Amélioration de la stabilité de la filtration de la bière avec des préfiltres en PP et des cartouches de membrane PES

Les antécédents des clients

Le client exploite une brasserie produisant de la bière emballée pour la distribution au détail.

Avant le remplissage, la bière passe par une filtration par cartouche pour améliorer la clarté et contrôler les micro-organismes.

Cependant, le client éprouvait un problème récurrent: les cartouches de membrane finales se chargeaient trop rapidement,provoquant une augmentation de la pression différentielle plus rapide que prévu et augmentant la fréquence de remplacement.

Comme les cartouches à membrane sont l'un des consommables les plus coûteux du système de filtration, le remplacement fréquent augmentait à la fois les coûts d'exploitation et la charge de travail de maintenance.

Le défi

Le filtre à membrane final recevait trop de levure résiduelle, de solides en suspension fines et de contamination colloïdale provenant du processus en amont.

Bien que la membrane puisse atteindre les performances de filtration finale requises, elle était contrainte de gérer une charge de contaminants qui aurait dû être éliminée plus tôt.

Le client avait besoin de prolonger la durée de vie de la membrane sans réduire la qualité de la bière ni apporter de modifications majeures au système de filtration existant.

Solution de filtration à pullner

Pullner a examiné le processus de filtration existant plutôt que de simplement remplacer la membrane par une autre cartouche de même qualification.

L'objectif principal était de redistribuer la charge de filtration de manière à éliminer les contaminants grossiers et fines avant que la bière n'atteigne la membrane finale.

Le système optimisé utilise une configuration en deux étapes:

Préfiltration PP → PES Filtration par membrane finale

Cette disposition permet à la cartouche PP de gérer la majeure partie de la charge de particules, tandis que la membrane PES se concentre sur la filtration fine finale et le contrôle microbien.

1Évaluation des conditions de filtration actuelles

Avant de choisir les cartouches, les principales conditions de fonctionnement ont été examinées, notamment:

• débit de bière

• les dimensions existantes du boîtier du filtre

• longueur de la cartouche et type de connexion

• pression différentielle initiale et terminale

• température pendant la filtration

• méthode de nettoyage et de désinfection

• volume de filtration prévu par cycle de production

• charge de solides entrant dans la phase finale de filtration

Ces informations ont été utilisées pour déterminer si la courte durée de vie de la membrane était due à la membrane elle-même ou à une contamination excessive en amont.

L'évaluation a montré que le principal problème était l'insuffisance de la protection de la membrane finale.

2. Ajout d'une étape de préfiltration de PP de grande capacité

Une cartouche PP a été installée en amont de la membrane du PES.

L'objectif de cette étape était de capturer les levures résiduelles, les particules en suspension et d'autres contaminations avant qu'elles n'atteignent la membrane finale.

Plutôt que de choisir une cartouche de PP inutilement fine, la capacité de préfiltrage a été choisie pour équilibrer trois facteurs:

élimination des particules, capacité de débit et durée de vie.

Si le préfiltre est trop grossier, l'excès de contamination passe en aval.

Si elle est trop fine, la cartouche PP elle-même peut se bloquer trop rapidement et provoquer une perte de pression supplémentaire.

La spécification finale du préfiltre dépend donc de la qualité réelle de la bière et des performances de clarification en amont.

Pour les applications de brasserie, les cartouches de profondeur en PP ou plissées peuvent être sélectionnées en fonction de la charge de contaminant et du débit requis.

Le préfiltre présente plusieurs avantages:

• une capacité de retenue de saleté plus élevée

• coût inférieur à celui de l'utilisation de la membrane finale pour l'élimination des particules

• réduction de la charge de particules sur la membrane du SPE

• augmentation plus lente de la pression différentielle en aval

• remplacement des cartouches plus facile et plus économique

3Utiliser la membrane PES uniquement pour la filtration finale

Une fois la plupart des particules éliminées, la bière passe à travers la cartouche de membrane PES.

Le PES a été choisi parce que sa structure membranaire hydrophile convient à la filtration critique des liquides et offre des caractéristiques de pore contrôlé pour la filtration finale de la bière.

