Фильтрование проводят для отделения осадка и получения кристально прозрачного продукта.
Фильтрование заключается в пропускании сока через пористую перегородку, задерживающую осадок. В качестве перегородки используют фильтркартон, прессованный асбест, а также сыпучие материалы — волокнистый асбест, кизельгур, бентонитовую глину, которые наносят на металлическую сетку или фильтрующую ткань (бельтинг).
Осадок, содержащийся в соке, частично откладывается на поверхности, а частично проникает в поры фильтрующей перегородки. В данном случае фильтрование носит промежуточный характер между шламовым и закупорочным.
Фильтрование может проходить при постоянном давлении или при постоянной скорости. В первом случае скорость фильтрования уменьшается по мере отложения осадка на фильтрующей перегородке. Во втором случае растущее сопротивление слоя осадка компенсируют возрастающим давлением.
Плодовые соки фильтруют только при постоянном и невысоком давлении — до 68,6—78,4кн/м2 (0,7—0,8 ат). Содержащийся в соке осадок, состоящий из органических частиц, при повышенном давлении легко сжимается, что вызывает закупорку фильтра, препятствующую дальнейшему проведению процесса.
Исследования, проведенные на виноградном и яблочном соках, показали, что это выражение справедливо только в пределах до 60° С. При более высоких температурах начинаются изменения коллоидной системы сока и длительность фильтрования возрастает.
Скорость фильтрования в значительной степени увеличивается с уменьшением количества осадка. Для ускорения процесса осветленный сок декантируют с осадка и центрифугируют, а затем уже фильтруют.
Процесс фильтрования требует наличия перепада давления по обе стороны фильтрующей перегородки. С увеличением давления пористость перегородки, а также скорость процесса сначала возрастают, а затем вследствие сжатия осадка и закупорки пор фильтра уменьшаются. Для виноградного сока наибольшая скорость фильтрования достигается при перепаде давления 68,6 кн/м2 (0,7 ат), яблочного сока — 78,4 кн/м2 (0,8 ат).
Для фильтрования плодово-ягодных соков используют преимущественно фильтрпрессы. Иногда применяют также и намывные фильтры.
Намывной фильтр состоит из вертикальных рам, обтянутых с двух сторон густой металлической сеткой и расположенных в общем приемнике для нефильтрованного сока. На сетку наносится слой фильтрующего материала — волокнистого асбеста марки ЯК-3 или кизельгура. Отфильтрованный сок собирается в пространстве между сетками и отводится по общему каналу.
Перед началом работы рамы фильтра вынимают и промывают их, а также внутреннюю полость фильтра горячей водой. Затем фильтр собирают.
Фильтрующий материал ЯК-3 моют и стерилизуют 30 мин в кипящей воде, после чего воду отжимают. Кизельгур прокаливают.
Для зарядки фильтра в напорный бачок загружают сок с таким расчетом, чтобы можно было заполнить фильтр и трубопроводы с небольшим избытком. Подготовленный фильтрующий материал в количестве 125—150 г/м2 фильтрующей перегородки размешивают в соке, находящемся в напорном бачке. Смесь подают в пустой фильтр, предварительно открыв продувочные краны для удаления воздуха, который оказывает сопротивление фильтрованию.
Отфильтрованный сок пускают на рециркуляцию до тех пор, Пока фильтрат не станет кристально прозрачным. После этого отфильтрованный сок подают на розлив, а в напорный бачок загружают новые порции нефильтрованного сока, но уже без добавления фильтрующего материала.
При работе нельзя допускать толчков и сотрясений аппарата, а также снижения уровня сока во избежание нарушения сплошного фильтрующего слоя и помутнения сока.
По мере отложения осадка скорость фильтрования замедляется, поэтому фильтр периодически останавливают, удаляют осадок вместе с фильтрующим материалом и процесс начинают сначала.
В производстве плодовых соков применяют камерные и рамные фильтрпрессы.
Камерный фильтрпресс состоит из фильтровальных плит, снабженных двумя выступающими полыми ребордами. Реборды расположены но одну сторону плиты (сверху и снизу). Поверхность плит имеет канавки и сообщается с полым пространством реборд.
При сборке фильтра плиты четных номеров устанавливают ребордами в одну сторону, а нечетных — в противоположную сторону. При этом отверстия в ребордах каждого ряда образуют каналы. Верхний и нижний каналы нечетных номеров (1,3) служат для подачи сока, четных номеров (2,4) — для отвода фильтрата. Движение сока может иметь и противоположное направление — от четных номеров к нечетным.
В качестве фильтрующей перегородки используют фильтркартон марок Т и Ш или же крупнопористые пластины из прессованного асбеста марки Ф. Фильтркартон или пластины, зажатые между плитами фильтрпресса, служат одновременно перегородкой и фильтрующим материалом.
Сок, подаваемый насосом, поступает в каналы, образованные ребордами одного ряда, затем переходит на канавки плит, проходит через фильтрующую перегородку и попадает на канавки смежных плит, откуда отводится через реборды плит противоположной стороны фильтра.
Рамный фильтрпресс в отличие от камерного состоит из чередующихся плит и рам. Каждая рама с прилегающими к ней с двух сторон плитами образует камеру. Фильтркартон размещается между плитами и рамами.
Фильтркартон помещают между плитами фильтрпресса и плотно зажимают винтом. Затем открывают воздушные продувочные краны на фильтрпрессе и подают насосом предварительно осветленный и декантированный либо центрифугированный сок. Когда фильтр заполнится соком, воздушные краны закрывают. Первые порции сока могут быть мутные. В этом случае их подают на рециркуляцию. С момента выхода кристально прозрачного сока он поступает на розлив.
Фильтрпрессы используют также для очистки неосветленного сока от крупных частиц плодовой ткани. В этом случае в качестве фильтрующей перегородки применяют пористую ткань (без фильтрующего материала).
Сменная производительность фильтров периодического действия зависит от режима перезарядки. Так как фильтрование идет с постепенно уменьшающейся скоростью, то чем чаще меняется фильтрующий слой, тем выше выход фильтрата за единицу времени полезной работы. Однако с увеличением числа перезарядок, требующих большой затраты времени на разборку фильтра, смену фильтрующего слоя и сборку аппарата, значительно удлиняются простои.