Фильтр кизельгуровый. _Клюев Д.А., 19-ТПМ-6, Реферат.Фильтры Автоматизация. Фильтр патронный кизельгуровый
 Скачать 0.83 Mb.
|
 Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет пищевых производств» Кафедра: «Информатика и вычислительная техника пищевых производств» Реферат на тему: «Фильтр патронный кизельгуровый» (по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и информационные технологии») Автор работы ________________ /__10.05.2022___/ Клюев Д.А. (подпись) (дата) 19-ТПМ-6 Проверил работу ________________ /____________/ Бесфамильная Е. М. (подпись) (дата) Оценка __________________ Москва, 2022 Введение Кизельгуровая фильтрация представляет собой традиционную и неотделимую часть производственного процесса в пивоварении, равно как и в целом ряде отраслей пищевой промышленности. Чаще всего намывные фильтры используются для удаления дрожжей и биологического осадка из пива и вина, а также из различных фруктовых соков и концентратов. Кизельгуровые фильтры подходят для для грубой и осветляющей фильтрации и оснащены дозирующим насосом, клапанами-бабочками и смотровыми стеклами с подсветкой для облегчения контроля фильтруемого продукта. Кизельгуровый фильтр может использоваться также и для фильтрации масел.  Кизельгуровый(диатомитовый) фильтр — это фильтр, в котором фильтрование происходит через вспомогательное фильтрующее средство (чаще всего кизельгур ), намываемое на фильтровальные перегородки Кизельгуровые фильтры бывают следующих типов: - Фильтр для фильтрации пива - Диатомитовые фильтр для кваса - Фильтры для фильтрации вина и виноматериала - Намывные фильтры для сиропа - Специальные кизельгуровые фармацевтические фильтры для промышленности - Фильтр для соков - Фильтр для химической промышленности 1. Виды кизельгуровых фильтров Для пивоваренных предприятий остро стоит проблема получения необходимого срока годности пива, как правило он составляет от 6 месяцев и выше. В этой связи, необходимо в первую очередь иметь качественную первичную фильтрацию пива от дрожжевых и других взвешенных частиц и коллоидных клеток. На сегодняшний день, самым эффективным, надежным и опробованным способом фильтрации является кизельгуровая фильтрация, которая позволяет за одну фильтрацию отфильтровать большое количество пива разных сортов. Этот способ подразумевает намыв фильтрующего слоя из кизельгура на поверхность (фильт-картон, сито, металлическая свеча), через этот слой (фильтрующую лепешку) проходит пиво и задерживаются взвешенные частицы размером приблизительно более 1 мкр., слой постоянно обновляется за счет постоянной дозировки кизельгура, таким образом фильтр обладает очень большой грязеемкостью. Для задержки коллоидных клеток вместе с кизельгуром дозируют силикагель и другие материалы для коллоидной стабилизации пива, они вместе с коллоидными частицами задерживаются в фильтрующем слое, силикагель в этом случае лучше дозировать перед кизельгуровым фильтром в буферный танк для более долговременного контакта с пивом. Существуют три основных типа кизельгуровых фильтров: Рамной конструкции, где кизельгур намывается на фильтр-картон Горизонтальный-ситовой (тарельчатый), кизельгур намывается на металлическое сито Свечной кизельгуровый фильтр, кизельгур намывается на цилиндрические металлические свечи из витой проволоки имеющие зазорные щели около 50 мкр. Свечной фильтр, является наиболее совершенной моделью кизельгуровых фильтров для пивоварения, он имеет закрытую емкостную конструкцию и в качестве фильтрующей поверхности применяется цилиндрическая спиральная свеча из нержавеющей стали, это жесткая конструкция, практически не имеющая износа и не требует замены, именно благодаря своей жесткой несущей конструкции, фильтрующая лепешка не деформируется при разного рода гидравлических ударах, росте давления и т.п., тем самым достигается высокая чистота фильтрата. Очень важным преимуществом является увеличение фильтрующей поверхности свечного фильтра при фильтрации, т.к. чем больше шлама оседает на фильтрующей свече, тем больше увеличивается площадь поверхности, тем самым наращивается объем фильтрата при низком повышении давления. Фильтр легко моется и санитаризируется, т.к. нет сложно доступных мест и поверхностей, шлам со свечей сбивается за 1 секунду сжатым воздухом и обратным током воды, через 5 минут фильтр готов к новому циклу фильтрации. 2. Свечной кизельгуровый фильтр Свечной кизельгуровый фильтр характеризуется высокой эффективностью фильтрации и экономичной эксплуатацией. В зависимости от состава фильтрующего слоя можно достичь разного уровня чистоты и потока фильтруемой жидкости. Благодаря дозировочному насосу, который добавляет в ходе процесса кизельгур, фильтр сохраняет стабильную пропускную способность, что определяет его высокую производительность. Очистка (регенерация) фильтра простая и быстрая, без необходимости снятия напорного бака. Фильтрующий слой состоит из фильтрующего материала (чаще всего кизельгура, перлита и др.), намытого на фильтрующую опору - стальную свечу специальной витой конструкции, которая обеспечивает прочность, долговечность и высокую эффективность оборудования.  