Новости компании

Фармацевтические и пищевые мембраны

2023-08-23 14:56
Оборудование и материалы для фармацевтической и пищевой отрасли требуют самого высокого уровня безопасности и качества. Bürkert долгие годы выпускает и совершенствует гигиеническую продукцию. В данной новости разберемся с типами мембран, их разновидностями и особенностями. Мембрана - важный элемент гигиенического клапана, потому как ею обеспечивается герметичность при разделении/дозации сред. Располагается мембрана внутри клапана, непосредственно контактируя с проходящей средой.

От этапа разработки до внедрения — Качество Bürkert

Мембрана - это самый важный компонент в клапанах гигиенического типа. Она создана для того, чтобы различные технологические среды не смешивались, и процесс сохранял защищенность от внешних воздействий, в некоторых случаях наоборот: защищает окружающую среду от выхода среды. В этом вопросе качество такого важного звена должно быть абсолютным. С мембранами и мембранными клапанами Bürkert безопасность гарантирована во всех отношениях. Материалы для изготовления проходят регулярный строгий контроль. Любая партия производства обладает стабильным качеством. Существуют несколько типов материалов из которых изготавливаются мембраны, обеспечивающих максимальную гибкость при работе в соответствии с технологическими задачами. Ряд мембран из ассортимента Bürkert подходят для CIP (очистка на месте) и SIP (стерилизация на месте), и само собой разумеется, что они сертифицированы на международном уровне для использования в гигиенической обработке.

Материалы мембран и назначение применения.

Мембраны Bürkert изготавливают из следующих пяти материалов, каждый из которых обладает определенными свойствами, все они оптимизированы для требований в применяемых условиях.
Мембраны EPDM
Очень гибкие мембраны, изготовленные из этилен-пропилен-диен-мономерного каучука, в основном для использования в гигиенической обработке.
Мембраны FKM
Мембраны изготовлены из фторэластомера, который особенно подходит для использования при очистке воды.
Мембраны из PTFE
Эти мембраны изготовлены из политетрафторэтилена, который хорошо подходит для использования в гигиенических и химических целях благодаря своей химической инертности, то есть он плохо взаимодействует с другими веществами.
Усовершенствованные мембраны из PTFE
Эти мембраны также изготовлены из политетрафторэтилена - этилен, в данном случае версия второго поколения с лучшими механическими свойствами. Такой материал применяется в областях с высоким колебанием температуры.
GYLON
Мембраны GYLON® - это PTFE, изготовленный по специальной технологии производства. По сравнению с обычными изделия из PTFE, GYLON ® значительно менее подвержены так называемой “холодной текучести”; другими словами, он сохраняет свою форму даже при нагрузках, в четыре раза превышающих прочность на изгиб. Характеристики лучше всего подходят для применения в гигиенических производствах.
Заметка от производителя. Описываемые мембраны разрабатывались и гарантируют полноценную функциональность исключительно с клапанами Bürkert.

EPDM

Этилен-пропилен-диен-мономер каучук - это синтетический каучук, то есть эластомер, имеющий широкий спектр применения. Материал обладает высокой стойкостью к влиянию температуры и озона, а также обладает способностью противостоять атмосферному воздействию, устойчив к полярным веществам и пару.
Свойства
EPDM хорошо работает как с горячей, так и с холодной водой, щелочными средами и слабыми кислотами. Это означает, что мембраны из этого материала особенно хорошо подходят для применения в области гигиенической обработки, где требуется стерилизация паром и окисляющие среды. Рекомендуется избегать использование этих мембран в сочетании с такими средами, как минеральные и растительные масла, растительные и животные жиры, ароматические или алифатические углеводы, галогенированные растворители или концентрированные кислоты, поскольку эти вещества повреждают структуру мембраны и могут привести к утечке.
Диапазон температур EPDM (AD):
от -10 до +143°C (стерилизация паром +150°C в течение 60 мин) для однослойных мембран
от +5 до +130°C (стерилизация паром +140°C в течение 60 мин) для двухслойных мембран для многопортовых клапанов Robolux, тип 2036
Размер мембраны
от 8мм (стандарт: DN8, 1/4”) до 100мм (стандарт: DN100, 4”)
Разрешающие документы
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов: CFR21, часть 177.2600
Постановление ЕС 1935/2004
Главы USP класса VI <87> и <88> при температуре +121°C
3-А Санитарные нормы 18-03

FKM мембрана

FKM относится к типам фторэластомеров в соответствии с DIN ISO 1629 и ASTM D1418. Все типы фторэластомеров содержат винилиден (ди)фторид (VDF) в качестве одного из своих мономеров. Фторэластомеры более высокого качества и, следовательно, более дорогие, чем неопреновый каучук или нитрилкаучук, помимо прочего потому, что они обеспечивают большую устойчивость к нагреву и химическим веществам. Высокая степень химической стойкости фторэластомеров обеспечивает более широкий спектр применения мембран FKM по сравнению с мембранами EPDM.
Свойства
Мембраны, изготовленные из FKM, обладают высокой степенью стойкости ко многим растворителям и другим химическим веществам. Например, они обеспечивают превосходную устойчивость к алифатическим углеводородам, ароматическим и хлорированным химическим веществам, а также хорошо противостоят кислотам и щелочам с окислителями. Они не подходят для использования в сочетании с эфирами и эфирными основами. Таким образом, мембраны FKM предназначены для использования при обработке воды, но не рекомендуется их использовать для стерилизации паром.
Диапазон температур
FKM (FF) от 0 до +130°C (не рекомендуется для обработки паром)
Размер мембраны
от 8мм (стандарт: DN8, 1/4“) до 100мм (стандарт: DN100, 4”)

