Perlit szűrési bor gyümölcslé olajat vákuum szűrőt Perfit


A Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 60. kötet, (2001) p. 93-108

“Perlit, a környezetbarát magyar ásványi nyersanyag" tudományos konferencia


SZŰRŐPERLIT KÖRNYEZETBARÁT HASZNOSÍTÁSA AZ ÉLELMISZER - ÉS GYÓGYSZERIPARI TECHNOLÓGIÁKBAN
Dr. Takács János

egyetemi docens

ME Eljárástechnikai Tanszék


“BEVEZETÉS
Magyarország nyersanyagban viszonylag szegény ország, perlitben meglehetősen gazdag. Ezt az adottságot ki kell használnunk. A perlit egyik legfontosabb tulajdonsága a duzzaszthatóság, amely sokirányú felhasználását teszi lehetővé. Ebben a hasznosításban nagyon kedvező a perlit környezetbarát jellege, amelyet a mai gyorsan fejlődő világunkban feltétlenül érvényesíteni kell. A perlit duzzasztásával nagyon kedvező tulajdonságokkal rendelkező termék keletkezik, melyek többek között szűrési segédanyagként való hasznosítását teszik lehetővé. Megfelelő frakciók előállításával kielégít minden olyan követelményt, mely a szilárd szűrési segédanyagokkal szemben támasztható. Ezt igazolják mindazok a laboratóriumi és félüzemi szűrési kísérletek, melyeket a szűrőperlit felhasználásával végeztünk.”


“A PERLIT, A DUZZASZTOTT PERLIT LEGFONTOSABB TULAJDONSÁGAI
A perlit vulkáni üveg, savanyú kőzetek közé tartozik. Több fajtája van, melynek szövetszerkezete, víztartalma különböző. A perlit víztartalma 2-5 %. Színe nagyon eltérő lehet. Legfontosabb tulajdonsága a duzzaszthatóság, ami azt jelenti, hogy szemcséi hirtelen felmelegítve eredeti térfogatuk többszörösére nőnek. Felhevítés közben képlékennyé válik, víztartalma gőzzé alakul és számos buborékképződés közben felfújódik. A duzzasztott perlit színe fehér, és számos pórusa van. Ez lehet nyitott vagy zárt pórus, amely sok kedvező tulajdonságot kölcsönöz a perlitnek.
Ezek a következők:
Az említett tulajdonságok alapján a duzzasztott perlit felhasználása, hasznosítása nagyon sokrétű. A szakirodalmak szerint a legtöbb duzzasztott perlit felhasználása a következő irányokban történik: Szűrőperlit környezetbarát hasznosítása az élelmiszer- és gyógyszeripari technológiákban
Nagyon fontos a környezetvédelmi célokra való felhasználás az élelmiszeriparban, gyógyszeriparban, ivóvíz előkészítésben és az ezekre visszaható szennyvíztisztításban, mint szűrési segédanyag. Az említett felhasználási lehetőségek mellett még számos más hasznosítás is lehetséges.”

“A SZŰRÉSI SEGÉDANYAGOK ÉS A SZŰRŐPERLIT
Az élelmiszer-, gyógyszeripar, a minőségi ivóvíz előkészítés, számos szennyvíztisztítás, de esetleg sok ásványelőkészítési technológia egyik fő művelete a folyadék - szilárd fázisszétválasztás, ezen belül is a szűrés. A szűrés teljesítménye, hatásfoka nagymértékben függ a kiszűrendő szilárd fázis szemcseméretétől, kompresszibilis jellegétől. A hatásos fázisszétválasztás érdekében a szűréshez koaguláló és flokkuláló szereket használhatunk fel, amelyek vas, vagy alumíniumsók, kalciumhidroxid, ill. hosszúszénláncú óriás molekulatömegű polimerek. Ezek hátránya, hogy a vízben oldódnak, és a nem optimális előkészítési paraméterek esetén oldatban is maradhatnak, veszélyeztetve ezáltal a tisztított folyadék minőségét, befogadóját, fogyasztóját. E vegyszerkezelés váltható ki, ill. mértéke csökkenthető szilárd szűrési segédanyag felhasználásával. A szűrési segédanyagok mikroporozitásuk révén nagyon kisméretű szilárd részecske leválasztására képesek, csökkenthetik a keletkezett szűrőlepény kompresszibilitását, elősegítik a szűrőlepény leszedhetőségét, a szűrőközegről való eltávolítását.”
“A szilárd szűrési segédanyag szükséges tulajdonságai:
Szemcsemérete 5-400 µm közötti, de lehetőleg szűk szemcsefrakciójú. A méretkiválasztás a leválasztandó szilárd részecskék mérete alapján kell hogy történjen. Kémiailag semleges, oldhatatlan legyen, ne okozzon másodlagos elszennyeződést. Mentes legyen szűrést zavaró szennyeződésektől. Egyenletes minőségű, megfelelő szemcsealakú legyen. Kis halmazsűrűséggel rendelkezzen. Kis hidraulikus ellenállást okozzon a folyadék átáramlással szemben.”