Витая стальная свеча для кизельгуровой фильтрации Фильтрующее средство - кизельгур приготавливается в смесительном баке. Базовый слой намывается на свечу способом быстрого намыва - с помощью циркуляционного насоса кизельгур, находящийся в потоке жидкости, пристаёт к поверхности свечи и таким образом формирует фильтрующий слой. Фильтруемая жидкость с помощью циркуляционного насоса протекает через фильтрующий слой, на котором улавливаются механические частицы мути. Чтобы фильтрационный цикл был эффективный (задерживал большой объём примесей) и экономичный, необходимо по ходу процесса дозировочным насосом добавлять на свечу определённое количество кизельгура. Таким способом шлам остаётся в проницаемом состоянии, что поддерживает долговременную эффективность фильтрации. После завершения фильтрации он удаляется со свечей либо вручную, либо полуавтоматическим гидравлическим промывом. Кизельгуровая фильтрации обеспечивает низкие эксплуатационные расходы на объём отфильтрованной жидкости, высокую продуктивность и эффективность.  Фильтрационная стальная свеча в форме цилиндра при обычном давлении исключает деформацию слоя кизельгура во время фильтрации. Стабильный фильтрующий слой эффективно задерживает примеси. Поэтому свечи из проволоки трапецеидального сечения позволяют осуществлять и тонкую фильтрацию пива с микробиологическим результатом. 3. Средства измерения технологических величин при фильтровании Наряду с точным контролем сырья, промежуточных и готовых продуктов всегда необходимо измерять ряд параметров технологического процесса. Такой подход весьма эффективен, так как поддержание качества продукции на неизменном уровне может быть достигнуто лишь путем контроля неизменности качества промежуточных продуктов. В настоящее время это стало возможным только путем применения измерительных приборов, первичные дат- чики которых устанавливают непосредственно в емкостях и трубопроводах (online) в сочетании с современными системами связи. Измерение параметров продукта производят с помощью приборов либо непосредственно, в режиме «он-лайн» (online), когда параметры измеряют не посредственно в установке, например, в емкости или в трубопроводе, либо автономно, в режиме «офф-лайн» (off line), например, лабораторные приборы или сахарометр в составе сахарометрической станции, установленной в варочном цехе. Эти измерения происходят дискретно вне производственного процесса и требуют участия человека для отбора проб. В контрольно-измерительной технике появляется все больше разнообразных возможностей. Ниже мы кратко остановимся на следующих видах обычно определяемых параметров и технических средств для их контроля: приборы для измерения температуры; расходомеры; измерительные преобразователи уровня; плотномеры; измерительные преобразователи мутности; приборы для измерения содержания кислорода; измерительные преобразователи величины рН; измерительные преобразователи удельной электрической проводимости; датчики сигнализации предельного уровня; измерительные преобразователи давления. Во время фильтрования пива следует вести контроль: ♦ за расходом фильтровальных материалов на основной слой; ♦ за расходом фильтровальных материалов на дозирование; ♦ за количеством пива, поступающего на фильтрование (V, гл), его мутностью (ед. ЕВС); ♦ за концентрацией дрожжевых клеток (С, млн клеток/мл); ♦ за процессом фильтрования. Для этого через определенные промежутки времени, например, через каждые 30 минут, записывают давление перед фильтром и после него, скорость протекания (Q, гл/ч), мутность (визуально), либо по нефелометру (мутномеру). Далее проводят оценку фильтрования по общей продолжительности процесса (T, ч), количеству отфильтрованного пива (V, гл), разнице давлений в начале и конце фильтрования и рассчитывают расход фильтровальных материалов (М, кг), среднюю скорость фильтрования (Qсp, гл/ч), средний прирост давления в час. Решающее значение при фильтровании имеет температура пива. Пиво в отделении дображивания при минусовых температурах по пути к фильтру и при фильтровании не должно нагреваться, иначе произойдет повторное растворение частиц мути, подлежащих удалению. Рекомендуется поэтому до фильтрования включить быстрое глубокое охлаждение, снижающее температуру промывной или деаэрированной воды (воды для намывания фильтрующего слоя), что позволит обеспечить необходимую