Филтриране на хранителни масла с телена мрежа от неръждаема стомана

Филтрирането на хранителни масла е механичното отделяне на суспендирани твърди частици, слизести вещества, следи от сапун, отработена избелваща пръст, восъци и субмикронно помътняване от растителни масла с помощта на пореста филтърна среда от телена мрежа от неръждаема стомана, монтирана във филтърни кошници, филтърни плочи, патрони и готови филтърни възли. В една промишлена рафинерия процесът обхваща широк спектър: пресяване на сурово масло при 40–80 mesh (отстраняване на фрагменти от люспи и фини пресови частици в диапазона 180–420 микрона), задържане на избелваща пръст върху мрежа с 200–400 mesh с номинал 10–40 микрона и фино филтриране (полиране) до номинални стойности от 1–5 микрона при температури на маслото от 70–105°C и диференциално налягане до 2–3 bar. Тъй като филтърната среда трябва да издържа на горещо масло, цикли на почистване с основа и киселина и многократна стерилизация с пара, телената мрежа от неръждаема стомана 304 и 316L се е превърнала в почти универсален стандарт — и разбирането коя мрежа, сплитка и геометрия на филтъра да се специфицират за всеки етап на рафиниране е разликата между стабилна производителност и често задръстване, пикове в спада на налягането и масло извън спецификацията. Тази статия разглежда процеса на рафиниране на хранителни масла етап по етап и обяснява как трябва да се избират мрежата, номиналният размер в микрони и конструкцията на филтъра за всеки от тях.

Защо телената мрежа от неръждаема стомана е стандартният материал

Проблемът с филтрирането на всеки рафинериен производител на масло е както химически, така и физически. Рафинираното масло е горещо (обикновено 70–105°C по време на избелването и финото филтриране, и по-високо по веригата нагоре), то съдържа свободни мастни киселини, промива се със сода каустик по време на неутрализацията и многократно се измива с гореща вода и пара. Обикновената въглеродна стомана корозира в такава среда и замърсява продукта; полимерните филтърни среди омекват при висока температура и не могат да издържат на агресивно почистване.

Телената мрежа от неръждаема стомана отговаря на всички тези ограничения:

• Устойчивост на корозия. Неръждаемата стомана тип 304 е подходяща за повечето приложения с хранителни масла; 316L добавя молибден, който е устойчив на питингова корозия и хлоридна атака от солев разтвор, киселинно активирана избелваща пръст и остатъчни соли — причината, поради която се предпочита за междинни етапи, измиване и уинтеризация.
• Температурна устойчивост. Филтърният елемент от мрежа 316L запазва механичната си якост при продължителна работа с масло до над 200°C, което е далеч над най-високата температура, която самото масло достига преди дезодориране.
• Контакт с храни, съвместим с FDA. Неръждаемата стомана от хранителен клас е одобрена съгласно разпоредбите на FDA за контакт с храни за многократна употреба с хранителни масла, което е официално изискване за рафиниране, предназначено за износ и за търговски марки на дребно. Нашето ръководство за филтърни мрежи от SS316 за хранителни цели разглежда подробно детайлите за съответствието.
• Възможност за почистване. За разлика от дълбочинните филтърни среди, които трябва да се изхвърлят, телената мрежа е с повърхностно задържане: тя може да бъде обратно продухвана, промивана с алкален разтвор, почиствана с киселина и стерилизирана с пара на място за години експлоатация.
• Предвидим микронен рейтинг. Тъканата мрежа има известен размер на отворите и калибрирана точка на мехурчето; купувачът може да посочи конкретен mesh count и да получи повтаряема крива на задържане, партида след партида.

За рафинериите това се изразява в дизайн на филтъра с възможност за CIP почистване който остава в експлоатация в продължение на десетилетие, вместо консуматив, който се сменя след всеки производствен цикъл.

Как филтрацията се вписва в процеса на рафиниране

Рафинирането на хранителни масла е последователност от химични и физични стъпки, като почти при всяка от тях има една или две точки на филтрация. Класическият процес за масла като соево, рапично, слънчогледово, палмово и фъстъчено протича по следния начин:

Грубо пресяване на сурово масло

Суровото масло от експелери или екстракция с разтворител съдържа частици от люспи, фини частици от шрот, твърди частици от кюспе и случайни метални примеси. Първата бариера е грубо сито, обикновено с 40–80 mesh обикновена сплитка, което защитава помпите, топлообменниците и оборудването по веригата надолу. Това не е стъпка за качество, а за защита на активите. коничен филтър от неръждаема стомана на входа на мелницата или трансферната линия е стандартната форма, оразмерена така, че свободната площ да поддържа спада на налягането под около 0.5 bar дори при пълен дебит.

