Contec Flüssigkeitsfiltration

Die Mikrofiltration ist ein druckgetriebenes Membranverfahren, das überwiegend Partikel und Mikroorganismen aufgrund ihrer Größe zurückhält. Typische Porengrößen liegen ungefähr zwischen 0,1 und 10 µm; die Abgrenzung zur Ultrafiltration ist nicht in allen Fachquellen identisch. Unterhalb von etwa 0,1 µm wird üblicherweise von Ultrafiltration gesprochen.

Tiefenfilter halten Partikel innerhalb einer porösen, mehrlagigen Struktur zurück und eignen sich häufig für breite Partikelgrößenverteilungen und gelartige Verunreinigungen. Oberflächenfilter halten Partikel überwiegend an einer definierten Oberfläche zurück; plissierte Ausführungen bieten eine große Fläche bei kompakter Bauform. Die Zuordnung ist konstruktionsabhängig und nicht jede Faltenkerze ist automatisch ein reiner Oberflächenfilter.

Der Betawert βx ist das Verhältnis der Anzahl von Partikeln der Größe x µm und größer vor dem Filter zur Anzahl nach dem Filter. Die Abscheideleistung berechnet sich mit η = (βx − 1) / βx × 100 %. Beispiele: β10 = 10 entspricht 90 %, β10 = 200 entspricht 99,5 % und β10 = 5.000 entspricht 99,98 % Abscheidung für Partikel ab 10 µm – jeweils unter den angegebenen Prüfbedingungen.

Eine nominale Filterfeinheit beschreibt eine herstellerabhängig definierte, nicht vollständige Abscheidung bei der genannten Partikelgröße. Eine absolute Filterfeinheit steht für eine festgelegte, hohe Abscheideleistung, muss aber immer zusammen mit Prüfverfahren und Rückhalterate beziehungsweise Betawert betrachtet werden. Angaben verschiedener Hersteller sind daher nur vergleichbar, wenn die zugrunde liegenden Prüfbedingungen bekannt sind.

Ausgangspunkt ist die größte Partikelgröße, die im Filtrat noch zulässig ist. Zusätzlich sind Partikelverteilung, gewünschte Rückhalterate, Prozessrisiko und nachgeschaltete Komponenten zu berücksichtigen. Eine unnötig feine Auslegung erhöht häufig Anfangsdruckverlust, Wechselhäufigkeit und Kosten, ohne den Prozessnutzen entsprechend zu verbessern.

Die Filterfeinheit beschreibt die Partikelgröße, auf die sich die angegebene Abscheideleistung eines Filterelements bezieht. Ein kleinerer µm-Wert bedeutet eine feinere Filtration. Der Zahlenwert allein reicht jedoch nicht aus: Entscheidend ist, ob die Feinheit nominal oder absolut angegeben wurde und mit welchem Prüfverfahren beziehungsweise Betawert sie belegt ist.

Die richtige Filterfeinheit hängt davon ab, welche Partikel entfernt werden müssen und welche Reinheit das filtrierte Medium erreichen soll. Für die Auswahl sollten daher Partikelgröße, Prozessanforderungen, Durchfluss und zulässiger Druckverlust gemeinsam betrachtet werden. Es empfiehlt sich auf das Beratungsangebot der Filterhersteller zurückzugreifen.

Die benötigte Filterfläche hängt insbesondere von Durchflussmenge, Filtermedium, Viskosität, Partikelbelastung und zulässigem Druckverlust ab. Deshalb sollte die Filterfläche anhand der konkreten Prozessdaten und der Kennwerte des jeweiligen Filterelements ausgelegt werden. Es empfiehlt sich auf das Beratungsangebot der Filterhersteller zurückzugreifen.

Neben der gewünschten Filterfeinheit sind das Filtermedium, die Temperatur, der Betriebsdruck, der Durchfluss und die chemische Beständigkeit des Filtermaterials entscheidend. Auch die Schmutzaufnahmekapazität und die gewünschte Standzeit sollten berücksichtigt werden.

Das Filtermaterial muss gegenüber dem zu filtrierenden Medium chemisch und thermisch beständig sein. Je nach Anwendung kommen beispielsweise Edelstahl, Polypropylen, Polyester, Polyamid, PTFE oder andere geeignete Filterwerkstoffe zum Einsatz.

Der Differenzdruck Δp ist die Druckdifferenz zwischen Filtereintritt und Filteraustritt. Er setzt sich aus dem Anfangsdruckverlust des sauberen Systems und dem während des Betriebs zunehmenden Widerstand durch abgelagerte Verunreinigungen zusammen. Deshalb ist Δp ein wichtiges, aber nicht das einzige Kriterium zur Zustandsüberwachung.