“A SZŰRŐPERLITEK SEGÍTSÉGÉVEL MEGVALÓSÍTHATÓ SZŰRÉSEK
A szűrőperlitek kedvező tulajdonságai (mikroporozitás, vázképzés) alapján kétféle szűrés valósítható meg, melyekhez szűrőberendezések kapcsolhatók.

A) Precoat (előlepényes) szűrés. melynél szűröperlit, víz és esetlegesen kis fajlagos mennyiségű koaguláló és/vagy flokkuláló szerből készült szuszpenzióból előlepényt képezünk az eredeti szűrőközegen, mely a tényleges szűrőközeg lesz. Ezáltal nagy tisztaságú szűrletek nyerhetők, így elsősorban folyadékok élesre szűrése érhető el alkalmazásával.Nyomó (elsősorban lap ill. gyertyás) és vákuum (dob, szalag) szűrőkön egyaránt megvalósítható. Az előlepényes szűrések között ismert az ún. vastagelőlepényes szűrés, ahol az előlepény 5-15 cm vastag is lehet, valamint a vékony 0,5-1,5 mm-es előlepény. Az első esetben a vastag előlepény hosszabb ideig alkalmas szűrésre (az elpiszkolódott külső vékony réteg folyamatos eltávolítása révén), míg a vékony segédlepény kialakítása gyakrabban, minden szűrési ciklusban szükségszerű. A vastag előlepényes szűrésnél különösen fontos a kedvezőbb egyformasági tényezőjű szűröperlit.

B) A szűrendő szuszpenzióba való bekeverésként alkalmazva a szuszpenzió szűrhetőségét javítja. Alkalmazása javasolható iszapok víztelenítésénél, de folyadékok élesre, lebegőmentesre szűrésénél is. Ez esetben az elsődleges cél a szűröperlit szűrőlepény vázképző tulajdonságának kihasználása, ha a szuszpenzió kompresszibilis jellegű lebegőanyagot tartalmaz. A szűrőközegen kialakuló vastagabb szűrőlepény kedvező porozitása révén alkalmas a kisebb mérettel rendelkező lebegőanyagok vagy olajcseppek (adhéziós, adszorpciós) megfogására, kiszűrésére is. E módszer gyakorlatilag minden lepényszűrő berendezésnél alkalmazható.”