в процессе фильтрования температуру. Для измерения температуры широко используются термопреобразователи электрического сопротивления (Pt100) (российский аналог —100П). В обозначении этих датчиков Pt означает тонкую платиновую проволоку, а 100 указывает на ее сопротивление 100 Ом (при 0° С). Платиновая проволока помещена в небольшую стеклянную капсулу. Электрическое сопротивление проволоки при определенной температуре является заданным пераметром. Термопреобразователь сопротивления Pt100 вставляется в защитную гильзу из нержавеющей стали и заливается синтетической смолой; прибор поступает в продажу как отдельный термопреобразователь сопротивления или в моноблочном исполнении вместе с нормирующим преобразователем. У этих приборов диапазон измерений обычно устанавливается на 50 или 100 градусов, например от 0° С до 100° С, от 0° С до 50° С; на выходе они выдают унифицированный сигнал по току или напряжению (к примеру в диапазоне 4-20 мА, 0-10 В), который может перерабатываться системами управления с программируемым контроллером (СУПК). Также можно использовать термограф (самописец температуры), который контролирует температуру, продолжительность фильтрования и, при необходимости, температуру пива. Термограф - прибор из области метеорологии, выполняющий непрерывную регистрацию температуры. Видимо из-за данного процесса, этот термин часто употребляют в значении "терморегистратор". В основе метода измерения термографа лежит биметаллическая пластина, которая при нагреве или охлаждении изгибается в одну из сторон и по положению можно определить конкретное значение температуры с точностью в пределах одного градуса в каждую из сторон. В этом случае отклоняется стрелка, которая чертит на бумаге график температуры в течение суток для последующего анализа и изучения Во многих точках технологического процесса требуется измерять давление. Единица измерения давления — Паскаль (Па). Для технических измерений предпочитают использовать бар. 1 бар = 105 Па. Манометр обычно показывает давление, избыточное по отношению к атмосферному. Манометрическое давление 0 бар означает поэтому абсолютное давление 1 бар. Избыточное давление обозначают Ризб, например Ризб. = 3 бар или Р = 3 бар (изб.). Данные о давлении без индекса означают абсолютное давление. В качестве приборов для измерения давления применяют: манометр со считыванием по месту или преобразователь давления с дистанционной передачей сигнала. У манометров воспринимающий орган представляет собой цилиндрическую либо пластинчатую пружину или сильфон из латуни. В преобразователе давления в качестве воспринимающего органа зачастую используются тензометрические датчики, а также датчики, действие которых основано на пьезоэлектрическом эффекте, или применяются индукционные и емкостные способы измерения. Преобразователи давления изготавливают с погрешностью 0,6%, 1% и 1,6%. Предпочтение отдается приборам с первым из названных классов точности. Для шпунтования следует использовать как минимум манометры класса 1 (во избежание превышения допустимого избыточного давления). Регистрирующий манометр записывает давление на входе и выходе из фильтра, регистрирует гидравлические удары и колебания давления. С его помощью выявляют необходимость устранения той или иной проблемы в ходе фильтрования. С помощью мутномера или тур-бидиметра оценивают мутность пива. Измерение мутности (на основе эффекта Тиндаля) осуществляется путем измерения интенсивности рассеяния света, преломляемого под определенным углом. Определение мутности существенно зависит от размера, формы и цвета частиц мути, а также от коэффициента преломления жидкости, длины волны используемого для измерения света и геометрии измерительного устройства. Для измерения степени рассеяния света, обусловленной мутность пива, при незначительном и среднем помутнении используют метод измерения рассеяния света, а при средних и высоких показателях мутности - измерение светопоглощения. По первому методу измеряют рассеяние света во все стороны под углом 90° (боковое рассеяние) пли 12-35° (прямое рассеяние). Чем крупнее частицы мути или короче длина волны, тем сильнее рассеяние света, особенно прямое. Для регистрации коллоидных частиц мути (размером менее 1 мкм) при текущем контроле применяют угломер в 90°. Измерение прямого рассеяния используют при наличии крупных частиц мути (размером более 1 мкм) - в частности, при контроле степени осветления пива, при перекачке сусла из вирпула на дозирование дрожжей, а также для определения оставшихся дрожжевых клеток или иных частиц мути при фильтровании. Мутность выражается в единицах ЕВС. На кизельгуровом фильтре при измерении рассеяния под углом 90° она не должна превышать 1 ед. ЕВС, а на пластинчатом фильтр-прессе - около 0,33 ед. ЕВС). При измерении под углом 12° мутность не должна превышать 0,12-0,15 ед. ЕВС. Кизельгуровая фильтрационная установка предполагает полное отсут- ствие гидравлических ударов при фильтровании. Гидравлический удар приводит к тому, что частицы кизельгура проскакивают сквозь фильтрующую перегородку, и пиво течет мутным. Поэтому концепция кизельгурового фильтрования предусматривает наличие буферного танка до и после фильтра, благодаря чему предотвращаются гидравлические удары (рис. 4.82а, 2 и 5). Буферные танки наполнены не полностью, а частично и имеют газовую подушку из СО2. Если мутность пива увеличивается, то мутномер (8) дает сигнал.  