Обезлепиляване

Хидратиращите се фосфолипиди (лепила) се отстраняват чрез обработка с вода, киселина или ензими, след което се отделят чрез центрофуга. Филтрацията тук обикновено има предпазна функция: предпазно сито с размер 80–150 mesh след центрофугата улавя агломератите от лепила и отнесения спомагателен филтриращ материал, преди те да достигнат до неутрализатора. Тя е груба, евтина и непретенциозна — но едно-единствено натрупване на лепила може да задръсти финия избелващ филтър за броени минути.

Неутрализация

Содата каустик превръща свободните мастни киселини в сапун, който се отделя чрез центрофуга и се промива с гореща вода. Остатъчният сапун и твърдите частици от промивната вода се отстраняват чрез филтрация при 100–200 mesh, като това често е първото място, където рафинериите преминават към 316L, тъй като содата каустик и наситената със соли промивна вода натоварват 304 при многократни цикли.

Избелване

Активираната избелваща пръст (а понякога и активният въглен) се дозира в горещо масло при 90–110°C за адсорбиране на пигменти, пероксиди, следи от метали и сапун. След контакт пръстта трябва да бъде напълно отстранена — задържаната пръст съсипва последващата дезодорация и крайния цвят. Това е най-взискателното приложение за телени мрежи в завода: филтрите работят с гладка сплитка 200–400 mesh или с холандска сплитка с номинал 10–40 микрона, във филтри тип Нуч, вертикални или хоризонтални листови филтри под налягане с предварително наслояване и непрекъснато дозиране на филтриращ агент. Задържането на избелващата пръст е класическото основание за преминаване от мрежа с квадратни отвори към холандска сплитка, тъй като криволичещите капилярни отвори улавят глинени частици с размер 10–30 микрона, които мрежа с квадратни отвори 300 mesh (с отвор около 48 микрона) би пропуснала.

Винтеризация

Слънчогледовото, царевичното, памучното масло и маслото от оризови трици съдържат восъци, които кристализират при охлаждане. Маслото се охлажда до около 4–8°C и се задържа, след което восъчните кристали се филтрират, за да остане бутилката бистра в хладилника. Филтрацията при винтеризация обикновено се извършва с 200–400 mesh или фина холандска сплитка с номинал 5–20 микрона, върху бавно задръстващи се филтри, където контролът на спада на налягането и доброто отделяне на филтърната утайка са по-важни от абсолютната финост.

Полираща филтрация

Крайната стъпка за избистряне отстранява остатъчните фини частици, прекурсорите на мътност и следите от избелваща пръст, преминали през по-ранните етапи. Полирането се извършва върху фини филтърни среди — плисирани патрони или много фини сита с квадратна и холандска сплитка с номинал от 1 до 10 микрона, като мрежа с квадратни отвори 300–600 mesh (с отвори приблизително 20–48 микрона) се използва там, където се предпочита почистващо се сито за многократна употреба пред патрон за еднократна употреба. Тъй като полиращите филтри поемат всички смущения в процесите нагоре по веригата на целия завод, те обикновено са преоразмерени с резервни паралелни корпуси, така че една група да може да бъде изведена от експлоатация, без да се спира производството.

Избор на мрежа според етапа на процеса

Изборът на правилната мрежа е компромис между задържане, капацитет на потока и лесно почистване. Таблицата по-долу обобщава типичната практика — разглеждайте числата като инженерни отправни точки, а не като гаранции, тъй като вашата суровина, пропускателна способност и бюджет за налягане ще ги променят.

Две емпирични правила важат за всеки етап. Първо, само стойността mesh не определя границата на задържане — определя я сплитката: отворите на квадратната мрежа са праволинейни и пропускат частици, по-малки от отвора, докато холандските сплитки създават криволичещи триъгълни капиляри, които улавят много по-фини частици, отколкото предполага броят на теловете. Второ, разликата между номиналните и абсолютните стойности е важна: филтриращ елемент с номинален размер 10 микрона може да пропусне отделни по-едри частици, докато абсолютният рейтинг гарантира граница на задържане, тествана по метода на точката на мехурчето (bubble-point). За масло, което трябва да отговаря на договорна спецификация, винаги питайте дали рейтингът е номинален или абсолютен.