PTFE мембрана

Политетрафторэтилен - это синтетический фторполимер, состоящий из тетрафторэтилена, выдающиеся свойства которого привели к его использованию в особо широком спектре применений. Поскольку PTFE состоит из углерода и фтора, двух элементов, которые связываются с молекулами с высокой молекулярной массой, он является твердым материалом. Благодаря прочным углерод-фтористым связям особенно инертен, поскольку другие вещества не могут разорвать эту связь. По этой причине PTFE часто используется в резервуарах и трубопроводах для химически активных и коррозионных веществ.
Свойства
Ввиду химической и термостойкости, плюс хорошей совместимости с горячей и холодной водой, а также щелочами и концентрированными кислотами, мембраны из PTFE очень хорошо подходят для использования в гигиенических целях. Благодаря своей химической инертности PTFE не поддается перекрестной связи и, следовательно, не обладает “памятью” - другими словами, в отличие от эластомера, он не возвращает свою первоначальную форму после деформации. Материал имеет тенденцию к растяжению при текучести, т.е. деформированию под действием напряжения, иначе известному как “холодный поток”. Небольшая степень растяжения потока означает, что уплотнения из PTFE могут лучше прилегать к данной сопрягаемой поверхности, чем большинство других пластиковых уплотнений. Однако, если PTFE чрезмерно деформируется из-за температур выше +130°C или частых колебаний температуры (нагрев/охлаждение) уплотнительный валик может быть поврежден, что приведет к возможным утечкам из системы.
Мембраны из PTFE состоят из двух частей: Экран из PTFE поддерживается подложкой из EPDM.
Диапазон температур
PTFE/EPDM (EA) от -10 до +130 °C (стерилизация паром при температуре +140°C в течение 60 мин.) Размер диафрагмы
от 8мм (стандарт: DN8, 1/4“) до 100мм (стандарт: DN100, 4”)
Разрешающие документы
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов: CFR21, часть 177.1550 и CFR21 Часть 177.2600
Правила ЕС 1935/2004 и 10/2011
Секции USP класса VI <87> и <88> при температуре +121°C

Мембраны из улучшенного PTFE

Политетрафторэтилен - это синтетический фторполимер, состоящий из тетрафторэтилена, выдающиеся свойства которого привели к его использованию в особо широком спектре применений. Как и обычный PTFE, усовершенствованный PTFE состоит из углерода и фтора. Однако в дополнение к свойствам обычных PTFE обладает рядом дополнительных и важных свойств. Вариант с более высокой производительностью значительно меньше деформируется даже при более высоких нагрузках и меньше реагирует на воздействие высоких температур и температурных колебаний чем обычный PTFE. Более плотная структура полимера также улучшает технологический процесс качество, снижающее степень проникновения через мембрану.
Свойства
Благодаря своей необычной химической и термостойкости и способности выдерживать воздействие горячей и холодной воды, а также щелочей и концентрированных кислот, усовершенствованные мембраны из PTFE очень хорошо подходят для использования в гигиенических целях, как и мембраны из стандартного PTFE. Однако что отличает мембраны, изготовленные из усовершенствованного PTFE, от обычных - это их поведение в отношении “холодного потока”. Воздействия холодного потока, которые могут быть измерены с точки зрения деформации при напряжении, значительно меньше для усовершенствованных диафрагм из PTFE. Это определенное различие в отношении текучести в холодном состоянии наиболее очевидно при высоких температурах и при повторяющихся нагрузках. Мембраны из усовершенствованного PTFE рекомендованы там, где температура колеблется и требуется много циклов стерилизации.
Усовершенствованные мембраны из PTFE также поставляются с поддерживающей подложкой из EPDM. Армирующая полиамидная ткань значительно увеличивает срок службы и стабильность изделия
Диапазон температур
Усовершенствованный PTFE/EPDM (ЕС) от -5 до +143°C (стерилизация паром +150°C в течение 60 мин)
Усовершенствованный ламинированный PTFE/EPDM (EK) от +5 до +90°C
для двухслойных мембран для многопортовых клапанов Robolux, тип 2036
Размер диафрагмы
от 8мм (стандарт: DN8, 1/4“) до 100мм (стандарт: DN100, 4”)
Разрешающие документы
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов: CFR21, часть 177.1550 и часть 177.2600
Правила ЕС 1935/2004 и 10/2011
Главы USP класса VI <87> и <88> при температуре +121°C

