces. Due to the presence of an energy barrier between the suspension particle and the surface of the filtering material, the movement of the particle to the surface ends at that place in space that corresponds to zero interaction energy.
Под действием скорости частица взвеси, огибая по линии тока зерно фильтрующего материала, уходит в застойную зону, где скорость жидкости практически равна нулю. Сферичность зерен предлагаемого материала реализует кормовые области или области, примыкающие к точкам контакта между зернами, в которых частицы, прилипнув к поверхности зерна, остаются на ней. Наличие таких зон увеличивает верхний допустимый предел скорости фильтрования вплоть до турбулентного режима течения в поровом пространстве, когда может наблюдаться процесс не только частичного разрушения и отрыва прилипших ранее частиц, но и эффективный поднос к кормовой области новых частиц за счет турбулентной диффузии. Under the action of speed, the suspension particle, bending along the stream line the grain of the filtering material, goes into the stagnant zone, where the fluid velocity is practically zero. The sphericity of the grains of the proposed material implements fodder areas or areas adjacent to the points of contact between the grains, in which particles adhering to the grain surface remain on it. The presence of such zones increases the upper permissible limit of the filtration rate up to the turbulent flow regime in the pore space, when not only the partial destruction and detachment of previously adhering particles can be observed, but also the effective delivery of new particles to the aft region due to turbulent diffusion.
Таким образом, фильтр осуществляет эффективную очистку в режиме объемного удержания примесей без существенного увеличения перепада давления, т.к. не забивается примесями до предельного состояния в течение необходимого времени фильтрования (не менее 2 ч непрерывной очистки). Все это обеспечивает высокую эффективность и производительность очистки. Thus, the filter provides effective cleaning in the volumetric retention of impurities without a significant increase in pressure drop, because not clogged with impurities to the limit during the required filtering time (at least 2 hours of continuous cleaning). All this provides high efficiency and cleaning performance.
Скорость фильтрования не более 75 л/м2 с, высота верхнего слоя засыпки в пределах 80-100 мм и нижнего в 1,5-2,0 раза больше, а также высота секций в 2 раза больше высоты засыпки и размеры фракций мелкозернистой засыпки 0,6-1,0 мм и крупнозернистой 1,5-2,5 мм получены расчетно-экспериментальным путем. При большей скорости фильтрования наблюдается частичное вымывание примеси из фильтра. Высота слоев засыпки и секций выбрана из условий оптимизации режима работы фильтрационного аппарата, обеспечивающего как отсутствие выноса удержанных частиц из-за перемещения фронта фильтрования, так и минимальных затрат на фильтрующий материал. Размеры фракций гранул обеспечивают тонкость фильтрации пищевой жидкости около 40 мкм.The filtration rate is not more than 75 l / m 2 s, the height of the upper backfill layer is within 80-100 mm and the lower one is 1.5-2.0 times greater, as well as the height of the sections is 2 times higher than the height of the backfill and the size of the fractions of fine-grained backfill 0 , 6-1.0 mm and coarse 1.5-2.5 mm obtained by calculation and experimental means. At a higher filtration rate, a partial leaching of impurities from the filter is observed. The height of the backfill layers and sections is selected from the conditions for optimizing the operating mode of the filtration apparatus, which ensures both the absence of removal of retained particles due to the movement of the filter front and the minimum cost of filter material. The sizes of the granule fractions provide a fineness of the filtration of food liquid of about 40 microns.