Обикновена сплитка срещу холандска сплитка при работа с масла

При работа с хранителни масла схемата е проста: използвайте телена мрежа с гладка сплитка за всичко над около 50 микрона, където търсите добър дебит и лесно почистване; преминете към холандска сплитка за фини твърди частици като избелваща пръст и восъци; и запазете туиловата холандска сплитка за най-фините почистващи се сита. Нагънатият филтърен патрон често е по-добрият избор за фино пречистване под 5 микрона, където почистващата се мрежа би изисквала прекомерно голяма площ.

Филтриращи кошници, филтърни възли и патрони

Мрежата е само половината от решението — геометрията, в която е вградена, определя колко лесно се почиства и колко често се задръства. Рафинериите избират между три основни форми:

• Филтриращи кошници. Цилиндрична или конична кошница от телена мрежа с гладка сплитка, монтирана в корпус или на смукателната страна на помпа. За грубо филтриране (грубо пресяване, защита при обезлепиляване) се използват конични филтри, тъй като конусът лесно отделя утайката и е лесен за изваждане и изплакване. При работа с хранителни масла изисквайте кошница от 316L с гладък заваръчен шев, без процепи и с дръжка, проектирана за горещо масло.
• Заварени филтърни възли от мрежа. Форми по поръчка — кошници, листови филтри, свещови елементи и линейни корпуси, изработени от мрежа, подсилена с перфорирана подложка и телени рамки. Те са основната движеща сила при избелването и уинтеризацията, където дадено предприятие купува заварен филтърен възел от телена мрежа съобразен с неговия листов филтър под налягане или Нуч филтър, вместо стандартен филтърен патрон.
• Плисирани филтърни патрони. За фино филтриране, плисиран филтърен патрон от неръждаема стомана побира голяма филтрираща площ в малък корпус, което поддържа нисък спад на налягането при степени на филтрация от 1–10 микрона. Те могат да се почистват и използват повторно при подходящ CIP цикъл, поради което много рафинерии ги предпочитат пред еднократните дълбочинни патрони от съображения за цена на партида.

Тъй като почти всяка рафинерия разполага с нестандартни корпуси, специфична геометрия на резервоарите и нестандартни пътища на потока, повечето филтриращи съоръжения в реалната практика се изработват по поръчка: конус, който трябва да съответства на съществуващ филтър (цедка), филтърен лист, който трябва да пасне в съд под налягане, или кошница със специфична дръжка и уплътнение. Точно тук сътрудничеството с производител на детайли по поръчка от телена мрежа носи своите предимства — вие определяте степента на филтрация в микрони и габаритите, а производителят се грижи за типа тъкане, подложката, заваряването и крайната обработка.

Степени на филтрация в микрони, спад на налягането и икономика на филтрирането

Няколко цифри дават реална представа за цялата система. Ефективността на филтрирането на масла обикновено се посочва като:

• Номинална степен на филтрация в микрони — размерът, над който се задържат повечето частици.
• Абсолютен микронен рейтинг — най-голямата частица, която преминава при изпитване (точка на мехурчето); винаги по-малка от номиналната стойност.
• Свободна площ и пропускателна способност — за дадена мрежа по-голямата свободна площ означава по-нисък спад на налягането при същия дебит. Гладките тъкани имат 30–45% свободна площ; холандските тъкани падат до 10–30%.
• Максимално диференциално налягане — на практика филтрите се сменят или почистват при диференциално налягане от 2–3 bar. Над тази стойност филтърната утайка се сбива, дебитът спада рязко и филтърната среда е изложена на риск от умора от огъване.
• Работна температура — мрежите от 304 и 316L продължават да работят до 200°C+; истинското ограничение при хранителните масла е материалът на уплътнението, а не телът.

Икономическата ефективност произтича от геометрията. Една груба кошница с размер 40-mesh струва малко и защитава всичко след нея; спестяването от нея води до разрушени помпи и запушени избелващи филтри. От друга страна, патронът за фино пречистване от 1–5 микрона е най-скъпият елемент на квадратен метър, така че рафинериите го защитават с всеки предходен етап. Правилната спецификация е най-фината мрежа, която все пак ви осигурява приемлив интервал на почистване — а не най-фината мрежа, която можете да купите.