“A szűröperlit alkalmazásának hátrányaként általában azt hozzák fel, hogy kis halmazsűrűsége miatt szállítása, tárolása költségigényes. Ez a hátrány azonban eltörpül a számos előny mellett, melyek a következőkben foglalhatók össze:
“A SZŰRŐPERLIT FELHASZNÁLÁS ÉS EREDMÉNYEI
A szűrőperlit felhasználás néhány iparágban már szinte folyamatosnak mondható. Ezenkívül számos laboratóriumi kísérlet eredménye igazolja a szűrőperlit felhasználhatóságát. Eddigi alkalmazási területek A táblázat nagyon röviden összefoglalva mutatja azokat a fő felhasználásokat, ahol folyadékok (élelmiszeripari, gyógyszeripari) lebegőmentesre szűrésénél szűrőperlitet alkalmaznak szűrési segédanyagként. Körülbelül 30 – 30 % arányú a megoszlás a növényolajipar és konzervipar területén. A forgalmazott szűrőperlit további 20 %-a gyógyszeriparba kerül, és jelentős százalékot fogyaszt a sörgyártás és borászat is.
“E területeken a szűrőperlitet önmagában használják vagy kovafölddel keverik. Az alkalmazott szűrőberendezések: keretes szűrőprés, lap, ill. gyertyás szűrők, vagy vákuum dobszűrők. A szűrések folyamán a szűrőperlitből legtöbb esetben segédlepényt képeznek (hogy az első szikietek is tiszták legyenek), és a szűrendő folyadékba is bekevernek belőle a kedvező szűrési hatásfok, szűrési paraméterek kialakítása érdekében. Előlepény képzéshez felhasznált perlit mennyiség a kiszűrendő szennyezőanyag típusától függően 200-1000 g/m2, míg a fajlagos bekeverés 150-1000g/m3. A szűrlet valamennyi esetben elegendően tiszta, a kívánt minőségnek megfelel. A keletkezett szűrőlepény pedig a felhasználási területtől függően takarmányozásra, talajjavításra felhasználható. Ez alól kivételt képez a gyógyszeripari hasznosítás, ahol a szűrőlepényt veszélyes hulladéknak kell tekinteni.”
“Laboratóriumi vizsgálatok eredményei
A Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszékén hosszabb ideje foglalkozunk víz-, és szennyvíztisztítással, melynek egyik fő művelete a szűrés. A Tanszéken kifejlesztett szűrési eljárás, a vékonysegédlepényes vákuumdobszűrés segédanyaga a szürőperlit.” “A nyert eredményekből néhány példa kerül ismertetésre, melyek mind a szürőperlit kedvező tulajdonságait, hatásait bizonyítják:


A) Ivóvízelőkészítés:
Felszíni vízből (tározó, folyó) való ivóvíz előkészítés egyik legnagyobb problémája az, hogy nagyon kisméretű, sokszor kolloidális lebegőanyagot kell a kezelendő vízből leválasztani. A Tanszéken kidolgozott tisztítási technológiában az előlepényes vákuumdobszűrésnek nagy jelentősége van. Szürőperlit előlepényen át szürőperlit bekeverés után jó minőségű víz nyerhető. Minimális vegyszerkezeléssel a víz minősége bakteriális szempontból is megfelelővé válik. Lázbérci és Dunából származó nyers víz tisztítását, szűrését 50-100 g/m3 szürőperlit bekeveréssel végezve 20-40 m/h szűrési sebességgel eredményezett fogyasztható vizet. Ennek előállítási költsége kb. negyede a hagyományosan alkalmazott technológiák költségigényének. A technológiában keletkező szűrőlepény talajjavításra felhasználható.”


“B) Kommunális szennyvíziszap
Az emberi életvitel során nagy mennyiségű kommunális szennyvíz keletkezik, melynek tisztítása közben jelentős iszapképződéssel kell számolni. Ez az iszap nagy szilárdanyagtartalmú, és eredeténél fogva különböző a szilárd fázis jellege (szemcsemérete, alakja, összenyomhatósága) is. Az iszap a kompresszibilis jellege miatt nehezen vízteleníthető, szűrhető. Számos szennyvíztisztító telepen végzett kísérletek azt mutatják, hogy a kommunális szennyvíziszap hagyományos szűrése, flokkulálószer felhasználásával, sárszerű, -85 % nedvességtartalmú szűrőlepényt eredményez, mely a szűrőszöveten leszedés közben elkenődik, rontja a szűrési teljesítményt, illetve nagy mennyiségű vízre van szükség a szűrőszövet mosásához. A szűrés a fajlagos flokkulálószer mennyiségének növelésével javítható, de ez esetben a szűrlet, ill. a szűrőlepény elhelyezhetőségének lehetősége romlik. A szürőperlit felhasználásakor nő a keletkező szűrőlepény vastagsága, kisebb annak hidraulikus ellenállása. Természetes koaguláló szerek hozzáadásával pedig tiszta szűrlet, a szűrőszövetről kitűnően lehámló, csepegésmentesen szállítható, szilánkosan törő szűrőlepény keletkezik.”