Установка должна самостоятельно переключаться на циркуляцию, пока мутность опять не достигнет нормальной величины. Измерение мутности — очень трудоемкий процесс, поскольку необходимо учитывать вид помутнения. В настоящее время применяются большей частью приборы, учитывающие абсорбцию и рассеяние. Источник света с точно определенными характеристиками размещается перпендикулярно направлению потока жидкости (рис. 7.14, 1), и через жидкость (3) пропускают сфокусированный луч света (2) от источника.  Pиc. 7.14. Измерение мутности: 1 — источник света; 2 — проекционная оптика; 3 — рабочая среда; 4 — принимающая оптика; 5 — детектор проходящего света; 6 — детектор рассеянного света; 7 — световая ловушка С противоположной стороны помещают приемник (4), который регистрирует абсорбцию. С помощью детектора рассеянного света (б) принимается и оценивается рассеянный свет. Угол охвата рассеянного света важен для оценки результатов измерения (рассеянный свет 90° или 30°). Рефрактометр, плотномер и измеритель плотности первого сусла. Показания рефрактометра и плотности могут пересчитываться на массовую долю CB начального сусла (в процентах), что имеет большое значение для расчетов выхода пива, головного и хвостового фильтрационных остатков. Изменения плотности головного и хвостового остатков с высокой точностью регистрируются измерителем электропроводности. Определение массовой доли CB начального сусла довольно точно осуществляется при разбавлении пива с высоким содержанием начального сусла; при корректировке экстрактивности начального сусла головным и хвостовым фильтрационными остатками оно применяется ограниченно из-за разбухания частиц мути. Содержание CO2в пиве определяется уже в отделении дображива- ния, однако, может оказаться целесообразным автоматический контроль и регистрация этого важного показателя при фильтровании. После фильтрования необходимо задать требуемое содержание CO2, снижение которого, например, для бочкового пива при преобладающих низких температурах затруднено. Для бочкового пива рекомендуется применять шпунтование (содержание CO2 приблизительно 0,44 %) в цехе дображивания и карбонизацию (свыше 0,50 %) до показателя, заданного для бутылочного пива, с помощью полученного на предприятии CO2. Для этого используют мелкопористые металлические свечи, трубки Вентури или статический миксер. Высокотехнологичные, полностью автоматизированные карбонизирующие аппараты могут повысить содержание CO0 в пиве на 0,3 %. Карбонизаторы также применяют для поддержания постоянного содержания CO2 на определенном уровне. Карбонизатор располагают как между фильтром и сборником фильтрованного пива (или буферным танком), так и после них. Газоанализатор на кислород, лучше всего самопишущий, распола гают на выходе из пластинчатого фильтр-пресса, а также перед установкой розлива. Определение содержания растворенного кислорода возможно как в байпасном (10 л/ч), так и в главном трубопроводе. Для избирательного производственного контроля на линии розлива, а также в ходе других технологических стадий можно использовать портативный газоанализатор. Поршневой насос-дозатор или индукционный расходомер дают по- казания об объеме отфильтрованного пива отдельных сортов и (частично) о потерях при фильтровании. Кроме того, существует возможность учета расхода пива, головного и хвостового фильтрационных остатков, что позволяет вносить соответствующие корректировки. Заключение Контрольно-измерительные приборы за прошедшие годы были существенно усовершенствованы и дают неслыханные прежде возможности для осуществления четкого управления процессами по предварительно разработанным программам. Благодаря этому все больше исключаются источники человеческих ошибок. Список литературы: Федоренко Б.Н. /Пивоваренная инженерия: технологическое оборудование отрасли Новое поколение намывных фильтров/2010/ Федоренко Б.Н. https://ru.wikipedia.org/wiki https://pivnoe-delo.info/2016/08/24/sovremennaya-kizelgurovaya-filtraciya-dlya-pivovarennyx-predpriyatij https://zeo55.ru/kieselgur https://www.equipnet.ru/articles/tech/tech |