تحسين استقرار ترشيح البيرة باستخدام المرشحات الأولية PP وخراطيش غشاء PES

خلفية العملاء

يقوم العميل بتشغيل مصنع جعة لإنتاج البيرة المعبأة للتوزيع بالتجزئة.

قبل التعبئة، تمر البيرة من خلال ترشيح الخرطوشة لتحسين الوضوح والتحكم في الكائنات الحية الدقيقة. يستخدم النظام الحالي خراطيش الغشاء كمرحلة الترشيح النهائية.

ومع ذلك، كان العميل يواجه مشكلة متكررة: تم تحميل خراطيش الغشاء النهائية بسرعة كبيرة جدًا، مما تسبب في ارتفاع الضغط التفاضلي بشكل أسرع من المتوقع وزيادة تكرار الاستبدال.

نظرًا لأن خراطيش الغشاء هي إحدى المواد الاستهلاكية الأعلى تكلفة في نظام الترشيح، فقد أدى الاستبدال المتكرر إلى زيادة تكلفة التشغيل وعبء أعمال الصيانة.

التحدي

كان مرشح الغشاء النهائي يتلقى الكثير من الخميرة المتبقية والمواد الصلبة العالقة الدقيقة والتلوث الغروي من العملية الأولية.

على الرغم من أن الغشاء يمكن أن يحقق أداء الترشيح النهائي المطلوب، إلا أنه كان مجبرًا على التعامل مع حمولة ملوثة كان ينبغي إزالتها في وقت سابق.

يحتاج العميل إلى إطالة عمر خدمة الغشاء دون تقليل جودة البيرة أو إجراء تعديلات كبيرة على نظام الترشيح الحالي.

محلول الترشيح بولنر

قام بولنر بمراجعة عملية الترشيح الحالية بدلاً من مجرد استبدال الغشاء بخرطوشة أخرى من نفس التصنيف.

كان الهدف الرئيسي هو إعادة توزيع حمل الترشيح بحيث تتم إزالة الملوثات الخشنة والناعمة قبل وصول البيرة إلى الغشاء النهائي.

استخدم النظام الأمثل تكوينًا على مرحلتين:

الترشيح المسبق لـ PP → ترشيح الغشاء النهائي PES

سمح هذا الترتيب لخرطوشة PP بالتعامل مع غالبية حمولة الجسيمات، بينما ركز غشاء PES على الترشيح الدقيق النهائي والتحكم الميكروبي.

1. تقييم ظروف الترشيح الحالية

قبل اختيار الخراطيش، تم مراجعة شروط التشغيل الرئيسية، بما في ذلك:

• معدل تدفق البيرة

• أبعاد غلاف الفلتر الموجودة

• طول الخرطوشة ونوع الاتصال

• الضغط التفاضلي الأولي والنهائي

• درجة الحرارة أثناء الترشيح

• طريقة التنظيف والتعقيم

• حجم الترشيح المتوقع لكل دورة إنتاج

• تحميل المواد الصلبة يدخل مرحلة الترشيح النهائية

تم استخدام هذه المعلومات لتحديد ما إذا كان عمر الغشاء القصير ناتجًا عن الغشاء نفسه أو عن التلوث المفرط في المنبع.

وأشار التقييم إلى أن المشكلة الرئيسية تكمن في عدم كفاية الحماية للغشاء النهائي.

2. إضافة مرحلة الترشيح الأولي PP عالية السعة

تم تركيب خرطوشة PP في أعلى غشاء PES.

كان الغرض من هذه المرحلة هو التقاط الخميرة المتبقية والجسيمات العالقة وغيرها من الملوثات قبل وصولها إلى الغشاء النهائي.

بدلاً من اختيار خرطوشة PP دقيقة بشكل غير ضروري، تم اختيار تصنيف الفلتر المسبق لتحقيق التوازن بين ثلاثة عوامل:

إزالة الجسيمات، وقدرة التدفق وعمر الخدمة.

إذا كان الفلتر الأولي خشنًا جدًا، فإن التلوث الزائد يمر في اتجاه مجرى النهر.

إذا كان الأمر ناعمًا جدًا، فيمكن لخرطوشة PP نفسها أن تسد بسرعة كبيرة جدًا وتؤدي إلى فقدان إضافي للضغط.

وبالتالي تعتمد مواصفات الفلتر المسبق النهائية على جودة البيرة الفعلية وأداء التنقية الأولي.

بالنسبة لتطبيقات مصانع الجعة، يمكن اختيار عمق PP أو الخراطيش المطوية وفقًا لتحميل الملوثات والإنتاجية المطلوبة.

يوفر الفلتر المسبق العديد من الفوائد:

• قدرة أعلى على الاحتفاظ بالأوساخ

• تكلفة أقل من استخدام الغشاء النهائي لإزالة الجسيمات

• تقليل تحميل الجسيمات على غشاء PES

• زيادة أبطأ في الضغط التفاضلي المصب

• استبدال خرطوشة أسهل وأكثر اقتصادا

3. استخدام غشاء PES فقط للترشيح النهائي

بعد إزالة معظم الجسيمات الملوثة، مرت البيرة عبر خرطوشة غشاء PES.

تم اختيار PES لأن هيكل الغشاء المحبب للماء مناسب لترشيح السوائل الحرجة ويوفر خصائص مسام يمكن التحكم فيها لترشيح البيرة النهائي.

