正文 第三節 用於粗濾的啤酒過濾係統和設備類型(2 / 3)

b.第二次預塗。

目的:第二次預塗形成的濾層應具有過濾效果,是最後阻擋層,具有安全性,使首先進入的啤酒有一個有效的過濾層,保證最初過濾清酒的清亮度。否則啤酒中渾濁物進入第一次預塗層及支撐介質中,影響支撐介質的通透性,導致過濾機的堵塞。

要求:第二次預塗層的通透性和在過濾時添加矽藻土形成的濾層通透性要相一致,並且均勻地分布在過濾機的整個篩板上,否則在過濾時壓差上升幅度過大。

第二次預塗量500~600g/m2,采用通透值為450~600mDarcy的粗細各一定比例混合的矽藻土。其他添加物:活性炭50g/m2(可排除啤酒的酵母味),矽膠50g/m2。所添加的矽膠要求顆粒大小均勻,相當於細土,可相應減少細土的添加量。

③預塗的要求:

a.能形成均勻、穩定、有效的預塗層,並且分布在整個支撐紙板上。

b.預塗後進出口壓差小,小於0.02MPa。

c.有利於支撐介質的通透性、清洗、壽命長;在保證預塗層質量的前提下預塗簡單,耗土少,成本低;預塗後啤酒過濾時間長。

d.有利於降低酒損,減少啤酒中的氧負荷;預塗後能避免首先進入的啤酒不染上啤酒有害菌,不影響啤酒的生物穩定性。

④預塗的操作過程:

a.清洗過濾機並滅菌;預塗液體從下麵進入過濾機。

b.設備及管道排氣徹底,循環,調整預塗壓力和流量。

c.根據過濾機的麵積和矽藻土的添加品種,計算第一次、第二次所需的矽藻土,在混合罐中按1∶(5~10)混合。

d.采用矽藻土預塗泵或計量泵打土預塗。

e.觀察預塗液體的清亮度、壓力變化、預塗層是否均勻。

f.打完預塗用的矽藻土後,循環至預塗液體清亮,壓差小於0.02MPa,且預塗層均勻、穩定時預塗結束。

⑤預塗時的注意事項:

a.預塗液體進入過濾機後應徹底排氣。徹底排氣是保證形成均勻濾層的前提。如果排氣不徹底,在過濾機上部通道產生氣泡,會導致不均勻的預塗層,不均勻流動,進行啤酒過濾時啤酒中氧含量增加,在氣泡處甚至沒有預塗層或不均勻。如果排氣徹底,在過濾完畢時,打開過濾機可以觀察其濾層截麵呈長方形。

b.在預塗時應選擇合適、穩定的流量和壓力。流量選擇要顧及過濾機的類型,一般為過濾流量的1.3~2倍,也不要低於過濾流量。過低的流量,會導致矽藻土按顆粒大小在過濾篩板沉積,預塗層不均勻。通常選擇0.2~0.3MPa壓力進行預塗,並要求在整個預塗過程中壓力穩定。為了縮短預塗時間、形成有效均勻的預塗層,可采用預塗泵快速預塗。

c.過濾機應清洗、滅菌;特別是支撐紙板或篩板必須清洗幹淨,否則預塗後壓差過高,形成不均勻的預塗層。支撐紙板隨著使用次數的增加,酵母、細矽藻土會堆積在紙板內,使紙板由淺色變成黑棕色。一般使用15~25次需更換,否則會導致預塗後壓差上升快,預塗層也不均勻。

d.預塗時應注意矽藻土的質量和數量。第一次預塗是粗土,如果粗土太細,無法形成架橋現象,粒度分布不均勻會造成預塗層不均勻。過低的預塗量不利於形成穩定有效的預塗層。

e.支撐介質的孔徑以及設備的結構會影響濾層的均勻性:孔徑為35μm的支撐介質更有利於預塗層的均勻,且隻需要一次預塗,耗土少。現代化的矽藻土過濾機通過優化流體在過濾機中的流動,有利於形成更均勻的濾層。

