Schichtenfilter

Schichtenfiltration

Die Schichtenfiltration gilt auch heute noch als leistungsfähiges Verfahren zur Fein- und Sterilfiltration. Schichtenfilter bestehen aus einer Vielzahl senkrecht hintereinander angeordneter Filterelemente. Die einzelnen Elemente bestehen aus gerillten Filterplatten und Filterschichten. Die Schichten werden zwischen den einzelnen Kammern eingesetzt. Es ist darauf zu achten, dass die Stützschicht auf der Klarlaufseite zu liegen kommt. Die Filterplatten sind auf Gleitstangen verschiebbar gelagert. Im Filterbetrieb werden sie zwischen einem feststehenden Teil (Kopfplatte) und einem beweglichen Teil manuell durch eine Spindel oder hydraulisch zusammengepresst, so dass die Filterplatten gegeneinander abdichten.

In der Regel ist es für die meisten Anwendungsfälle möglich, die erforderliche Schichtenart relativ genau zu empfehlen. Wenn es zu Trübdurchbrüchen, also zu trüben Filtrat kommt, obwohl die Schichten bisher mit gutem Erfolg eingesetzt wurden, liegt es meist an einer Verschiebung in Richtung kleinerer Teilchen und lässt den Filterkuchen bei der nun zu groben Filterschicht durchlässig werden. Grundvoraussetzung für eine einwandfreie Filtration sind intakte Filterkammern. Sie müssen eine einwandfreie Auflage für die Filterschicht ermöglichen. Gebrochene Rippengitter führen zum Bruch der Filterschicht. Silikondichtungen sind relativ beständig. Übermäßiges Anpressen zum Ausgleich poröser Dichtungen führt zu einer sinkenden Filtrationsleistung. Wirtschaftlicher ist die Erneuerung der Dichtungen. Dies vermeidet Tropfverluste ebenso wie die Einfettung von Spindel und Druckstück, um eine mangelhafte Übertragung der Anpresskraft zu beheben. Bei Inbetriebnahme der Anlage ist eine Spülung der Filterschichten notwendig. Damit entfernt man lösliche Bestandteile, den Papier- und Kieselgurgeschmack. Die gesamte Filterfläche ist 10 bis 15 min mit der 1,5 bis 2fachen Filtrationsgeschwindigkeit bei gelockerten Schichtenpaket zu durchspülen.

Gebrauchte Filterschichten können durch eine Wasserspülung in der Filtrationsrichtung recht gut regeneriert werden. Die pH-Verschiebung sorgt für die Ablösung der Kolloide und Partikel aus dem Filtergewebe. Bei einer Sterilfiltration ist steriles Wasser wie beispielsweise Kondensat erforderlich. Filterschichten haben den Nachteil, dass beim Verdrängen mit Wasser oder Sortenwechsel eine Mischphase entsteht. Es besteht jedoch die Möglichkeit, den Filter mit Sterilluft leer zu drücken. Zunächst geht die Luft nicht durch die Filterschicht. Bei weiterer Druckerhöhung tritt das Gas durch die Schichten und kann das Filtrat über eine untere Leitung verdrängen. Die Sterilisation ist Grundvoraussetzung für eine effektive Entkeimungsfiltration. Der verwendete Sattdampf hat partikelfrei zu sein und das anfallende Kon¬densat muss frei ablaufen können. Während Edelstahlplatten unproblematisch sind, ist bei Kunststoffplatten die thermische Belastbarkeit zu beachten. Das Plattenpaket soll lediglich leicht angepresst werden. Der Filter wird bei 90 bis 95 °C mind. 30 min in Filtrationsrichtung im Kreislauf erhitzt. Die Filterschichten verlieren dabei etwas von ihrer Festigkeit. Mit der Anschwemmfiltration durch Kieselgur wird die Verblockung der Schicht stark vermindert. Der entstehende Filterkuchen ist kaum kompressibel, bleibt so porös und durchlässig für die Flüssigkeit. Nach der Anschwemmphase, in der dem Saft zu Beginn größere Kieselgurmengen zu dosiert werden, wird dann ständig eine kleine Menge Kieselgur untergemischt. Der Produktnachschub darf nicht unterbrochen werden, da sonst der Druck zusammenbrechen würde. Die Anschwemmschicht fällt dann aufgrund der Schwerkraft nach unten und ein erneutes Anschwemmen ist erforderlich. Die Reinigung ist von entscheidender Bedeutung für die Saftqualität. Manchmal sind auf der Innenseite der Kammern Ablagerungen sichtbar, die nach einer ungenügenden Sterilisation zu biologischen Problemen führen. In vielen Fällen kann eine erhöhte NaOH Konzentration, die bei 80 °C durchgepumpt wird, bei Edelstahlkammern zur Lösung des Problems führen.