Procesfiltrering ved høje temperaturer: Sådan matcher du tætning, medie og cyklus

I en filtreringsproces er det ikke stålet du skal bekymre dig om. Et filterhus i rustfrit stål tolererer 150 °C uden problemer. Den lille unionspakning, der holder samlingen tæt, arbejder under nøjagtig samme betingelser – men med en helt anden materialefysik bag ved. Den kan svigte længe før stålet viser tegn på slid. Så når filteret først begynder at lække, er det sjældent på grund af stålet. Det er tætningen. 

I vores ultimative guide til filtrering i procesindustrien gennemgik vi gængse filtertyper og de overordnede anbefalinger. Her går vi et lag dybere. Vi ser på, hvad der reelt sker med tætningen, når temperaturen stiger – fra typiske temperaturgrænser og materialevalg til termisk udvidelse og praktiske anbefalinger. 

Før vi går til materialerne, er det værd at have de faktiske tal i baghovedet. I procesindustrien arbejder man typisk inden for fire ret forskellige temperaturintervaller, og hvert af dem stiller sine egne krav til filteret: 

• Pasteurisering: Typisk 85–90 °C ved højpasteurisering. Filteret sidder sjældent i selve enheden, men umiddelbart før eller efter. 
• CIP-rengøring: Typisk 75-85 °C med kaustisk soda eller syre. Kører dagligt eller flere gange dagligt. Belastningen er cyklisk, ikke konstant. 
• Ren damp og SIP: Op til 140-150 °C. Den mest krævende termiske påvirkning, filteret typisk møder. 
• Varmtvandsbehandling: 80-95 °C, ofte brugt som alternativ til kemisk CIP i mejerier. 

Pointen er, at det ikke kun er spidstemperaturen, der tæller. Det er kombinationen af temperatur, kemisk belastning og antal cyklusser over tid, der bestemmer, hvor længe tætningen holder. 

Gummimaterialerne er filterets termiske flaskehals og valget mellem dem sætter grænsen for, hvad filteret kan klare. De fire gængse materialer, EPDM, NBR, FPM og PTFE, har hver deres temperaturvindue og styrker: 

EPDM er standardvalget i langt de fleste fødevareapplikationer og balancerer varmeresistens og kemisk holdbarhed mod CIP-væsker. Men uanset hvilket materiale du lander på, skal du specificere tætningen på to parametre samtidig. Vælger du kun ud fra mediet, kan du overse den termiske grænse. Vælger du kun ud fra temperaturen, kan mediet nedbryde tætningen ved samme temperatur, den ellers ville have klaret.

Alle materialer udvider sig ved opvarmning, men langtfra i samme tempo. Gummi udvider sig ca. 10 gange mere end stål ved samme temperaturstigning, og det er præcis den forskel, der skaber den skjulte belastning i jeres samling. 

Ved opvarmning presses elastomeren ekstra mod tætningsfladen, og tætningskraften stiger. Det er sjældent et problem i sig selv. Men ved afkøling trækker elastomeren sig hurtigere sammen end stålet, tætningskraften falder, og risikoen for lækage er størst i den overgangsfase. Efter et vis antal cyklusser fjedrer elastomeren ikke længere tilbage. Det kaldes blivende deformation (compression set), og resultatet er, at tætningen ikke lukker ordentligt igen – heller ikke når anlægget når driftstemperatur. 

Et regneeksempel gør det konkret: Udsætter i jeres filter med to daglige CIP-cyklusser ved 85°C og efterfølgende afkøling til 5°C, gennemgår tætningen ca. 700 termiske cyklusser om året. Det er den slags belastning, der slider tætninger, selv når de holder sig inden for deres specifikation. Derfor er antal cyklusser en bedre målestok for jeres skifteinterval end selve kalenderen. 

De brancher, vi typisk arbejder med, udsætter deres filtre for hver deres kombination af temperatur, kemi og cyklusfrekvens – og det påvirker materialevalget. I bryggerier er selve processen moderat, med urtkogning omkring 100 °C og kolde gærings- og lagringstanke i den anden ende. Det er den daglige CIP ved 75-85 °C, der udgør den store slidfaktor for tætningerne. 