Фильтрационный аппарат позволяет осуществлять полную регенерацию обратным током моющего раствора без разгерметизации секций. При скорости подаваемого раствора не менее 50 л/м2 с, выбранной экспериментально, и высоте секций, большей в 2 раза высоты засыпки, обеспечиваются интенсивное перемешивание фильтрующей засыпки и вымывание механических примесей из секций. При меньшей скорости регенерации наблюдается, неполное перемешивание фильтрующей засыпки в верхней секции аппарата. Легкость и полнота регенерации обеспечиваются также гладкостью поверхности гранул (открытая пористость менее 0,1% диаметра гранул), квадратной формой ячеек проницаемых перегородок и выбором допустимых для используемых гранул размеров проходных отверстий этих перегородок до 0,4 мм, перфорированными решетками с выбранным диаметром отверстий 5-6 мм, которые расположены с шагом 6,5-7,5 мм. В результате обеспечивается полное удаление из межзернового пространства засыпки удержанных примесей, а вместе с ними и бактерий, что улучшает бактериологические показатели фильтрата в последующем фильтроцикле. Это в свою очередь позволяет многократно проводить фильтроциклы без применения тяжелого ручного труда, связанного с перезарядкой фильтра для его очистки.The filtration apparatus allows for complete regeneration by the reverse current of the washing solution without depressurization of the sections. At a feed solution speed of not less than 50 l / m 2 s, which was selected experimentally, and a section height greater than 2 times the filling height, intensive mixing of the filtering filling and washing out of mechanical impurities from the sections are ensured. At a lower regeneration rate, incomplete mixing of the filtering backfill in the upper section of the apparatus is observed. The lightness and completeness of regeneration are also ensured by the smoothness of the surface of the granules (open porosity of less than 0.1% of the diameter of the granules), the square shape of the cells of the permeable partitions and the choice of the size of the passage openings of these partitions acceptable for the used granules to 0.4 mm, perforated gratings with a selected hole diameter of 5 -6 mm, which are arranged in increments of 6.5-7.5 mm. The result is the complete removal from the intergranular space of the backfill of retained impurities, and with them the bacteria, which improves the bacteriological parameters of the filtrate in the subsequent filter cycle. This in turn allows you to repeatedly carry out filter cycles without the use of heavy manual labor associated with recharging the filter to clean it.
Правильная сферическая форма гранул, гладкость их поверхности, монолитность структуры и прочность материала-оксида алюминия, титана, циркония или их сплавов повышают устойчивость в истиранию, вызванному трением гранул между собой при регенерации, что повышает долговечность фильтрующего материала и увеличивает срок службы фильтра. Кроме того, фильтрующий материал из оксида алюминия и титана (марки ВТ1-0, ВТ1-1, ВТ5-1) гигиеничен, прошел всестороннюю проверку и получил разрушение Минздрава на использование в контакте с пищевыми продуктами. The correct spherical shape of the granules, the smoothness of their surface, the monolithic structure and the strength of the material-alumina, titanium, zirconium or their alloys increase the abrasion resistance caused by the friction of the granules with each other during regeneration, which increases the durability of the filter material and increases the filter service life. In addition, the filtering material from aluminum oxide and titanium (brands VT1-0, VT1-1, VT5-1) is hygienic, passed a comprehensive check and received destruction of the Ministry of Health for use in contact with food products.
Фильтрационный аппарат имеет небольшой вес и габариты в отличие от прототипа, т.е. рассчитан на применение в основном на молочных фермах. The filtration apparatus has a small weight and dimensions, unlike the prototype, i.e. Designed for use mainly on dairy farms.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство фильтрационного аппарата. In FIG. 1 shows the proposed device of the filtration apparatus.
Устройство содержит цилиндрический корпус, образующий верхнюю секцию 1 предварительной (грубой) очистки и нижнюю секцию 2 тонкой очистки, заполненные сферическими гранулами 3 и 4 соответственно больших и меньших размеров, входную 5 и выходную 6 камеры, патрубки 7 и 8 со штуцерами 9 и 10 для соединения устройства с помощью гибких шлангов 11 и 12 с линиями контура фильтруемой суспензии. От деления друг от друга верхней и нижней секций и нижней секции от выходной камеры осуществляется с помощью металлических сеток 13 и 14, зажатых двумя парами перфорированных решеток 15 и 16, привариваемых к фланцам 17 и 18. Верхний фланец 19 приварен к одной перфорированной решетке 20. Герметизация внутренних полостей фильтрующего аппарата от атмосферы обеспечивается уплотнениями 21-24, содержащими пищевую резину, путем стягивания попарных фланцев шпильками 25. Фильтр размещен на подставке 26. The device comprises a cylindrical body forming the
Устройство работает следующим образом. Исходная суспензия через шланг 11 и патрубок 7 подается под давлением во входную камеру 5 и далее, пройдя перфорированную решетку 20, поступает в секцию 1 предварительной очистки, где в межзерновом пространстве 3 насадки происходит удержание твердой фазы примесей в основном в виде крупных частиц взвеси. Частично осветленная суспензия далее поступает в секцию 2 тонкой очистки, где в межзерновом пространстве 4 насадки происходит окончательная очистка суспензии в основном от мелких частиц примесей. Далее фильтрат через выходную камеру 6, патрубок 8 и отводящий шланг 12 направляется по назначению (танк хранения). The device operates as follows. The initial suspension through the
В зависимости от реальных условий и требований эксплуатации фильтрующий аппарат может работать как в непрерывном, так и в периодическом режиме очистки. Depending on the actual conditions and operating requirements, the filter apparatus can operate both in continuous and in periodic cleaning mode.
