Miglioramento della stabilità della filtrazione della birra con prefiltri PP e cartucce a membrana PES

Informazioni sul cliente

Il cliente gestisce un birrificio che produce birra confezionata per la distribuzione al dettaglio.

Prima del riempimento, la birra passa attraverso la filtrazione con cartuccia per migliorare la chiarezza e controllare i microrganismi.

Tuttavia, il cliente aveva un problema ricorrente: le cartucce di membrana finali si caricavano troppo rapidamente,causando un aumento della pressione differenziale più veloce del previsto e aumentando la frequenza di sostituzione.

Poiché le cartucce a membrana sono uno dei consumabili più costosi del sistema di filtrazione, la sostituzione frequente aumentava sia i costi operativi che il carico di manutenzione.

La sfida

Il filtro a membrana finale riceveva troppi lieviti residui, solidi finissimi in sospensione e contaminazione colloidale dal processo a monte.

Sebbene la membrana potesse ottenere le prestazioni di filtrazione finali richieste, era costretta a gestire un carico di contaminanti che avrebbe dovuto essere rimosso prima.

Il cliente doveva prolungare la durata di vita della membrana senza ridurre la qualità della birra o apportare modifiche importanti al sistema di filtrazione esistente.

Soluzione di filtrazione Pullner

Pullner ha rivisto il processo di filtrazione esistente piuttosto che semplicemente sostituire la membrana con un'altra cartuccia dello stesso rating.

L'obiettivo principale era quello di ridistribuire il carico di filtrazione in modo da eliminare i contaminanti grossolani e fini prima che la birra raggiungesse la membrana finale.

Il sistema ottimizzato utilizza una configurazione a due fasi:

Prefiltrazione PP → PES Filtrazione a membrana finale

Questa disposizione ha permesso alla cartuccia PP di gestire la maggior parte del carico di particolato, mentre la membrana PES si è concentrata sulla filtrazione fine finale e sul controllo microbico.

1. Valutazione delle condizioni di filtrazione esistenti

Prima di selezionare le cartucce, sono state esaminate le principali condizioni di funzionamento, tra cui:

• portata della birra

• dimensioni esistenti dell'alloggiamento del filtro

• lunghezza della cartuccia e tipo di connessione

• pressione differenziale iniziale e terminale

• temperatura durante la filtrazione

• metodo di pulizia e disinfestazione

• volume di filtrazione previsto per ciclo di produzione

• solidi in carico che entrano nella fase finale di filtrazione

Queste informazioni sono state utilizzate per determinare se la breve durata della membrana è stata causata dalla membrana stessa o da un'eccessiva contaminazione a monte.

La valutazione ha indicato che il problema principale era la protezione insufficiente della membrana finale.

2Aggiungere uno stadio di pre-filtrazione PP ad alta capacità

Una cartuccia PP è stata installata a monte della membrana PES.

Lo scopo di questa fase era quello di catturare il lievito residuo, le particelle in sospensione e altre contaminazioni prima che raggiungessero la membrana finale.

Invece di selezionare una cartuccia di PP superfino, il prefiltro è stato scelto per bilanciare tre fattori:

rimozione delle particelle, capacità di flusso e durata di servizio.

Se il prefiltro è troppo grossolano, l'eccessiva contaminazione passa a valle.

Se è troppo sottile, la stessa cartuccia PP può bloccarsi troppo rapidamente e creare ulteriori perdite di pressione.

La specifica finale del prefiltro dipende quindi dalla qualità effettiva della birra e dalle prestazioni di chiarificazione a monte.

Per le applicazioni in birreria, le cartucce a profondità di PP o a piegatura possono essere selezionate in base al carico dei contaminanti e al throughput richiesto.

Il prefiltro offre diversi vantaggi:

• maggiore capacità di trattenimento della sporcizia

• costi inferiori rispetto all'utilizzo della membrana finale per la rimozione delle particelle

• ridotto carico di particolato sulla membrana del PES

• aumento più lento della pressione differenziale a valle

• sostituzione delle cartucce più facile ed economica

3. Utilizzare la membrana PES solo per la filtrazione finale

Dopo che la maggior parte della contaminazione da particolato era stata rimossa, la birra passava attraverso la cartuccia a membrana PES.

Il PES è stato selezionato perché la sua struttura a membrana idrofila è adatta alla filtrazione dei liquidi critici e fornisce caratteristiche di pori controllati per la filtrazione finale della birra.

