FILTRAOProfa Sirlei da Rosa

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaDEFINIO

A filtrao uma OPU na qual se separa uma mistura slido-fludo em suspenso atravs da passagem do fluido atravs do filtro

As partculas slidas suspensas em um fluido so separadas usando um meio poroso

Ele separa as partculas em uma fase slida (torta) e permite o escoamento de um fluido (lquido ou gs) claro (filtrado)

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa A escolha do filtro depende: Finalidade Caractersticas do meio filtrante (funo principal: formao de uma torta

Funo de acordo com a finalidade: Secagem: a torta o produto principal Clarificao: o filtrado o produto principalINTRODUO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Queda de presso, rea do meio filtrante, Viscosidade do filtrado, Resistncia do meio filtrante, Resistncia da tortaCONSIDERAES SOBRE O PROCESSO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaAPLICAO EM GERAL O princpio da filtrao industrial e o do equipamento domstico (f. de caf, ch) ou de laboratrio (f. de haste, de buchner) o mesmo, apenas muda a quantidade a ser filtrada

Tratar a gua de processo (ETA) Tratamento de efluentes (ETE), Utilidades (ar comprimido, vapores, etc.) Resduos slidos, lquidos e gasosos Reuso de guas

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa A filtrao est presente ao longo de todo o processo alimentcio, aplicada nas matrias-primas, utilidades, ingredientes intermedirios (como aromatizantes) e at na filtrao de segurana em mquinas de envase

Os alimentos dependem da eficincia da filtrao tanto para a remoo de partculas e de microorganismos, como para bloquear um processo de fermentao, por exemplo.INDUSTRIA ALIMENTICIA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa A filtrao na industria de alimentos pode ser classificada em filtrao propriamente dita quando uma quantidade razovel de material, ou torta separada) e em microfiltrao onde ocorre a separao de partculas pequenas, inclusive microorganismo (membranas)

Uma grande parte das solues que necessitam filtrao na industria de alimentos so de baixa concentrao e formadas de partculas com pequeno tamanho por isso os uso de membranas passa a ser muito importanteAPLICAO NA INDUSTRIA DE ALMENTOS

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaAPLICAO NA INDUSTRIA DE ALMENTOS usada na gua de processo (ETA), a gua (qsp) do alimento e o prprio alimento clarificao, purificao, concentrao e pasteurizao (membranas) Tratamento de efluentes (ETE), Utilidades (ar comprimido, vapores, retorno de condensado) Tratamento de resduos slidos, lquidos e gasosos Reuso de guas

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Remoo de cor: sucos Ultra purificao de gua Clarificao: vinho; cerveja; vinagre e sucos Recuperao: borra de vinho, amido modificado Processamento: acar; amido, leveduras Concentrao de protena de soja; Purificao e concentrao: protenas de origem animal e vegetal APLICAO NA INDUSTRIA DE ALMENTOS

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaEstes sistemas incluem microfiltrao, ultrafiltrao, nanofiltrao e osmose reversa tanto em configuraes spiral-wound, ao inoxidvel, cermicas, tubulares como em configuraes plate-and-frame Concentrao de clara de ovo Clarificao e pr-concentrao de suco de frutas Concentrao e retirada de resduos de gelatina da carne suna, osso e carne bovina Clarificao da salmoura de salga de carne para remoo de bactrias e reutilizao Concentrao de protenas vegetais tais como: soja, canola e aveia Microfiltrao da salmoura Especialidades em Alimentos tnicos Ingredientes de Alimentos/AromatizantesAPLICAO NA INDUSTRIA DE ALIMENTOS

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Recuperao de gua de processamento Retirada do lcool da cerveja Suco de Aloe Vera Suco de Uva Suco de Morango Suco de laranja Suco de pssego Suco de abacaxi Suco de ma Suco de pra Suco de cenoura Suco de aipo gua de Beef Stick gua de lavagem do surimi Produo de gelatina Recuperao de amido de batata Clarificao de dextrose Clarificao de xarope de milho Clarificao de Malto-Dextrina Clarificao de frutose Concentrao de claras de ovo Concentrao de ovos integral Plasma sangneo - suno/bovino Sangue de frango APLICAO NA INDUSTRIA DE ALIMENTOS - MEMBRANAS