“C) Hasonló jó eredményeket eredményez a szűrőperlit felhasználás olajos vizek, iszapok szűrésénél.
Vékony segédlepényen keresztül, 200-300 g/m3 mennyiségben történő bekeverés esetén 200-350 mg/l olajtartalom 0,1-0,4 mg/l-re csökkenthető egyetlen szűrés segítségével. Nagyobb olajtartalmak esetén nagyobb a perlit fajlagos igény, de ugyanúgy 0,5 mg/l alá szorítható a szűrlet olajtartalma. Olajos iszapoknál az olajtartalom lényegesen nagyobb, és jelentős mennyiségű a lebegőanyagtartalom is. Előkezelés nélkül a szűrés nagyon rossz hatásfokú, a szűrés a nagy lepényellenállás miatt hamar befejeződik. Perlitpor bekeverés hatására a szűrhetőség javul, de még nem megfelelő. Amennyiben ez utóbbi szűrést előlepényen át végezzük, 99,5-99,9 %-os olaj leválasztás érhető el, a bekevert fajlagos perlitmennyiség növelésével pedig a teljesítmény növelhető.” “Hasonló eredményesség állapítható meg kohászati, ill. gépipari olajos szennyvizek, iszapok kezelésénél, szűrésénél is. A szűrőperlit felhasználás itt is javítja a szürőlepény elhelyezhetőséget, melynek nedvességtartalma 55-67 % közötti: Jól deponálható, a perlit felületén kialakult ún. adhéziós kötés erősebb, mint a csapadék általi kimosódás. Porózus szerkezete miatt az oxigén és a Nap UV-sugárzó hatása az olajat lebontja, oxidálja. Ugyanez biológiailag is megtörténhet. Elégethető, akár a téglában is kiégethető, a perlit pedig növeli a tégla porozitását, javítj a minőségét. Mezőgazdaságban talajjavító, anyagként felhasználható, ha káros, ill. veszélyes PAH vegyületeket az előírt határérték fölött nem tartalmaz. Az olaj a talajban lebomlik (fajlagos mennyisége max. 2 g/kg talaj) a talaj mikroorganizmusok segítségével, a perlit pedig kiváló talajjavító adalék anyag.”


“D) Fémiontartalmú szennyvizek, iszapok eredményei
A nehézfémion tartalmú savas szennyvizek tisztítása során laza szerkezeti lebegőanyag, nehézfém csapadék keletkezik. Szűréssel történő leválasztása a pelyhek nagyon kis szemcsemérete és kompresszibilis volta miatt nem könnyű feladat. Az előkezelés után a „szuszpenzió" szűrhetőségét, a kívánt minőségű tisztított víz nyerését szürőperlit segítségével javítani, ill. biztosítani lehet.” “Hagyományos szűrésnél nagyon vékony szűrőlepény keletkezik, melyet a szűrőszövetről csak lemosni lehet, a szűrlet pedig piszkos marad. Perlit előlepény alkalmazásával a szűrlet-tisztaság jelentősen javul, és amennyiben a fémkicsapatás megfelelő volt, az össz-oldott fémtartalom határérték alatti koncentrációja biztosítható. A szűrőlepény, melynek nedvességtartalma 77-88 %, a szűrőszövetről nagyon jól leszedhető. A szűrés teljesítménye, a lepény leszedhetősége, nedvességtartalma perlitpor bekeveréssel javítható (20-30 %-kal, ill. szilárdabb szűrőlepény képződik). A szűrletek befogadóba bocsáthatók. A szűrőlepény veszélyes hulladéknak minősül, de kísérleteket végeztünk téglagyártásban való felhasználásra. A kísérletek szerint adalékanyagként a bázisanyaghoz keverve kiváló belső falazótégla gyártható belőle.”


“A SZŰRŐPERLIT FELHASZNÁLÁS EREDMÉNYEINEK ÉRTÉKELÉSE
Az ipari és laboratóriumi felhasználások eredményei egyértelműen alátámasztják a szűrőperlit alkalmazását és annak bővítésének szükségességét, az alábbiak miatt: Ezen eredmények, ismérvek alapján javasolható a szűrőperlit felhasználásának további propagálása. Ugyanakkor javasolható a gyártóknak, hogy amennyiben technikai akadályai nincsenek a különböző szűrőperlit típusoknál kedvezőbb egyenlőségi tényezőjű frakciókat állítsanak elő, mely tovább javítaná a szűrések eredményességét.”