A seconda dei requisiti di controllo microbico del birrificio, le classificazioni delle membrane come00,45 μm o 0,65 μmpuò essere presa in considerazione.

Tuttavia, la selezione finale dovrebbe essere basata sulle prestazioni richieste di ritenzione microbica piuttosto che sulla sola dimensione dei pori.

Riducendo il carico di particelle che raggiunge la membrana del PES, la cartuccia potrebbe funzionare più vicino alla sua funzione prevista invece di agire sia come filtro di chiarificazione che come membrana finale.

4Controllo della pressione differenziale in entrambe le fasi

La pressione differenziale è stata trattata come un importante indicatore di funzionamento.

Invece di aspettare che la membrana finale si blocchi rapidamente, il cliente potrebbe monitorare separatamente l'evoluzione della pressione tra le fasi PP e PES.

Questo ha reso più facile determinare dove si accumulava la contaminazione.

Per esempio:

Questo approccio aiuta anche i team di manutenzione a evitare di sostituire la membrana più costosa semplicemente perché la pressione totale del sistema è aumentata.

5. Abbinare le cartucce alle attrezzature esistenti

La soluzione è stata progettata in base alle carcasse dei filtri esistenti del cliente.

La lunghezza della cartuccia, la connessione finale, la configurazione di tenuta e il materiale delle guarnizioni sono stati abbinati all'apparecchiatura installata in modo da non richiedere modifiche importanti dell'alloggiamento o delle tubazioni.

Quando le applicazioni a contatto con la birra richiedono ripetute pulizie o disinfestazioni, i materiali e i sigilli delle cartucce devono essere compatibili con i prodotti chimici di pulizia e la temperatura di funzionamento del cliente.

Questo è particolarmente importante per le cartucce a membrana,perché la durata di vita a lungo termine dipende non solo dalle prestazioni di filtrazione, ma anche da come la cartuccia risponde a cicli di disinfestazione ripetuti.

6Verifica del nuovo sistema di filtrazione

Il sistema ottimizzato è stato valutato mediante monitoraggio:

• pressione differenziale iniziale

• aumento della pressione durante il funzionamento

• portata di filtrazione

• trasparenza della birra

• ciclo di servizio della cartuccia

• prestazione di filtrazione finale

• condizione della cartuccia dopo utilizzo

L'obiettivo non era semplicemente quello di confermare la possibilità di installare i filtri.

The customer needed to verify that the PP prefilter effectively reduced the contamination reaching the PES membrane and that the final membrane could maintain stable performance over a longer operating period.

Risultati

Dopo aver ottimizzato le fasi di filtrazione, il cliente ha ottenuto un processo di filtrazione più stabile.

La cartuccia PP ha assorbito la maggior parte del carico di particolato a monte, consentendo alla membrana PES di funzionare in condizioni più adatte.

I principali miglioramenti sono stati:

• pressione differenziale più stabile

• riduzione del carico sulla membrana finale

• cicli di funzionamento della membrana più lunghi

• meno sostituzioni inutili della membrana

• prestazioni di filtrazione più prevedibili

• ridotto consumo complessivo di cartuccia

Ciò che è più importante è che il miglioramento è stato ottenuto senza la necessità di una grande riprogettazione della linea di produzione esistente.

Perché la filtrazione a due fasi funziona meglio

L'uso della cartuccia a membrana migliore per ogni operazione di filtrazione è raramente l'approccio più economico.

Nella filtrazione della birra, i contaminanti devono essere progressivamente rimossi.

Il prefiltro gestisce il carico di particelle più elevato, mentre la membrana finale esegue il compito di filtrazione fine più critico.

Questo protegge la membrana più costosa e sfrutta meglio la capacità di filtrazione di entrambe le cartucce.

Per i birrifici che sperimentano un rapido blocco della membrana o una frequente sostituzione delle cartucce, la soluzione è spesso quella di non utilizzare una membrana diversa da sola.

L'approccio più efficace consiste nel rivedere la sequenza di filtrazione completa.

PullnerPP fornisce prefiltri, cartucce a membrana PES, filtri di gas sterili in PTFE e filtri utili in acciaio inossidabile per i sistemi di filtrazione delle birrerie.

Le configurazioni dei filtri possono essere selezionate in base alle caratteristiche della birra, alla portata, ai requisiti di filtrazione, al metodo di igiene e alla progettazione del rivestimento del filtro esistente.