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPOS DE FILTRAOFfiltradoSuporte do MFtortameio filtranteFiltrao por Percolaosuspenso

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaFfiltradomeio filtranteFiltrao por ContatosuspensoTIPOS DE FILTRAO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaRegime de trabalho: Batelada Contnuos

Fora motriz: Gravidade, (coluna hidrosttica); Presso ou vcuo (taxa de fluxo) Fora centrfuga; ( Vel. Angular, taxa de fluxo) CONFIGURAO DE FLUXO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaO meio de filtrao pode ser:

Leito poroso de materiais slidos inertes, Conjunto de placas, marcos e telas em uma prensa, Conjunto de folhas duplas dentro de um tanque, Cilindro rotativo mergulhado na suspenso, Discos rotativos mergulhados na suspenso Bolsas ou cartuchos dentro de uma carcaa MEIO DE FILTRAO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaCaractersticas do meio de filtrante:

Atxico Compatvel quimicamente Manter slidos unidos sobre os poros Resistncia ao escoamento do filtrado Possuir resistncia p/ suportar a Presso Possuir resistncia ao desgaste mecnico Descarregar a torta fcil e completamente Custo MEIO DE FILTRAO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa MEIO DE FILTRAO - TORTA A torta pode ser:

Compressvel Incompressvel

Depende da natureza, Granulometria, Forma Grau de heterogeneidade do slido

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Algodo: mais usado usado, de menor custo Polmeros sintticos: resistncia produtos qumicos e a temperatura Vidro (l de vidro): P/ Tas (310C) e resistncia a abraso Amianto, Metal Refratrios, Celulose, Areia, etc. MEIO FILTRANTE - MATERIAIS

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaBuscam superar as 6 principais restries: 1- Resistncia qumica e trmica 2- Resistncia mecnica abrasiva 3- Vazo e reteno com produtividade 4- Resistncia ao entupimento 5- Desprendimento de torta 6- Economia (preo x produo x tempo de vida)MEIO FILTRANTE MATERIAIS - TECIDOS

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Monofilamento: entupimento, vazo e produtividade. Torta seca e de desprendimento automtico MEIO FILTRANTE MATERIAIS - TECIDOS Multifilamento: + fechados de boa capacidade de reteno e resist. Abrasiva, vazo e desprendimento medio Fibra-Cortada: vazo e forte capacidade de reteno, resistncia ao entupimento difcil desprendimento de torta

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Caractersticas da partcula da suspenso:

Tipo de particulado: orgnico ou inorgnico A concentrao do particulado Carac. fsicas: deformvel ou indeformvel Caractersticas qumicas : corroso e abraso Caractersticas em f (da presso): compressibilidade Dimetro mdio da partcula Densidade da partcula Viscosidade da soluoSUSPENSO

TAMANHO E FORMASUSPENSO - CARACTERSTICAS DA PARTICULA

Relao entre PM e o tamanho das partculas110100100010.000100.0001.000.00010.000.000100.000.0000,11101001000nm0,10,010,0010,00011TAMANHO - mmPESO MOLECULARTamanho calculadoTamanho de sacardeo tpicoPM corte de memb. UF Protenas polissacardeos biopolmerosEnzimasAcaresMono e di-sacardeoscidos orgnicosDextroses e dextranas nativosguaMFUFNFRO (HF)Sol. MolecularSol. ColoidalDispersoColides de bebidas fermentadasTaninosRELAO PM/TAMANHO

As propriedades mecnicas das partculas, especialte o seu potencial de deformao sob aplicao de presses diferenciais, influencia o comportamento de entupimento do filtro

Materiais gelatinosos (leveduras, protenas, MO, colides, etc.) tendem compressibilidade e dependendo da presso diferencial, estas partculas podem se deformar e formar uma camada impermevel (cegueira)PARTICULAS DEFORMVEIS