اعتمادًا على متطلبات التحكم الميكروبي في مصنع الجعة، فإن تصنيفات الأغشية مثل0.45 ميكرومتر أو 0.65 ميكرومتريمكن اعتبارها.

ومع ذلك، ينبغي أن يعتمد الاختيار النهائي على أداء الاحتفاظ الميكروبي المطلوب بدلاً من حجم المسام وحده.

من خلال تقليل حمل الجسيمات التي تصل إلى غشاء PES، يمكن أن تعمل الخرطوشة بشكل أقرب إلى وظيفتها المقصودة بدلاً من العمل كمرشح توضيحي وغشاء نهائي.

4. التحكم في الضغط التفاضلي عبر المرحلتين

تم التعامل مع الضغط التفاضلي كمؤشر تشغيل مهم.

بدلاً من الانتظار حتى يتم انسداد الغشاء النهائي بسرعة، يمكن للعميل مراقبة تطور الضغط عبر مرحلتي PP وPES بشكل منفصل.

وهذا جعل من السهل تحديد مكان تراكم التلوث.

على سبيل المثال:

ويساعد هذا الأسلوب أيضًا فرق الصيانة على تجنب استبدال الغشاء الأكثر تكلفة لمجرد زيادة الضغط الإجمالي للنظام.

5. مطابقة الخراطيش للمعدات الموجودة

تم تصميم الحل حول مبيتات المرشح الموجودة لدى العميل.

تمت مطابقة طول الخرطوشة والوصلة النهائية وتكوين الختم ومواد الحشية مع المعدات المثبتة بحيث لا تكون هناك حاجة إلى تغييرات كبيرة في الغلاف أو الأنابيب.

عندما تتطلب التطبيقات التي تلامس البيرة تنظيفًا أو تعقيمًا متكررًا، يجب أيضًا أن تكون مواد الخرطوشة والأختام متوافقة مع مواد التنظيف الكيميائية الخاصة بالعميل ودرجة حرارة التشغيل.

وهذا مهم بشكل خاص بالنسبة للخراطيش الغشائية، لأن عمر الخدمة طويل الأمد لا يعتمد فقط على أداء الترشيح ولكن أيضًا على كيفية استجابة الخرطوشة لدورات التعقيم المتكررة.

6. التحقق من ترتيب الترشيح الجديد

تم تقييم النظام الأمثل من خلال المراقبة:

• الضغط التفاضلي الأولي

• زيادة الضغط أثناء التشغيل

• معدل تدفق الترشيح

• وضوح البيرة

• دورة خدمة الخرطوشة

• أداء الترشيح النهائي

• حالة الخرطوشة بعد الاستخدام

ولم يكن الهدف مجرد التأكد من إمكانية تركيب المرشحات.

يحتاج العميل إلى التحقق من أن المرشح الأولي PP يقلل بشكل فعال من التلوث الذي يصل إلى غشاء PES وأن الغشاء النهائي يمكنه الحفاظ على أداء مستقر على مدى فترة تشغيل أطول.

نتائج

بعد تحسين مراحل الترشيح، حقق العميل عملية ترشيح أكثر استقرارًا.

امتصت خرطوشة PP معظم حمولة الجسيمات الأولية، مما سمح لغشاء PES بالعمل في ظل ظروف أكثر ملاءمة.

وشملت التحسينات الرئيسية ما يلي:

• ضغط تفاضلي أكثر استقرارًا

• انخفاض التحميل على الغشاء النهائي

• دورات تشغيل الغشاء أطول

• عدد أقل من بدائل الغشاء غير الضرورية

• أداء ترشيح أكثر قابلية للتنبؤ به

• تقليل الاستهلاك الإجمالي للخرطوشة

والأهم من ذلك، أنه تم تحقيق التحسين دون الحاجة إلى إعادة تصميم كبيرة لخط الإنتاج الحالي.

لماذا يعمل الترشيح على مرحلتين بشكل أفضل

نادرًا ما يكون استخدام أفضل خرطوشة غشائية لكل مهمة ترشيح هو النهج الأكثر اقتصادا.

في ترشيح البيرة، يجب إزالة الملوثات تدريجيا.

يتعامل الفلتر الأولي مع حمل الجسيمات الأعلى، بينما يقوم الغشاء النهائي بمهمة الترشيح الدقيق الأكثر أهمية.

وهذا يحمي الغشاء الأكثر تكلفة ويستفيد بشكل أفضل من قدرة الترشيح لكلتا الخرطوشتين.

بالنسبة لمصانع الجعة التي تعاني من انسداد غشائي سريع أو استبدال الخرطوشة بشكل متكرر، غالبًا ما يكون الحل هو عدم استخدام غشاء مختلف وحده.

النهج الأكثر فعالية هو مراجعة تسلسل الترشيح الكامل.

بولنرتوفر مرشحات PP الأولية، وخراطيش غشاء PES، ومرشحات الغاز المعقم PTFE، ومرشحات المرافق المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لأنظمة ترشيح مصانع الجعة.

يمكن تحديد تكوينات المرشح وفقًا لخصائص البيرة ومعدل التدفق ومتطلبات الترشيح وطريقة الصرف الصحي وتصميم غلاف المرشح الحالي.