По окончании процесса фильтрации осуществляют режим регенерации фильтра без разгерметизации. Для этого предварительно из полости фильтрующего аппарата под давлением воды, заполняемой в контур, удаляются остатки фильтруемой жидкости. Затем после остановки насоса подводящий 11 и отводящий 12 гибкие шланги меняются местами и приступают непосредственно к режиму регенерации фильтрующего аппарата от накопленных примесей совместно с очисткой всего контура от остатков суспензии и загрязнений с использованием стандартного моющего раствора. В процессе осуществления регенерации обратным током происходят подъем и интенсивное перемешивание сферических гранул, например, оксида алюминия в обеих секциях, сопровождаемое удалением из их полости всех удержанных частиц в сливную линию. Каких-либо дополнительных операций при осуществлении регенерации фильтра помимо смены шлангов местами не требуется. At the end of the filtration process, the filter is regenerated without depressurization. To do this, previously from the cavity of the filter apparatus under the pressure of water filled into the circuit, the residues of the filtered liquid are removed. Then, after the pump stops, the
Прозрачность материала корпуса фильтрующего аппарата, изготовленного из пищевого полиметилметакрилата или термостойкого стекла, обеспечивает визуальную информацию о динамике накопления твердой фазы в межзерновом пространстве секций в режиме фильтрации, а также об эффективности перемешивания гранул (достаточности расхода) в режиме регенерации и о состоянии поверхности гранул по завершении фильтроцикла. Допускается использование неметаллического корпуса, снабженного смотровыми окнами. The transparency of the filter housing material made of food-grade polymethyl methacrylate or heat-resistant glass provides visual information on the dynamics of solid phase accumulation in the intergranular space of the sections in the filtration mode, as well as on the efficiency of mixing the granules (sufficiency of flow rate) in the regeneration mode and on the state of the surface of the granules upon completion filter cycle. Allowed to use a non-metallic case, equipped with viewing windows.
Работа фильтрационного аппарата на примере использования его для очистки молока от механических примесей. Фильтрационный аппарат испытывался на стенде и непосредственно на молочной ферме по прямому назначению с обеспечением контроля процессов очистки и регенерации. Аппарат состоит из двух секций, каждая высотой 260 мм и внутренним диаметром 168 мм, причем секция предварительной очистки заполнялась сферическими гранулами диаметром 1,5-2,5 мм на высоту 80 мм, а секция тонкой очистки сферическими гранулами диаметром 0,6-1,0 мм на высоту 150 мм. В качестве материала для изготовления сферических гранул использован оксид алюминия. Насыпной вес фильтрующего материала составляет около 2,5 г/см3. Перфорированные решетки фланцев имеют отверстия диаметром 5,6 мм, располагаемые с шагом 7,0 мм, а нержавеющие сетки марки 040 (ТУ 14-4-507-74) зажаты между решетками среднего и нижнего фланцев. Аппарат снабжен образцовым манометром (0-0,6 МПа), установленным во входной камере, что позволяет измерять перепад давления в процессе фильтрации. При испытании аппарата давление на выходе из устройства соответствовало атмосферному. Расход суспензии на линии фильтра измерялся счетчиком расхода УВК-20. С помощью пробоотборников осуществлялся периодический отбор проб молока до и после фильтрации с последующим их анализом на чистоту по механическим примесям, технологическим и микробиологическим показателям.The work of the filtration apparatus using it as an example for the purification of milk from mechanical impurities. The filtration apparatus was tested at the stand and directly at the dairy farm for its intended purpose, ensuring control of the cleaning and regeneration processes. The apparatus consists of two sections, each with a height of 260 mm and an inner diameter of 168 mm, the pre-cleaning section was filled with spherical granules with a diameter of 1.5-2.5 mm to a height of 80 mm, and the thin section with spherical granules with a diameter of 0.6-1, 0 mm to a height of 150 mm. As a material for the manufacture of spherical granules used aluminum oxide. The bulk density of the filter material is about 2.5 g / cm 3 . Perforated lattice flanges have holes with a diameter of 5.6 mm, spaced 7.0 mm apart, and stainless steel mesh grade 040 (TU 14-4-507-74) sandwiched between the lattices of the middle and lower flanges. The apparatus is equipped with an exemplary pressure gauge (0-0.6 MPa) installed in the inlet chamber, which makes it possible to measure the pressure drop during the filtration process. When testing the apparatus, the pressure at the outlet of the device corresponded to atmospheric. The flow rate of the suspension on the filter line was measured by a UVK-20 flow meter. With the help of samplers, periodic milk sampling was carried out before and after filtration, followed by their analysis for cleanliness by mechanical impurities, technological and microbiological indicators.
