A Szűrés Fogalma Elméleti összefüggései Gyakorlati alkalmazásai

Az előadások a következő témára: "A Szűrés Fogalma Elméleti összefüggései Gyakorlati alkalmazásai"— Előadás másolata:

1 A Szűrés Fogalma Elméleti összefüggései Gyakorlati alkalmazásai
Berendezései Borászatban tisztitó művelet, söriparban. Általánosan előforduló művelet ital iparok tejipar söripar boripar üdítőital ipar

2 Szűrés művelete Hidrodinamikai szétválasztási művelet,
a szuszpenziók, ködök, füstök porózus közegen történő áramoltatással történő szeparálása. Szétválasztási műveletek: ülepités, gravitációs, centrifugálás. Hajtóerő: sűrűség különbség, nyomás különbség Meghatározó jellemző: Szűrőközeg

3 Szűrőközegek Rácsok Szemcsés halmazok Szűrő szövetek Szűrő papírok
Szűrő lapok Porózus testek Membránok Rácsok: durva leválasztás, szennyviz elsődleges tisztitása, bfi ipar, Szemcsés halmazok: viztisztitás, kavics, homokágyas szűrők Szövetek: növényolaj ipar, túró-préskendő, tejipar Papirok: analitika Lapok: rostos szálak halmazából ragasztó/kötő anyagagal préselt rendszer (nem szövött) Porózus testek: élelmiszeripar membránok:éles leválasztás, pontos pórusméret Mikronok-submikronok -nono tartományok Polivinil, poliacetát, cellulóz, kerámia, szénszál 1865 ápr.1.(139) Zsigmondy Richard -Bécs-Göttingen Kolloidika tanszék (ZEIS) 1926 Nobel díj: ultramikroszkóp, sötét látóterű mikroszkóp Memebrán gyártás ipari szabadalma - Sartorius gyártás

4 Szűrőszövetek áter. visszat. Iszap eltömőd. Vászon rossz jó nehéz nagy
Sávoly Atlasz áter. visszat. Iszap eltömőd. kép. kép. eltáv. hajlam Vászon rossz jó nehéz nagy Sávoly közepes közepes közepes közep Atlasz jó rossz könnyű kicsi Szövet: láncfonal (függőleges), vetülék Anyaga_ pamut: mosható, lúgálló, olcsó, Gyapjú: rugalmas, kopásálló, penészedik, zsugorodik Műszál: saválló,kopássálló, mechanikai szilárdság nagy Túró préskendő - vászon Cukor kristály anyalúg - atlasz

5 Szűrőpapírok, szűrőlapok
Azbeszt és cellulóz szálakból préselt lapok, finom és csírátlanító szűrésre alkalmasak. E, K3, K5, EK Kovaföld, cellulóz és műanyag szálak keverékéből préselt lapok Aktiv szenes lapok Azbeszt: fonalas szerkezetű ásványi anyag, 1 g 1 m2 Szervezetben marad, rákkeltő - de a levegőben is van, és az ivóvízben is. Al szilikát ásvány

6 Azbeszt és cellulóz keverék

7 Membránok Cellulóz acetát ( 0,2 m) Nucleopore membrán

8 Szűrési típusok Felületi Mélységi Iszaplepény

9 Szűrési segédanyagok Kovaföld (diatóma föld): kovamoszatok elhalt váza, szilícium tart.85-90%, Perlit:vulkanikus eredetű, Al, Na és K tartalmú kőzet, Azbeszt: szálas-kristályos anyag, Cellulóz: Bentonit: Kovaföld: zöldesfehér, v. fekete krétához hasonló por, jól elelenáll savaknak, lúgoknak, Kovamoszatok váza, alakilag már 1000 félét megkülönböztattek. Perlit: aluminium szilikát, Bentonit negatív töltésű, nagy adszorpciós erővel rendelkező ásványi anyag,(pozitív töltésű fehérjéket megköti.) Ca Mg tartalmazó Al hidroszilikát. Benton USA, 1 g 5 m2 Kristályos réteges rácsszerkezetű, vízzel duzzasztható ekkor válik negatív töltésűvé. Na tartalma növelheti a borét max. Í60 mg/l. igy csak pontos mennyiségben adagolható. Azbeszt: AL szilikát, szálas krisátly, szerveztbőlnem űrül ki. Rákkeltő, ivóvízben, levegőben is található 1g - 1 m2

10 Leválasztási mechanizmusok
Befogás: ha a részecske és a szűrőközeg részecskéjének távolsága kisebb, mint az ütközési átmérő: (dr +dm)/2 Tehetetlenség: ha a részecske sűrűsége nagyobb, mint a fluidum sűrűsége, úgy nem követi az áramvonalakat, azok divergálását, hanem a tehetetlenségi erőnek engedve egyenes vonalban haladva leválnak: Diffúzió: kisméretű részecskék hőmozgása az áramvonalakra merőleges irányú is lehet: Ülepedés: részecske és a közeg áramlási sebessége eltérő, az eltérő sűrűség következtében: Hidrodinamikai erő: Re-val jellemezhetjük

11 Membránszűrés felosztása

12 A szűrés elmélete Kapillárisban történő áramlás: Hagen- Poiseuille törvény: Darcy törvény: Összevetve: K: permeabilitás (darcy) 1/K=R: ellenállás Darcy homokágyas szűrők empirikus vizsgálatával nyert összefüggés 1856, : szűrés Darcy differnciál egyenlete 1840: Poiseuille a fluidum viszkozitásával fordtottan arányos a térfogatáram, igy a két összefüggés egybevetve: Darcy a mértékegység: ha p: atm, viszkozitás: cP, cm3

13 R = Rm + Ri V’: Egyenértékű szűrlettérfogat
r: fajlagos lepényellenállás [mkg-1] c: egys.térf.szűrletből kiül szuszp. tömege[kgm-3] Az egyenlet integrálásához szükség van a V(l) összefüggésre

14 F: p = konstans - az egyenlet integrálható
rc és V’ szűrési állandók meghatározása:

15 20 bar 30 bar 40 bar

16 Lepényes, keretes szűrő
1 – támasztókeret, 2 – üres keret, 3 – szűrővászon, 4 – zagy, 5 – szűrlet, 6 – szennyeződés

17 Kamrás szűrőprés 1 – támasztókeret 2 – üres keret 3 – szűrővászon
4 – zagy 5 – szűrlet 6 – szennyeződés

18 Példa 9 m2 –es szűrőfelületű keretes szűrőprésen 0,15 bar nyomáskülönbség mellett, egy köbméterenként 65 kg szilárd anyag tartalmú gyümölcslevet szűrünk. A szűrendő anyag viszkozitása 1, Pas, az iszap sűrűsége: 1360 kgm-3 , a fajlagos lepényellenállás: 7,5 109 m/kg, egyenértékű szűrlettérfogat: 0,45 m3 . Mennyi idő alatt merül ki a szűrő, ha a keretek közötti távolság 50 mm?

19

20 Példa 10 db 1 x 0,5 m-es szűrőelemet tartalmazó kamrás szűrőprésen szűrünk. Számítsuk ki a változatlan szűrletmennyiség előállításához szükséges szűrési idő csökkenését, ha a folyamat gyorsítása érdekében még 5 elemet állítunk be.

21