PARTICULAS FLEXIVEIS

Os filtros de superfcie usam a excluso geomtrica para remover partculas maiores que o tamanho dos seus porosTIPOS DE FILTRAO - DE SUPERFICIE

A filtrao de profundidade mais eficiente que a peneirao mecnica devido a profundidade do meioAlguns filtros, oferecem adsoro eletrocintica de contaminantes menores que o tamanho dos seus porosPARTCULA ADSORVIDAMATRIZ POROSA GROSSARETENO SUPERFICIALPORO DE PERCURSOTORTUOSODIREODO FLUXOPENEIRAO DE PROFUNDIDADEZONAS DEDECANTAOTIPOS DE FILTRAO - DE PROFUNDIDADE

+-----------------+++++++++++++++++---------------------------------------+++++++Plano de Cisalhamento Concentrao de ons ( - ) (co-ions)Concentrao de ons ( + ) (contra-ions)P. Nernst (sl.)P. Zeta ()SternGouySoluoPotencial eltrico em volta da partcula+Plano de cisalhamentoDefine o tamanho do conjunto que se movimenta como uma unidade com a partcula; de tamanho fixo-DUPLA CAMADA ELETRICA

DUPLA CAMADA POTENCIAL ZETA Potencial Zeta um potencial eletrocintico, por oposio ao potencial termodinmico E, calculado sobre a forma de Nernst, e que igual a diferena de potencial entre a parede e o seno do lquido.

controlando o potencial Zeta se pode reduzir as cargas repulsivas que impedem a agregao de impurezas. O seu valor determina a magnitude das foras eletrostticas de repulso entre as partculas, e, portanto, sua probabilidade de adeso

AUXILIAR FILTRANTESo compostos (partculas rgidas) com tamanhos prximos ao das partculas a serem removidas

Aumentam a velocidade de filtragem ou de centrifugao, Diminuem a tenso superficial da parte lquida ou funcionam como floculantes aumentando a permeabilidade da torta com estrutura aberta, sem finos livres que possam colmatar os poros da torta ou as aberturas da tela Quando o lodo separado no decantador encontra-se no estado gelatinoso, no pode ser submetido diretamente filtrao, sendo necessrio adicionar elemento filtrante Substncias coloidais e as gomas podem tornar impossvel a filtrao sem o uso de auxiliar filtrante

um p-inerte, proveniente de carapaas de algas diatomceas microscpicas, Constitudas de slica amorfa hidratada na forma de cristais desordenados alm de alumnio, ferro, magnsio e sdio.

A Terra Diatomcea um produto natural, estvel, no produz resduos qumicos txicos e no reage com outras substncias. AUXILIAR FILTRANTE TERRA DIATOMACEA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTerra diatomacaFILTRAO PRIMRIA COM DIATOMCIA

FILTRAO PRIMRIA COM DIATOMCIA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaFILTRAO PRIMRIA COM DIATOMCIA

FILTRAO COM DIATOMCIA - CERVEJARIABomba peristltica

APS FILTRAO DIATOMCIA - MULTI MICRO Filtrao profunda e fina e de esterilizao de cervejas e bebidas. Instalao: aps o filtro de terra diatomcea ou antes da enchedoras Capacidade: 30hl/hora - 600 hl/hora Cada placa filtrante cnica tem diversas camadas com diferentes graus de permeabilidade; muito grosso no lado externo, aumentando em estgios para graus mais finos de filtragem em direo ao lado interno

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaALGUNS MATERIAIS FILTRANTESGarnet

ndices Fsicos

AREIA

ANTRACITO

CAG

GARNET

M. especfica (Kg/m3)

2.650

1.450 - 1.730

1.300 - 1.500

3.600 - 4.200

Porosidade

0,42 - 0,47

0,56 - 0,60

0,50

0,45 - 0,55

Coef. esfericidade

0,7 - 0,8

0,46 - 0,60

0,75

0,60

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Para uma produo razovel de um filtro de mdia dimenses, deve-se:

* resistncia ao escoamento (vazo) * rea filtrante deve ser aumentada mantendo as dimenses globais do filtroPROJETO DE FILTRAO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPOS DE FILTROS - USOS GERAIS Filtros coalescentes, particulados e de adsoro (P= 6.000 psi )

Filtros de ar comprimido, de amostra, de entrada e sada de bombas de vcuo,de lquido, filtros para aplicaes hospitalares, filtros para gs natural, filtros de micro-membrana, de vapor e esterilizados da Balston.