I mejeriet minder CIP-temperaturen om bryggeriets, men kemien er en anden. Mælkesten kræver mere aggressiv kaustisk rengøring end ølrester, og pasteurisering – særligt UHT (ultra high temperature) ved op til 135 °C – lægger et højere termisk loft. EPDM er stadig standardvalget begge steder, men i mejerilinjer med hyppig UHT eller særligt aggressiv CIP presses materialet tættere på sin grænse, og skifteintervallerne skal ofte være kortere. Her er unionspakninger med filter en oplagt løsning, fordi tætning og filterelement udskiftes samtidig. 

I pharma og bioprocesser er billedet et andet. Her er det ikke rengøringen, men steriliseringen, der sætter det termiske loft. SIP med mættet damp kører typisk ved 121-135 °C i minimum 15-30 minutter pr. cyklus, og det bringer EPDM tæt på sin øvre grænse. I forsyningslinjer med ren damp er FPM eller PTFE derfor ofte det oplagte valg, fordi de har mere luft op til driftstemperaturen og bedre modstår gentagen dampeksponering. Vælger I EPDM til SIP-applikationer, bør leverandøren dokumentere holdbarheden for netop den cyklustid, temperatur og frekvens, I arbejder med. Ellers risikerer I at ramme materialets grænse tidligere end forventet.

Det rette filter til høje temperaturer starter med tre valg, du kan tage med til leverandøren: 

1. Specificér den termiske cyklus, ikke kun spidstemperaturen: Fortæl, hvad filteret udsættes for over en hel driftscyklus i jeres anlæg – opvarmning, drift, afkøling og hvile. 
2. Afstem tætningsmaterialet mod både medie og temperatur: Kræv dokumentation for kompatibilitet ved den faktiske driftstemperatur, ikke ved 20 °C. 
3. Skift tætninger efter cyklusser, ikke efter kalender: Tilpas vedligeholdsplanen til anlæggets faktiske termiske belastning – i mange mejerier betyder det kortere intervaller end i et bryggeri. Elastomerer er slidkomponenter, og de bør indgå som komponenter på jeres reservedelslager, så I ikke står med en lækage og en tom hylde. 

Filterhuset tolererer let de høje temperaturer. Det er derimod selve tætningen, der bestemmer, hvor længe jeres filter modstår temperaturen uden nedbrud. Og valget mellem EPDM, NBR FPM og PTFE handler lige så meget om cyklussen som om spidstemperaturen. 

Er du i tvivl om materialevalg eller temperaturtolerance, er du mere end velkommen til at række ud til os. Ring til os på +45 7020 0422 eller skriv til foresporgsel@alfotech.dk, så hjælper vi dig i mål. 

Vælg FPM, når driftstemperaturen ligger over150 °C, eller når mediet er kemisk aggressivt på en måde, EPDM ikke tåler. Ved SIP over 121°C og ved kombinationer af høj temperatur og olie eller fedt er FPM ofte det rigtige til jeres proces. Vær dog opmærksom på, at FPM ikke matcher alle CIP-væsker. Særligt varm, koncentreret kaustisk soda kan være et problem. 

Ja, hvis I har valgt materialet til det. EPDM klarer 85 °C uden problemer inden for sin specifikation, men det er den cykliske belastning, der slider – ikke selve temperaturen. Med to daglige cyklusser rammer I nemt 700 cyklusser om året, og selv en tætning inden for sit temperaturvindue får blivende deformation over tid. Følg differenstrykket og planlæg jeres skifteintervaller efter antal cyklusser. 

Der findes ikke ét fælles interval, fordi belastningen varierer så meget fra anlæg til anlæg. Tommelfingerreglen er, at jeres skifteinterval bør bygges på antal cyklusser og på observationer: differenstryk, tegn på deformation, hærdning eller lækage ved opstart.  

Ja. SIP kører typisk ved 121-140 °C og bringer EPDM helt op til grænsen. Kører I gentagen SIP, bør I overveje FKM eller PTFE, og materialet bør verificeres for netop den cyklus, I kører. Samtidig bliver termisk udvidelse mere udtalt, og risikoen for lækage i afkølingsfasen stiger. 

Ja, termisk chok er en reel belastning. Når et varmt filter mødes af den kolde vand i slutningen af CIP-programmet, trækker elastomeren sig sammen langt hurtigere end stålet, og det fremskynder blivende deformation i tætningen. Over tid kan der også opstå mikrorevner i svejsningerne. Den slags chok kan I sjældent undgå helt, men I kan tage højde for det ved at bruge tætningsmaterialer, der tåler de temperaturforskelle, I har i produktionen.