Mit zunehmender Filtration lagern sich Partikel am Filterelement ab und erhöhen den Strömungswiderstand. Dadurch steigt der Druckunterschied zwischen Filterein- und -austritt.

Maßgeblich sind der vom Hersteller zulässige Enddifferenzdruck, der erforderliche Durchfluss und die geforderte Filtratqualität. Das Element ist spätestens zu wechseln oder zu reinigen, wenn eines dieser Kriterien nicht mehr eingehalten wird. Ein allgemeingültiger Wechselwert in bar ist nicht seriös, weil Bauart, Medium, Temperatur und Prozessbedingungen variieren.

Geeignete Maßnahmen sind eine ausreichend große Filterfläche, abgestufte Vor- und Feinfiltration, eine zur Partikelart passende Tiefen- oder Oberflächenfiltration, ein niedriger Anfangsdruckverlust und die Vermeidung unnötig feiner Elemente. Prozessschwankungen, Ausfällungen und Fremdeinträge sollten ebenfalls untersucht werden. Die wirtschaftlichste Lösung ergibt sich aus Standzeit, Filtratqualität und Gesamtbetriebskosten.

Die Schmutzaufnahmekapazität beschreibt die Menge an Verunreinigungen, die ein Filterelement bis zu einem definierten Endpunkt aufnehmen kann. Dieser Endpunkt kann beispielsweise ein festgelegter Differenzdruck oder eine nicht mehr ausreichende Abscheideleistung / ausreichender Durchfluss sein.

Entscheidend sind Medium, Durchfluss, Betriebs- und Auslegungsdruck, Temperatur, Viskosität, Filterfeinheit, Feststoffbelastung, Werkstoff- und Dichtungsbeständigkeit, Anschlüsse, Aufstellort und Wartungszugang. Zusätzlich sind einschlägige gesetzliche Anforderungen und kundenseitige Spezifikationen zu prüfen.

Mit steigender Viskosität nimmt der Strömungswiderstand zu und der erreichbare Durchfluss bei gleichem Druck ab. Deshalb müssen Viskosität und Temperatur gemeinsam betrachtet werden. Daten für Wasser lassen sich nicht ohne Korrektur auf Öle, Lacke oder andere viskose Medien übertragen.

Ja, wenn alle medienberührten Komponenten geeignet sind: Gehäuse, Filtermedium, Stützkörper, Adapter, Dichtungen und gegebenenfalls Beschichtung. Maßgeblich sind die zulässigen Werte der schwächsten Komponente. Die chemische Beständigkeit ist immer für Medium, Konzentration, Temperatur und Einwirkdauer zu prüfen.

Ja, sofern die verwendeten Materialien und die Konstruktion die jeweils geltenden Hygiene- und Konformitätsanforderungen erfüllen. Je nach Prozess können außerdem Reinigbarkeit, Sterilisierbarkeit, Totraumarmut, Oberflächenqualität, Rückverfolgbarkeit und mikrobiologische Rückhaltung relevant sein. Die Freigabe muss anwendungsbezogen erfolgen.

Als Bypass wird ein unerwünschter Strömungsweg bezeichnet, bei dem Flüssigkeit am Filtermedium vorbeifließt. Ursachen können falsche Adapter, ungeeignete oder beschädigte Dichtungen, Maßabweichungen, fehlerhafte Montage oder defektes Filterelement sein. Ein passendes Element und eine kontrollierte Montage sind deshalb ebenso wichtig wie die Filterfeinheit.

Ja, für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie stehen geeignete Filtergehäuse und Filterelemente zur Verfügung. Dabei müssen Werkstoffe, Dichtungen, Konstruktion und Reinigbarkeit den jeweiligen hygienischen Anforderungen entsprechen.

Aktivkohle ist ein Naturprodukt und basiert auf natürlichen kohlenstoffhaltigen Rohstoffen. Durch seine poröse Struktur und der dadurch extrem großen inneren Oberfläche bindet Aktivkohle chemische Verbindungen und Moleküle.

Aktivkohlefilter werden zur Reduktion von gelösten organischen Kontaminationen (z. B. Farb-, Geruchs- und Geschmacksverunreinigungen, Chlor, Pestizide, Medikamentenrückstände) eingesetzt. Sie entfernt nicht pauschal alle Pestizide, Arzneimittelrückstände oder gelösten Stoffe. Die Eignung und Kapazität müssen für den konkreten Stoff und Prozess geprüft werden.

Z.B.

• Wasseraufbereitung
• Abtrennung von Chlor
• Trinkwasser
• Abtrennung von Pestiziden
• Pharmazeutische Produkte
• Abtrennung von organischen Stoffen
• Kosmetika und Nahrungsmittel
• Farb- und Geruchsentfernung