一、過(guò)濾原理
(一)基本概念過(guò)濾是利用某種多孔介質(zhì)對(duì)懸浮液進(jìn)行分離的操作。工作時(shí)，在外力作用下，懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道流出，固體顆粒被截留，從而實(shí)現(xiàn)分離。一般將待過(guò)濾的懸浮液稱(chēng)為濾漿;所采用的多孔介質(zhì)稱(chēng)為過(guò)濾介質(zhì);通過(guò)介質(zhì)孔道的液體稱(chēng)為濾液;被截留的固體物稱(chēng)為濾餅或?yàn)V渣。
過(guò)濾操作的推動(dòng)力是過(guò)濾介質(zhì)上下游兩側(cè)的壓力差，產(chǎn)生壓力差的方法有以下幾種：
?、倮脼V漿自身的壓頭;
②在濾漿表面加壓;
?、墼谶^(guò)濾介質(zhì)的下游一側(cè)抽真空;
?、芾脩T性離心力。
過(guò)濾操作根據(jù)作用原理可分為兩類(lèi)：
?、俸Y析過(guò)濾過(guò)濾介質(zhì)的孔目數(shù)小于固體顆的直徑，依靠篩析作用將固體顆粒從懸浮液中除去。
篩析過(guò)濾在過(guò)濾初期細(xì)小顆粒流出，濾液比較混濁。隨著餅層的形成和加厚，濾液逐漸變清。由于篩孔逐漸受堵，過(guò)濾速度呈降低趨勢(shì)。過(guò)濾過(guò)程當(dāng)濾餅層形成，篩析作用便由餅層產(chǎn)生，過(guò)濾介質(zhì)失去篩析作用，只起支撐餅層的作用，稱(chēng)餅層過(guò)濾。
②吸附過(guò)濾(深床過(guò)濾)：過(guò)濾介質(zhì)的網(wǎng)孔目數(shù)大于固體顆粒的直徑，固體顆粒進(jìn)入過(guò)濾介質(zhì)孔道后被介質(zhì)表面所吸附。
實(shí)際生產(chǎn)中，篩析和吸附同時(shí)作用，吸附過(guò)濾介質(zhì)截留較大顆粒;篩析過(guò)濾介質(zhì)餅層可以吸附較小顆粒。
二、過(guò)濾介質(zhì)和助濾劑
1.過(guò)濾介質(zhì)?過(guò)濾介質(zhì)的主要作用是支撐濾餅，須具有多孔結(jié)構(gòu)，足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力，耐腐蝕性。
常用的過(guò)濾介質(zhì)有以下類(lèi)型：
?、倏椢锝橘|(zhì)，如工業(yè)濾布，金屬絲網(wǎng)等;
?、诹罱橘|(zhì)，如珍珠巖粉，纖維素，硅藻土等;
?、酃腆w紙板，如脫色木質(zhì)紙板，合成纖維板等;
?、苓^(guò)濾膜，由纖維素和其它聚合物構(gòu)成。粒狀介質(zhì)是作為助濾劑預(yù)涂于織物介質(zhì)表面使用，用于粗濾;固體紙板介質(zhì)多用于半精濾及精濾;過(guò)濾膜介質(zhì)用于精濾及超精濾。
2，助濾劑將某些堅(jiān)硬的粒狀物預(yù)涂于過(guò)濾介質(zhì)表面或添加于濾漿中，以形成較為堅(jiān)硬而松散的濾餅，使濾液能夠順利通過(guò)，這種粒狀物稱(chēng)為助濾劑。對(duì)助濾劑的要求：助濾劑是一種堅(jiān)硬，疏松結(jié)構(gòu)的粉狀或纖維狀的固體，能形助濾劑應(yīng)能較好地懸浮于料液中，顆粒大小合適，不含可溶于濾液的物質(zhì)。
常用的助濾劑有硅藻土，纖維素等。
使用助濾劑的目的：防止過(guò)濾介質(zhì)孔道堵塞，或降低濾餅的過(guò)濾阻力。
加助濾劑和方法有預(yù)涂法和預(yù)混法。
葡萄酒生產(chǎn)中過(guò)濾操作使用的助濾劑主要是硅藻土和纖維素。硅藻土是水生植物硅藻的化石，由古生物積沉巖硅藻的遺骸構(gòu)成。其主要成分為SiO2(占85-90%)，呈灰白色粉末，粒度一般為30-40μm，最小為2μm，最大為300-400μm，比重為0.31-0.7.