Фильтрационный аппарат был установлен на напорной линии насоса молочного контура и работал в процессе дойки коров в периодическом режиме. Молоко от доильных аппаратов поступало в сборный бак до уровня, соответствующего объему, равному 30 л, после чего автоматически включался насос, который в течение нескольких секунд с расходом 6 м3/ч осуществлял перекачку молока сквозь фильтрационный аппарат, а далее в танк хранения. По завершении перекачки данной порции молока насос отключался на период заполнения новой порции молока, и далее цикл повторялся. В процессе дойки, продолжавшейся в течение 1,5 ч, через фильтрационный аппарат было прокачено около 1 м3 молока. Одновременно для сравнения на параллельной ветке молочного контура был установлен стандартный лавсановый фильтр, использовавшийся ранее на ферме.The filtration apparatus was installed on the pressure line of the milk circuit pump and worked in the process of milking cows in a batch mode. Milk from the milking machines entered the collection tank to a level corresponding to a volume of 30 l, after which the pump was automatically turned on, which for several seconds with a flow rate of 6 m 3 / h pumped the milk through the filtration unit, and then into the storage tank. Upon completion of the transfer of this portion of milk, the pump was turned off for the period of filling a new portion of milk, and then the cycle was repeated. During milking, which lasted for 1.5 hours, about 1 m 3 of milk was pumped through the filter apparatus. At the same time, for comparison, a standard lavsan filter, previously used on the farm, was installed on a parallel branch of the milk circuit.
Увеличение исходного препарата давления, равного р 0,06 МПа в процессе фильтрации не превышало величины 0,01 МПа, а расход фильтруемой жидкости в пределах точности измерения не изменился. The increase in the initial pressure preparation equal to p 0.06 MPa during the filtration process did not exceed 0.01 MPa, and the flow rate of the filtered fluid within the measurement accuracy did not change.
Анализ проб молока показал, что механическая загрязненность до фильтрования соответствовала II-III группе чистоты, а после очистки фильтрационным аппаратом она улучшилась до 1 группы при тонкости фильтрации по данным микроскопического анализа около 40 мкм. Лавсановый же фильтр обеспечивал лишь II группу чистоты при тонкости фильтрации около 70 мкм. Не обнаружено изменений в жирности и белковом составе молока, его кислотности и плотности. Analysis of milk samples showed that the mechanical contamination before filtering corresponded to the II-III purity group, and after cleaning with a filtration apparatus, it improved to
По результатам бактериологических анализов отмечено также частичное улучшение качества молока по микробиологическим показателям после фильтрации с использованием предлагаемого устройства. В частности, в молоке уменьшилось количество стафилакокков, не обнаружены ингибирующие вещества, общая обсемененность осталась примерно той же, что и до фильтрации. В смывах, взятых с зернистого фильтрующего материала непосредственно после фильтрации, обнаружили наличие бактерий, а после регенерации не обнаружили. Это свидетельствует о том, что бактерии концентрируются в удерживаемых фильтром примесях, но полностью удаляются из него в результате завершения процесса регенерации. According to the results of bacteriological analyzes, a partial improvement in the quality of milk according to microbiological indicators after filtration using the proposed device was also noted. In particular, the number of staphylococci in milk decreased, inhibitory substances were not found, the total contamination remained approximately the same as before filtration. In the swabs taken from the granular filter material immediately after filtration, the presence of bacteria was detected, and after regeneration they were not found. This indicates that the bacteria are concentrated in the impurities held by the filter, but are completely removed from it as a result of the completion of the regeneration process.
Профилактическая разборка фильтрационного аппарата с целью осмотра состояния его внутренних полостей и в случае необходимости промывки проницаемых перегородок от накапливаемых с течением времени остатков примесей проводится после 2-3 месяцев эксплуатации аппарата (после 150-250 фильтроциклов). Preventive disassembly of the filtration apparatus in order to inspect the condition of its internal cavities and, if necessary, rinse permeable walls from residual impurities accumulated over time, is carried out after 2-3 months of operation of the apparatus (after 150-250 filter cycles).