Съществува и измерим аргумент за устойчивост в полза на филтърните среди за многократна употреба от неръждаема стомана. Един-единствен елемент от неръждаема стомана с размер 300-mesh може да се почиства и използва повторно в продължение на години, заменяйки хиляди филтърни торби за еднократна употреба или патрони за дълбочинна филтрация. При непрекъснато работеща линия тази разлика в разходите за консумативи и изхвърляне на отпадъци обикновено прави покупната цена на оборудването от неръждаема стомана незначителна.

Често задавани въпроси

Какъв микронен рейтинг е необходим за филтриране на хранителни масла? Няма еднозначно число. Грубото пресяване работи при 40–80 mesh (180–420 µm), задържането на избелваща пръст изисква 10–40 микрона, винтеризацията се извършва при 5–20 микрона, а крайното полиращо филтриране е насочено към 1–10 микрона номинално. Специфицирайте според етапа на процеса, а не чрез един-единствен рейтинг за цялото предприятие.

Коя неръждаема стомана е по-добра за филтриране на масла – 304 или 316L? И двете са безопасни за хранителни цели и са стандартни. 304 е подходяща за суха, неутрална среда; 316L е по-добрият избор навсякъде, където маслото се промива със солев разтвор, има наличие на киселинно активирана избелваща пръст или циклите на почистване с каустик/киселина са агресивни. Повечето рафинерии се стандартизират към 316L за всички процеси след неутрализацията.

Може ли неръждаемата телена мрежа да се почиства и използва повторно, или е за еднократна употреба? Телената мрежа е с повърхностно задържане и е проектирана за повторна употреба. Кошниците и патроните се подлагат на обратно продухване, промиване с каустик, киселинно почистване и стерилизация с пара на място; добре поддържан елемент обикновено издържа години и стотици цикли.

Какво означава броят на отворите (mesh count) за филтрирането и как се отнася към микроните? Броят на отворите (mesh count) е броят на отворите на линеен инч. По-висок mesh означава по-малки отвори, но микроният рейтинг зависи също от диаметъра на телта и сплитката: 40 mesh ≈ 400 µm, 100 mesh ≈ 150 µm, 200 mesh ≈ 74 µm, 300 mesh ≈ 48 µm, 400 mesh ≈ 37 µm за квадратни сплитки. Холандските сплитки задържат много по-фини частици, отколкото предполага техният mesh брой, поради криволичещия си път на потока.

Защо моят филтър за избелване се задръства толкова бързо? Обичайните причини са пренасяне на утайки или сапун от предходните етапи, предозиране на избелваща пръст или твърде фина мрежа за използвания клас пръст. Първо коригирайте сепарацията нагоре по веригата, след това проверете рейтинга на мрежата спрямо действителното разпределение на размера на частиците на глината — и помислете за холандска сплитка, която задържа глина от 10–30 микрона по-ефективно с по-добър профил на почистване.

Получете оферта за вашето филтриране при рафиниране

Рафинирането на хранителни масла е безкомпромисно към филтриране с недостатъчни спецификации, но технологията е зряла и доказана. Независимо дали имате нужда от филтърна кошница за сурово масло с 40-mesh, филтърна система за избелване с холандска сплитка от 316L, плисиран полиращ патрон от 1–5 микрона или изцяло персонализиран изработен елемент за съществуващ листов филтър под налягане, KAIFIL произвежда филтри от неръждаема телена мрежа, филтърни кошници и изработени по поръчка филтърни компоненти според вашия точен микронен рейтинг и габарити.

Споделете подробности за вашия процес: тип масло, производителност, работна температура и налягане, текущ размер на мрежата (mesh) или микронен рейтинг, и дали вашата система работи с алкално или киселинно CIP почистване. Ние ще препоръчаме сплитката, класа на материала и геометрията на филтъра, които ви осигуряват най-дългия интервал между почистванията при най-ниска цена за партида, и ще ги подкрепим с чертеж и твърда оферта. Свържете се с KAIFIL днес с подробности за вашия процес — един обикновен имейл с вашия дебит и целевия микронен рейтинг е достатъчен, за да започнем разговора. За преглед на това как филтрирането от неръждаема стомана се вписва в по-широката хранително-вкусова промишленост, вижте нашето ръководство за приложения.