Filtros de gs e ar esterilizado, de membrana, filtros descartveis,

Filtros de combustvel, de ar, filtros de leo, filtros de refrigerante, Filtros hidrulicos de baixa, mdia e alta presso e filtros de lubrificao

Filtros de membrana, filtros de profundidade com pregas, filtros em espiral, filtros "melt-blown", filtro metlicos, filtros de saco

Microfiltros, filtros de alta presso, elementos filtrantes, filtros esterilizados e de vapor

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPOS DE FILTROSGranularPrensaLminasRotativosEspeciaiscmaraPlaca e quadrosMooreKellySweetlandVallezVarianteTamborDiscosHorizontaisMembranas

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPO GRANULAR - FILTROS DE LEITO FIXO Se usa no tratamento de gua potvel, grandes volumes de lquido e pequenas quantidades de slidos. A camada de fundo: cascalho grosso em cima de uma placa perfurada ou com ranhuras. Acima do cascalho colocada areia fina que atua realmente como filtro

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPO GRANULAR - FILTROS DE LEITO FIXO

Sirlei da Rosa - so constitudos por uma ou + camada de slidos suportados por um leito de cascalho sobre uma grade o material a ser filtrado desce por gravdade

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa P/ grandes volumes de suspenso muito diluda ou quando o produto slido no deve ser recuperado suporte principal dos sistemas de purificao de guasTIPO GRANULAR - FILTROS DE LEITO FIXO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Filtro de areiaTIPO GRANULAR - FILTROS DE LEITO FIXO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPO GRANULAR - FILTROS DE LEITO FIXO Filtro de carvo ativado

TIPO PRENSA - PLACAS E QUADROS Cmaras: 16, 20 e 25 mm; Bolo: 3,2; 4,0 e 5,0 cm), P: 7, 10 e 15 bar rea do prato: 2 m2

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Placas retangulares verticais que so apoiadas em uma cabea e seguidor

Cabea extremo fixo no qual os tubos de alimentao e filtrado so conectados Seguidor move-se ao longo das vigas e comprime as placas juntas durante o ciclo de filtrao por um mecanismo hidrulico ou mecnico.

Placas Revestida com um pano filtrante em ambos os lados; tem uma porta de alimentao central que atravessa toda a extenso (interconeco de todas as cmaras Quatro aberturas de canto conectam todas as placas e coletam os filtrados me e de lavagem em uma "descarga fechada" para sadas que so localizadas no mesmo lado que a entrada de alimentao Algumas placas podem ter torneiras (inferior) "amostrador"TIPO PRENSA - DESCRIO

TIPOS DE FILTROS - PLACA HORIZONTAL

TIPOS DE FILTROS - DE FOLHA

TIPOS - FILTRO TAMBOR ROTATIVOA filtrao inicia-se quando o setor est submerso na bacia que contm a polpa. medida que o lquido passa atravs do meio filtrante, deixa os slidos retidos no mesmo, formando assim, a camada de torta (carga)

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPOS - FILTRO DE MESAA soluo a ser filtrada colocada em uma da clulas e a medida que a mesa gira, vai escoando a soluo filtrada para clula seguinte

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPOS DE FILTRO DE BOLSA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaSISTEMA DE OSMOSE REVERESA

Filtros de linha de ao inox e ao normal para presses at 1000 bar e temperaturas de at 550 C para a filtrao de fluidos agressivos assim como de alta e baixa viscosidade TIPOS DE FILTROS DE LINHA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaReduzir os teores de ferro solvel, mangans e gs sulfdrico de guas extradas das bacias hidrogrficas Ferro solvel 120 metros de profundidades (frrico) e s torna-se visvel quando trazido superfcie (contato oxignio do ar ferroso ou ferrugemTIPOS DE FILTROS - DESFERRETIZADOR

