啤酒过滤技术

啤酒过滤技术TheTechnologyofBeerFiltration啤酒过滤流程硅藻土过滤机灌装机杀菌机清酒罐发酵罐发酵罐纸板精滤机啤酒过滤的目标•去除混浊物质，如蛋白质、蛋白质—单宁复合物、多酚、β-葡聚糖及一些糊状物质；•去除微生物，如培养酵母、野生酵母、细菌等；•隔绝氧气；消除铁、钙和铝离子的影响；•减小机械效应对啤酒的影响（容易导致胶状物的生成）；•满足产品纯净度的要求，如无残余的清洗剂和灭菌剂等；•确保产品的原麦汁浓度合格；•保持啤酒的泡沫性能和苦味值；•提高啤酒的感观质量，增强清亮度。啤酒过滤理论•经过发酵或后处理的成熟啤酒，其残余酵母和蛋白质凝固物等沉积于贮酒罐底部，少量仍悬浮于酒液中，这些物质在以后的贮存期间会从啤酒中析出，导致啤酒混浊。所以，必须经过过滤工序，将其除去。•啤酒过滤是一种物理分离过程，它关系着啤酒的外观和口感以及生物、非生物稳定性等。•通过过滤后，啤酒外观清亮透明，富有光泽，使其更富有吸引力；同时，可赋予啤酒以良好的生物与非生物稳定性，使其至少在保质期内不出现外观的变化，从而保证了啤酒外观质量的完美。过滤原理•啤酒过滤是利用过滤介质，将啤酒内悬浮的微小颗粒从酒液内分离除去，使啤酒清澈透明、不含悬浮物的一个物理过程。•啤酒过滤时，混浊的啤酒借助过滤介质截留固体物而变清。过滤的动力是过滤机进口和出口的压差。啤酒穿过过滤介质的压力是在不断变化的，并且随着过滤介质孔隙度的变化而变化。•进口处的压力总高于出口处的压力。压差越大，表明过滤机的阻力越大。此阻力阻止过滤进程，特别是在过滤结束时，压差上升相当快。•啤酒过滤时，过滤速度与压差和过滤面积成正比，与流体粘度和过滤介质厚度成反比。过滤分离的三种效应1－筛分或表面效应2－深度效应3－吸附效应123过滤材料的种类•1.金属过滤筛或纺织物：有不同种类的金属筛、裂缝筛或平行安装于烛式硅藻土过滤机上的异型金属丝和金属或纺织编织物。•2.过滤板：过滤板可用纤维、棉花、硅藻土、珍珠岩、玻璃纤维和其它材料制成。过滤板的种类很多，可满足不同过滤精度的需求，直至无菌过滤。•3.膜材料：膜过滤的应用越来越多。制造膜的材料很多，如聚氨酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维及其它材料。膜很薄（0.02～1μm）。过滤助剂——硅藻土•硅藻土是近代啤酒工业用得最广泛的一种助滤剂，这是一种由藻类硅质细胞组成的沉积岩矿，经矿石粉碎、高温煅烧和风选、分级后，制成的一种多孔、质轻的助滤剂，其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝。不同材料膜的放大图12341－纤维素-酯膜2－聚乙烯二氟化物膜3－聚磺酰膜4－聚磺酰膜（1、2、3放大1000倍，4放大10000倍）珍珠岩•珍珠岩是一种由火山爆发出的火山灰作用形成的非晶形矿物岩，为熔融的钾、钠、铝硅酸盐，具有很强的化学惰性。珍珠岩矿经粉碎、煅烧及分选后制成的珍珠岩具有同硅藻土十分相似的性质，但又与硅藻土有许多不同之外，这些颗粒形态比较规则，为三叶形。放大1000倍的过滤助剂硅藻土（放大1000倍）珍珠岩（放大1000倍）啤酒过滤的主要方式1.棉饼过滤机；2.硅藻土过滤机；3.纸板过滤机；4.双流过滤机；5.错流过滤机（代替硅藻土过滤机）；6.无菌过滤机（纯生啤酒的过滤）。板框式硅藻土过滤机•板框式硅藻土过滤机的结构：•它由机架及交替悬挂其上的滤框和滤板组成，材料多为不锈钢。•在滤板的两边悬挂着支撑板，滤框和滤板之间彼此密封。•支撑板由纤维和缩合树脂制成。