En fonction des exigences en matière de lutte microbienne de la brasserie, les niveaux de membrane tels que00,45 μm ou 0,65 μmpeut être envisagée.

Cependant, la sélection finale doit être basée sur les performances de rétention microbienne requises plutôt que sur la seule taille des pores.

En réduisant la charge de particules atteignant la membrane PES, la cartouche pourrait fonctionner plus près de sa fonction prévue au lieu d'agir à la fois comme un filtre de clarification et une membrane finale.

4Contrôle de la pression différentielle dans les deux stades

La pression différentielle a été considérée comme un indicateur de fonctionnement important.

Au lieu d'attendre que la membrane finale se bloque rapidement, le client peut surveiller l'évolution de la pression entre les étapes PP et PES séparément.

Cela permettait de déterminer plus facilement où la contamination s'accumulait.

Par exemple:

Cette approche aide également les équipes de maintenance à éviter de remplacer la membrane plus coûteuse simplement parce que la pression totale du système a augmenté.

5. Adaptation des cartouches aux équipements existants

La solution a été conçue autour des boîtiers de filtre existants du client.

La longueur de la cartouche, la connexion de bout, la configuration d'étanchéité et le matériau des joints ont été adaptés à l'équipement installé afin qu'aucun changement majeur de boîtier ou de tuyauterie ne soit nécessaire.

Lorsque les applications en contact avec la bière nécessitent un nettoyage ou une désinfection répétés, les matériaux et les joints de la cartouche doivent également être compatibles avec les produits chimiques de nettoyage et la température de fonctionnement du client.

Ceci est particulièrement important pour les cartouches à membrane,parce que la durée de vie à long terme dépend non seulement des performances de filtration, mais aussi de la façon dont la cartouche répond aux cycles d'assainissement répétés.

6. Vérification du nouveau dispositif de filtration

Le système optimisé a été évalué par surveillance:

• pression différentielle initiale

• augmentation de la pression pendant le fonctionnement

• débit de filtration

• clarté de la bière

• cycle de fonctionnement de la cartouche

• performance de filtration finale

• état de la cartouche après utilisation

L'objectif n'était pas simplement de confirmer que les filtres pouvaient être installés.

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.

Résultats

Après optimisation des étapes de filtration, le client a obtenu un processus de filtration plus stable.

La cartouche PP a absorbé la majeure partie de la charge de particules en amont, permettant à la membrane PES de fonctionner dans des conditions plus appropriées.

Parmi les principales améliorations figurent:

• une pression différentielle plus stable

• une charge réduite sur la membrane finale

• des cycles de fonctionnement de membrane plus longs

• moins de remplacements de membrane inutiles

• une filtration plus prévisible

• réduction de la consommation globale de cartouche

Plus important encore, l'amélioration a été réalisée sans nécessiter une refonte majeure de la ligne de production existante.

Pourquoi la filtration en deux étapes fonctionne mieux

L'utilisation de la meilleure cartouche à membrane pour chaque tâche de filtration est rarement l'approche la plus économique.

Lors de la filtration de la bière, les contaminants doivent être éliminés progressivement.

Le préfiltre gère la charge de particules plus élevée, tandis que la membrane finale effectue la tâche de filtration fine plus critique.

Cela protège la membrane plus coûteuse et utilise mieux la capacité de filtration des deux cartouches.

Pour les brasseries qui éprouvent un blocage rapide de la membrane ou un remplacement fréquent des cartouches, la solution est souvent de ne pas utiliser une membrane différente seule.

L'approche la plus efficace consiste à revoir la séquence de filtration complète.

Le tireurPP fournit des préfiltres, des cartouches à membrane PES, des filtres à gaz stériles en PTFE et des filtres utilitaires en acier inoxydable pour les systèmes de filtration des brasseries.

Les configurations des filtres peuvent être sélectionnées en fonction des caractéristiques de la bière, du débit, des exigences de filtration, de la méthode d'assainissement et de la conception du boîtier de filtre existant.