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaTIPOS DE FILTROS IND. ALIMENTICIA Filtros esterilizantes hidrofbicos: esterilizao do ar comprimido (Processos fermentativos) Filtros para vapor: grau alimentcio Filtros de partculas e esterilizantes: gua de processo, filtros p/ aromatizantes, filtros de respiro

TIPOS DE FILTROS IND. ALIMENTICIAElemento filtrante tipo cartucho

Cilindro poroso permevel; Montados em vasos de presso de diversos tamanhos

Diversas MP (separar S-L), purificao de fluidos

Fluxo externo/interno, sentido radial, fazendo com que o fluido atravesse sua superfcie, retendo todo o particulado suspenso

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaElemento filtrante tipo cartucho

A filtrao feita de fora para dentro o fluido tem que atravessar a parede porosa do meio filtrante os microorganismos, retidos em sua superfcie ou em seu interior - na espessura da parede

colocado como ps-filtro, filtro de segurana para membranas e resinas, de purificao e filtro de adsoro.

Aplicao clarificao, polimento, proteo de equipamentos, esterilizao, padronizao do fluido a ser filtrado, etc.TIPOS DE FILTROS IND. ALIMENTICIA

DIFUSORES DO FLUIDO - CRIPINA E SUPORTECrepinas servem para reter o material filtrante ou a resina do abrandador

DIFUSORES DO FLUIDO - CRIPINA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaSe o filtro no entope, ele no est cumprindo sua funo Aps algum tempo em processo, a maioria dos poros do filtro so bloqueados por grande quantidade de contaminantes, com tamanho superior micragem do filtro e os poucos poros livres restantes no so mais suficientes para permitir a vazo de processo troca ou regenerao do elemento filtrante

Forma de se detectar o saturamento do filtro:

Anlise turbidez do filtrado Queda de presso, etc. SATURAO DO FILTRO

RELAO TURBIDEZ / TAMANHO

So instrumentos instalados diretamente nas linhas de sada dos filtros Podem medir diretamente a turbidez do lquidoTURBIDEZ - MEDIDOR DE LINHA

Tem a capacidade de medir partculas muito finasTURBIDEZ - MEDIDOR DE LINHA - DUPLO ANGULO

Medidor de turbidez instalado na sada de um filtro com auxiliar filtranteTURBIDEZ - MEDIDOR DE LINHA - DUPLO ANGULO

Nvel de slidos no lquido promove a disperso quando um feixe de luz laser IR dirigido atravs do fluxo e dosa a qde apropriada de terra diatomceaTURBIDEZ - DOSAGEM DE AUXILIAR FILTRANTE

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa O acmulo de slidos entre as partculas de areia porosidade, vazo , P, a filtrao cessa e o leito tem que ser limpo

Retrolavagem: gua seguida por uma lavagem com ar, A lavagem reversa pode ser bastante rpida (fluidizar)CONSIDERAES - RETROLAVAGEM

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Deve ser ter uma micragem muito prxima ao do filtro final, de classificao absoluta, com a matriz de poros fixa. Do contrrio, a sua incluso no processo pode prejudicar o filtro final, pois este teria que remover os contaminantes naturais do produto mais as fibras e outros resduos do prprio pr-filtro.

Neste caso, a melhor soluo aumentar a rea filtrante do filtro finalCONSIDERAES - USO DO PR - FILTRO

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaFiltrao lenta

um processo simples e de grande eficincia. Desvantagens: taxas de filtrao,pouca turbidez - at 50 ppm),grandes reas de terreno e volume obras civis.

Filtrao rpida Eles constituem uma "barreira sanitria" importante, podendo reter MO patognicos que resistem a outros processos de tratamento. FILTRAO LENTA E RPIDA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Esquema vertical de um filtro rpido FILTRAO RPIDA

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da RosaFILTRO RPIDO POR GRAVIDADE

Universidade Tecnolgica Federal do Paran Profa Sirlei da Rosa Depreciao Manuteno do equipamento, Custo de operao (mo de obra), Prejuzos, se houverCONSIDERAES - CUSTOS