Мембраны GYLON®

GYLON® — это новый тип мембранного материала, который является политетрафторэтиленом (PTFE) третьего поколения. Благодаря своим превосходным свойствам, GYLON® в настоящее время охватывает самый широкий спектр применений.
PTFE и наполнители реструктурируются при производстве в GYLON®. Мембрана обладает превосходным закрывающим свойством, сохраняя положительные черты PTFE (например, устойчивость к различным химическим веществам). Кроме того, GYLON® гораздо меньше искажается даже при сильной нагрузке. По сравнению с обычным PTFE этот материал меньше подвержен влиянию высоких температур и температурных колебаний. Получается мембрана с максимально долгим сроком службы среди представленных здесь материалов.
Характеристики
В частности, в фармацевтической, пищевой промышленности и производстве напитков простои могут быть значительными. Мембраны, используемые в циклах стерилизации, должны выдерживать высокие концентрации химических веществ, температуры, скорости потока и давления. По сравнению с обычными изделиями из PTFE, GYLON® значительно менее подвержен к так называемой «холодной текучести» в гигиенических применениях; Другими словами, он сохраняет свою форму даже при нагрузках, в четыре раза превышающих прочность на изгиб.
Меньшее содержание пустот в мембране также снижает риск перекрестного загрязнения и увеличивает срок ее службы, что приводит к снижению эксплуатационных расходов. Кроме того, GYLON® очень устойчив к воздействию температур и химических веществ и поэтому идеально подходит для использования в таких процессах, как CIP (очистка на месте) и SIP (стерилизация на месте).
Диапазон температур
GYLON®/ Ламинированный EPDM (ER)
от -5 до +130°C (стерилизация паром при температуре +140°C в течение 60 мин.)
от +15 до +130 °C (+5 °C в течение мин. давление >= 1 бар; стерилизация паром +140 °C в течение 60 мин) для многопортовых клапанов Robolux, тип 2036
Размер мембраны
от 8мм (стандарт: DN8, 1/4“) до 80мм (стандарт: DN80, 3”)
Разрешающие документы
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов: CFR21, часть 177.1550 и часть 177.2600
Правила ЕС 1935/2004 и 10/2011
Главы USP класса VI <87> и <88> при температуре +121°C
3-А Санитарные нормы 18-03 и 20-22
Результаты испытаний в рабочих условиях.
На рисунке ниже показана плавная передача нагрузки с фиксацией формы: Мембрана равномерно ложится на металлический корпус. Конструкция клапана разработана так, что для закрытия клапана используется несильное давление. Оптимизирован контур компрессора для EPDM и PTFE. Срок службы мембраны можно увеличить путем использования привода с меньшей мощностью (с тем же размером мембраны).
Высокая степень герметичности.
Чтобы избежать возможности проникновения среды или других посторонних частиц извне, разработана конструкция уплотнительной кромки мембраны, увеличивающая удельное сжатие в критической точке.
Пояснение к рисункам – результаты испытания мембранного клапана.
Применены: типичная квартальная модель и метод конечных элементов (МКЭ). Нормальным параметром для исследования сжатия пластмасс является степень их сжатия и эластичное растяжение. Места, где требуется высокая степень сжатия для обеспечения герметичного уплотнения клапана показано красным цветом. Компрессия ниже в местах окрашена в зеленый и желтый цвета. Синий цвет показывает места, где силы распределяется равномерно. Закрытый клапан с мембраной DN40 GYLON® при давлении среды 5 бар.

Сервис и техническое обслуживание – Оптимизация срока службы мембраны

Срок службы мембраны зависит от следующих факторов:

  1. материал, из которого он изготовлен
  2. среда, с которой она вступает в контакт
  3. давление, действующее на мембрану
  4. температура среды
  5. усилие приводов, необходимое для достижения требуемой герметичности
  6. управляющее давление для приводов двойного действия и нормально открытых приводов
Способы увеличить срок службы мембраны: Для клапанов NC (нормально закрытых) размер привода (сила привода) должен соответствовать среднему давлению, чтобы инициировать процесс. Для меньшего среднего давления выберите привод с уменьшенным усилием пружины (опция EC04).
Для NO (нормально открытых) и клапанов двойного действия необходимо выбрать среднее управляющее давление не больше, чем необходимо для герметизации.
Если требуется техническое обслуживание, нужно следовать процедуре, описанной в инструкции по эксплуатации. Также стоит обратить внимание на момент затяжки болта, указанный в инструкции по эксплуатации. Использование неправильного крутящего момента может привести к протечке клапана или износу мембраны.

Примечания по хранению мембран:

Как правило, максимальный срок хранения составляет 7 лет, а максимальный срок службы составляет 3 года. Дополнительные рекомендации можно найти в документе «Хранение эластомерных компонентов». Компоненты из эластомера могут потерять характеристики в ходе времени. Эти изменения происходят из-за ряда влияющих факторов таких как свет, тепло, озон, влажность, искажения, кислород или масла и растворители. Международные стандарты определяют основные требования к правильному хранению эластомеров, например DIN 7716 и ISO 2230.