板框式硅藻土过滤机12341－过滤单元2－滤框3－过滤纸板4－支撑板板框式硅藻土过滤机的工作方式1－挂有滤板的支撑板2－滤框3－未滤液入口4－已滤液出口5－硅藻土涂层过滤纸板的安装准备安装检查纸板折叠纸板放入纸板湿润纸板过滤纸板的拆卸从两侧轻拆纸板将纸板移至另一侧使纸板与板框完全脱离取下湿重的纸板清洗板框清洗纸板烛式硅藻土过滤机•过滤机烛芯是过滤材料，在烛芯上预涂过滤介质——硅藻土。为进行过滤，将螺旋线沿径向围着烛芯缠绕，丝间距为50～80μm。细长过滤烛芯长达2m以上。由于在过滤机里安装了近700根烛芯，所以形成的过滤面积非常大，过滤效率非常高，而且烛芯上没有活动部件。过滤机烛芯123451—不锈钢螺旋线2—精确控制的开口3—高强度的支撑4—无堵塞设计5—清洗彻底烛式硅藻土过滤机主体（剖视图）1－过滤机罐体2－悬立的烛芯3－固定烛芯板4－过滤机机盖5－未滤液进口6－滤液出口7－废硅藻土混浊物排出口8－排气管道水平圆盘式硅藻土过滤机•水平圆盘式硅藻土过滤机又称叶片过滤机。在过滤机中，有一根空心轴，多片圆盘（过滤单元）固定在空心轴上，利用圆盘进行过滤。•从水平圆盘式硅藻土过滤机的剖视图中，可清楚地看到其中的过滤圆盘，而水平过滤圆盘的构造也是多种多样。•在水平圆盘式硅藻土过滤机中，过滤支撑材料是由铬镍钢材料编织的过滤圆盘，金属筛网的孔径为50～80μm。这种过滤机，仅在水平圆盘的上表面固定有一层金属筛网。水平圆盘式硅藻土过滤机（内部结构）912645321181716131978151110141－带视镜的罐体2－清液流出空心轴3－过滤单元4－间隔环5－小支脚架6－压紧装置7－剩余残液的过滤圆盘式8－下部入口9－带分配器的上部进口10－清液主出口11－残清液出口12－排气口13－液压装置14－液压系统电动机15－轴密封16－轴环清洗刷/排放口17－废硅藻土排出套管18－废硅藻土排出装置19－喷洗装置水平圆盘的构造滤层的形成及滤液的流向•1—滤层形成2—未滤液进3—滤液流出12硅藻土的预涂1－过滤支撑材料2－第一预涂层3－第二预涂层4－连续补料层第一预涂层•在0.2～0.3MPa的压力下，将脱氧水或已滤酒与一定数量的粗土混合，以循环的方式进行预涂，由此形成压力稳定的基础预涂层。第一次预涂非常关键，它虽不起过滤作用，但它起着支撑的作用。•这次预涂层粗硅藻土用量为0.7～0.8kg/m２，大约为整个预涂量的70％左右。第二预涂层•第二次预涂层的作用是使最先滤出的酒液清亮。这次预涂仍然用脱氧水或已滤酒和过滤介质，硅藻土较细，有过滤活性。这样既能截留混浊物质，又能防止过滤机堵塞。预涂层要均匀分布，否则会导致啤酒液流速不稳定，甚至产生混浊。•总预涂用土量为0.8～1kg/m２左右，预涂层厚2～3mm。预涂过程大约需15～20min。连续补料，过滤开始•预涂结束后，过滤开始，要不断添加过滤介质，更新滤层，以保持滤层的通透性，使流量恒定。必须保证流量的恒定，因为液体的压力和液流的不均匀会使筛面或烛面上的“过滤桥”被破坏，滤出的酒就又会变混浊，因此一定要避免这种情况。流量均匀与否取决于过滤机进口和出口的压差。•正常情况下，压差上升应缓慢且连续，直至板框硅藻土过滤机压差为0.2～0.5MPa，叶片硅藻土过滤机压差为0.3～0.5MPa时，过滤应结束。•正常情况下，过滤压差上升速度为0.02～0.03MPa/h。连续补料时多用两种硅藻土，2/3中土和1/3细土混合使用。•连续补料时的硅藻土用量为：0.08～0.14kg/hl啤酒。