其主要特性為：
?、僦饕煞譃镾iO2，化學(xué)穩(wěn)定性好。不溶于除氫氟酸以外的任何強(qiáng)酸，能溶于苛性堿。對(duì)不同濃度及不同溫度的濾漿均可適用;
?、谧鳛橹鸀V劑使用時(shí)，可獲得較高的過(guò)濾速度和理想的澄清度。硅藻土具有無(wú)數(shù)的小孔和復(fù)孔，其孔隙率為80-90%，這就為截留固體顆粒提供了較大的空間。加之骨架堅(jiān)硬，形成的濾餅基本具有不可壓縮的特點(diǎn)，在壓力變化的情況下仍能基本保持疏松多孔狀態(tài)，過(guò)濾阻力小，可獲得較高的過(guò)濾速度及理想的澄清度;
三、過(guò)濾速度
1.過(guò)濾速度與過(guò)濾速率單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位過(guò)濾面積濾液的體積稱(chēng)為過(guò)濾速度，即：?u=V/Atm3/m2式中：A——過(guò)濾面積，m2;?t——過(guò)濾時(shí)間，s;?V——時(shí)間t內(nèi)流出的濾液體積，m3單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積稱(chēng)為過(guò)濾速率，表示過(guò)濾設(shè)備的生產(chǎn)能力。?過(guò)濾速率?Q=V/t=u.A?其單位m3/h及L/min表示。
2.影響過(guò)濾速度的因素
?、贋V漿的粘度粘度越大，過(guò)濾阻力越大，過(guò)濾速度越小;
?、跒V餅厚度濾餅厚度越大，阻力越大，過(guò)濾速度越小。當(dāng)厚度達(dá)到一定程度會(huì)使過(guò)濾終止;
?、蹫V餅性質(zhì)不可壓縮濾餅的顆粒堅(jiān)硬，濾液通過(guò)的流道不會(huì)因壓力的增大而變小，阻力基本保持不變，或隨過(guò)濾時(shí)間的持續(xù)阻力增加很慢，過(guò)濾速度基本隨壓力的升高按比例增大;小顆粒在較大壓力作用下會(huì)堵塞孔道，故過(guò)濾初期壓力不能太大，避免流道過(guò)早地堵塞。
四、過(guò)濾操作的方式
1.恒壓過(guò)濾
過(guò)濾操作是在恒定的壓差下進(jìn)行，稱(chēng)為恒壓過(guò)濾。恒壓過(guò)濾是最常用的過(guò)濾方式，過(guò)濾過(guò)程中，隨著餅層的不斷增厚，阻力增加大，因壓差不變，過(guò)濾速度將逐漸降低。
2.恒速過(guò)濾
過(guò)濾操作在恒定的速度下進(jìn)行，稱(chēng)為恒速過(guò)濾。隨著過(guò)濾時(shí)間的持續(xù)，餅層厚度增加，阻力增大，過(guò)濾壓差隨時(shí)間的持續(xù)呈直線(xiàn)增長(zhǎng)。過(guò)濾設(shè)備的耐壓能力有限，壓力不能太高。對(duì)可壓縮濾餅，壓力的過(guò)度升高并不能使速度提高，相反會(huì)造成過(guò)濾終止。
3.先恒速后恒壓過(guò)濾
這種過(guò)濾方式是開(kāi)始先以較低的速度進(jìn)行恒速過(guò)濾，以免壓力過(guò)早升高形成流道堵塞，當(dāng)壓力升高到給定值后再采用恒壓過(guò)濾。采用定量泵，過(guò)濾初期保持恒定速度，隨著時(shí)間的持續(xù)，泵出口壓力升高，若此壓力升至能使支路閥自動(dòng)開(kāi)啟的設(shè)定值時(shí)，支路打開(kāi)，部分濾漿返回泵入口，進(jìn)入壓濾機(jī)的濾漿減少，壓濾機(jī)入口壓力維持恒定，由此開(kāi)始恒壓過(guò)濾