Таким образом, специфические свойства используемого в предлагаемом устройстве фильтрующего материала из гранул оксида алюминия, титана, циркония или их сплавов, обладающих высокой гладкостью поверхности (открытая пористость менее 0,1%), прочностью и износостойкостью к истиранию, сферичностью формы, отсутствием внутренней пористости, что исключает накопление в порах нерегенерируемых остатков примесей и фильтруемой жидкости, позволяют обеспечить высокие фильтрующие свойства предлагаемого устройства, способность к эффективной регенерации его обратным током в стандартных условиях промывки, долговечность фильтрующего материала, а вместе с ним и самого фильтра. Thus, the specific properties of the filter material used in the proposed device from granules of aluminum oxide, titanium, zirconium or their alloys having high surface smoothness (open porosity of less than 0.1%), strength and wear resistance to abrasion, spheric shape, lack of internal porosity, which eliminates the accumulation in the pores of non-regenerable residues of impurities and the filtered fluid, they can provide high filtering properties of the proposed device, the ability to efficient regenerator tion by its reverse current under standard washing conditions, the durability of the filter material, and with it the filter itself.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5049429 RU2054299C1 (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Filter apparatus, method and element for cleaning food liquids |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5049429 RU2054299C1 (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Filter apparatus, method and element for cleaning food liquids |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2054299C1 true RU2054299C1 (en) | 1996-02-20 |
Family
ID=21607853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5049429 RU2054299C1 (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Filter apparatus, method and element for cleaning food liquids |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2054299C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2149674C1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-05-27 | Синцов Адриан Владимирович | Domestic filter |
| RU2154377C1 (en) * | 1999-09-07 | 2000-08-20 | Республиканский научный хозрасчетный инновационный центр агропромышленного комплекса | Milk cleaning apparatus used in animal farms |
| RU2179473C1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-20 | Мартынов Петр Никифорович | Method and device for filtration of liquid and filtering material |
| WO2002021908A1 (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-21 | Delaval Holding Ab | Milk filtration and filter regeneration |
| RU208286U1 (en) * | 2021-05-26 | 2021-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» | Device for two-stage purification of food liquids |
-
1992
- 1992-06-25 RU SU5049429 patent/RU2054299C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Атраментов А.Г. Совершенствование первичной обработки молока. М.: ВО Агропромиздат, 1990, с.21 - 22. 2. Авторское свидетельство СССР N 552096, кл. B 01D 24/36, 1979. 3. Стабников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств. М.; 1985, с.158 - 160. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2149674C1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-05-27 | Синцов Адриан Владимирович | Domestic filter |
| RU2154377C1 (en) * | 1999-09-07 | 2000-08-20 | Республиканский научный хозрасчетный инновационный центр агропромышленного комплекса | Milk cleaning apparatus used in animal farms |
| RU2179473C1 (en) * | 2000-07-24 | 2002-02-20 | Мартынов Петр Никифорович | Method and device for filtration of liquid and filtering material |
| WO2002021908A1 (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-21 | Delaval Holding Ab | Milk filtration and filter regeneration |
| RU208286U1 (en) * | 2021-05-26 | 2021-12-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» | Device for two-stage purification of food liquids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8658031B2 (en) | Method and apparatus for treating liquid containing impurities | |
| US2562699A (en) | Filter and method of backwashing same | |
| EP3429719B1 (en) | Improved method for cleaning filtration system media | |
| US5932092A (en) | Filtering apparatus having positively buoyant and negatively buoyant particulate | |
| TWI822907B (en) | Water filtration system, the method and controller thereof, and non-transitory computer-readable medium therefor | |
| IE48290B1 (en) | Filter device | |
| US4289617A (en) | Water softening and reverse osmosis system | |
| CN107708830A (en) | Multilayer media bed filter with improved backwash | |
| RU2054299C1 (en) | Filter apparatus, method and element for cleaning food liquids | |
| US2981416A (en) | Apparatus for the cleaning of filtering equipment | |
| JPH0655009A (en) | Cleanable filter | |
| US3193099A (en) | Monovalve filter | |
| RU2317841C9 (en) | Device for filtering food liquids, mainly milk | |
| US6033566A (en) | Continuous flow filter system | |
| CN201346413Y (en) | Filtering device | |
| RU53585U1 (en) | DEVICE FOR FILTRATION OF FOOD LIQUIDS, PREVIOUSLY OF MILK | |
| RU2179473C1 (en) | Method and device for filtration of liquid and filtering material | |
| US1919448A (en) | Filter | |
| US1776883A (en) | Filtration process and apparatus | |
| CN113041710A (en) | Continuous filtration system and method | |
| CN215427747U (en) | Continuous filtration system | |
| KR100824310B1 (en) | Solids filter | |
| KR102835470B1 (en) | Smart valve room | |
| RU208286U1 (en) | Device for two-stage purification of food liquids | |
| RU225980U1 (en) | FILTER FOR PURIFYING WATER FROM MICROPASTICS |