硅藻土过滤机操作要点锥型罐/后贮罐预澄清离心处理压力调节缓冲罐容量为每小时过滤能力的20～30%以上预涂1粗土2过滤机混合→达到最终发酵度→碘检正常→原浓和感官品评合格→最佳酵母量：0.6×106个/ml→氧气含量接近0mg/L→水中→无氧气→浊度＜1.5EBC→颗粒＞1μm→采用变频调节泵→流速稳定→无短暂冲击→采用CO2备压→特定负荷6～10hl/m2/h→反压＞0.2～0.3MPa→添加硅藻土800～1200g/m2→添加硅胶50～80g/m2→珍珠岩终产品质量100%添加：过滤前/后顶水O2＜0.05mg/L注意原浓水硬0～0.54mmol/L氧含量＜0.05mg/LCO2含量大约5mg/L增酸调节pH2～3（柠檬酸、磷酸）循环（检测硅藻土的铁、铝、钙）优化过滤能力硅藻土过滤机操作要点→系统的特定负荷3.5～10hl/m2/h→根据过滤性能硅藻土50～150g/hl→压差ΔP0.02～0.05MPa→硅胶20～100g/hl→流速恒定过滤运行啤酒/顶水的分离过滤品种转换空运行→流量→压力→浊度→氧→原浓过滤结束对过滤机的要求：·内部充满泥桨·达到设定压力·达到数量要求过滤啤酒的质量→原浓和感官品评合格→浊度＜1.0EBC→酵母量：0～2个/200ml→无菌→O2≤0.05mg/L压力应高于CO2最低含量要求的0.08～0.1MPa其它处理的可能顶水酒尾罐调节用水要求同顶水压差上升正常△PP0P终过滤流加时间过滤涂层排空过滤机时滤层遭到破坏1231—第一次预涂2—第二次预涂3—过滤机内壁纸板过滤机纸板式过滤机的操作工序1.安装纸板。2.小心压水经过滤板，驱逐空气。3.用80～90℃热水杀菌20分或用蒸汽灭菌，杀菌后，冷却至与酒同温，方可滤酒。4.过滤过程中阻力不断增大，当过滤完毕时，过滤压差应不超过0.13MPa。5.过滤啤酒时，要适当施以反压，以防二氧化碳在板内膨胀，破坏纸板的强度。6.滤酒完毕，用50～60℃水反冲洗，如采用硅藻土预涂，则先开机，排废土后再关机进行清洗。7.纸板经80～90℃热水杀菌15～25分钟后，可重复使用。一般过滤（表面堆积）技术（左）与错流过滤技术（右）的区别压力压力错流过滤中液体流动形式22311—膜2—层流3—湍流错流过滤的液体循环21431—未滤液2—滤出液3—过滤膜4—浓缩液卷绕膜柱的纵切面图231－未滤液2－澄清液3－支撑材料4－膜14卷绕膜柱横切面4216531—滤出液通道（红色）2—膜3—滤出液的流动（黄色）4—未滤液通道（白色）5—滤液出口6—外部保护层错流过滤系统在啤酒过滤上的优势•1.不必再用硅藻土过滤（因为资源受到限制，也容易引起健康问题和环境问题）和纸板精滤；•2.啤酒损耗低、水耗低；•3.生产过程可靠性高；•4.可以进行全自动生产，工作效率高；•5.不会改变啤酒的质量；•6.由于采用了啤酒生产专用的过滤材质，过滤操作非常容易控制，极大地提高了膜的使用寿命。无菌过滤内毒素病毒胶体色素细菌细混浊物活性炭颗粒细颗粒酵母细胞血红细胞孢子硅藻土/珍珠岩糖浆天然混浊汁沙粒除菌过滤减菌过滤细过滤澄清过滤粗过滤100μm10μm1.0μm0.1μm0.01μm0.001μm无菌过滤组件过滤模块组件过滤机剖视图纯生啤酒过滤器的配置•以国内某啤酒厂生产瓶装纯生啤酒为例，产量为17吨/小时，过滤设备的配置如下：•A.二个预过滤器：每个过滤器装36根84cm高的深层过滤芯。孔径为0.7μm，材质为聚丙稀。•B.二个终过滤器：每个过滤器装24根84cm高的膜过滤芯。孔径为0.45μm，材质为改造聚砜。啤酒过滤时各因素相互关系未过滤啤酒1．原料：水、大麦、大米2．制麦/麦芽3．麦汁制备4．麦汁处理5．酵母/酵母活化6．主发酵7．后发酵过滤设备·过滤设备的形式·过滤机的能力·发酵罐的形状·发酵罐的尺寸·缓冲罐·过滤机的酒泵·回流阀工作方式·防止对过滤层造成冲击·每天的计划过滤量·过滤期间的纠正措施过滤助剂·预涂·定量添加·形成涂层·定量添加稳定剂1．大麦品种、产地·β-葡聚糖和蛋白质含量·酶活力·发芽力2．麦芽·溶解度·溶解的均匀度·酶活力·葡聚糖分解3．麦汁制备·粉碎度·下料温度·糖化强度·pH·麦汁亮度·过滤速度·煮沸强度4．麦汁处理·热凝固物的去除·麦汁通风。5．酵母·生理状态6．发酵·发酵罐的高度·酵母的定量添加·发酵温度和冷却速度·使用泵倒罐7．后贮·酵母的沉降性·后贮温度THANKＹＯＵ！