⑥預塗結束後進出口壓差過大的原因:支撐介質清洗不徹底;預塗液體不清亮。所以要求預塗液體清亮,最好采用無氧、無菌的低溫脫氧釀造用水。如果是水平葉片過濾機可進行無酒頭、無酒尾操作,能采用無菌水或熱水預塗。為了減少酒損,也可采用生物穩定性好、氧含量低的酒頭和酒尾,在高濃啤酒生產時采用無氧、無菌的低溫脫氧釀造用水預塗,並要求混合矽藻土、設備及過濾機徹底的排氣,不僅啤酒吸氧少,而且酒損低。

(2)濾酒操作過程

①預塗完畢根據過濾機的結構調整流速:板框式矽藻土過濾機,3~3.5hL/(m2·h);水平葉片式矽藻土過濾機,5hL/(m2·h);燭式矽藻土過濾機,5hL/(m2·h)。

②首先打開矽藻土計量添加泵,並檢查是否堵塞,然後打開啤酒進口,並使壓力調整為0.2~0.3MPa,注意不要發生壓力撞擊。

③循環直到達到所要求的澄清度,將頂出的酒頭收集在殘酒罐中(即用酒頂水),然後清酒轉入清酒罐。過濾快結束時,用脫氧水頂出殘酒,並將殘酒收集於殘酒罐。

④當進出口的壓差達到0.4MPa或啤酒進口達到最大許可壓力的工藝要求,容納濾層的空間被充滿,或啤酒已經過濾完,或過濾啤酒的質量未達到要求時,意味著啤酒過濾結束,排廢矽藻土、清洗過濾機。

(3)濾酒過程的評價與控製因素

①過濾後啤酒質量:清酒濁度(在線測定)、CO2含量、O2含量、酵母數、其他雜菌、溫度。

②壓力:包括過濾機的進口壓力、出口壓力;每小時進出口壓差的變化;清酒罐的壓力、後發酵罐的壓力、前後緩衝罐的壓力。

③矽藻土的添加情況。

④未過濾啤酒的可濾性及數量。

(4)過濾時矽藻土的添加以及壓力、壓差的變化啤酒過濾屬於帶壓過濾,過濾壓力必須高於一定溫度、一定啤酒CO2含量所對應的飽和壓力,否則易產生泡沫、CO2損失,也無法進行過濾。又由於矽藻土過濾時流量、出口壓力基本不變,隨著過濾時阻力的上升,進口壓力也呈上升趨勢,所以在啤酒過濾時,必須按計量添加矽藻土,以確保過濾質量、過濾時間、壓力的變化,以利於過濾操作。

由於矽藻土過濾主要是以篩分效果和深度效應為主,盡管在預塗時形成了有效濾層,但是,如果在過濾時不添加一定量的矽藻土,那麼酵母、冷凝固物堆積在濾層表麵,可阻塞濾層通道,導致壓力上升過快。所以添加矽藻土的目的是更新過濾層,確保壓差每小時上升0.02~0.03MPa。

添加要求:一般按70~120g/hL按一定粗細比例添加矽藻土。其添加矽藻土的依據是未過濾啤酒的澄清度、每小時壓差上升數、過濾清酒的濁度。

過濾時進出口壓差變化應按照每小時0.02~0.03MPa上升;過濾清酒濁度應在0.3~0.5EBC(90°濁度);氧含量低;殘留的酵母數小於5個/L,在過濾時如果發生進出口壓差上升過快,較早達到允許的最大進口壓力,會導致過濾時間縮短,啤酒澄清度下降,噸酒耗土上升,過濾成本增加。

(5)導致過濾時進出口壓差上升過快的原因

①矽藻土添加:矽藻土添加量過低。因添加泵堵塞、添加泵開度過小、混合罐中的調漿濃度低等因素,導致矽藻土添加量過低,更新過濾層無效,酵母和渾濁物就會堵塞剛形成的過濾層,在相同過濾流量下,進出口壓差上升過快;矽藻土添加量過高,則會導致壓差上升緩慢,從而消耗過多矽藻土,過濾空間過快充滿,過濾時間縮短,濾酒量少等缺陷。

在過濾時添加的細土比例過高、粗細比例不恰當、矽藻土質量太差、顆粒大小不均勻,或者添加顆粒大小不均勻的穩定劑也會導致壓差上升過快。

在過濾某一時刻添加的矽藻土太粗,更新濾層的過濾精度下降,渾濁顆粒進入並堵塞原來形成的濾層,也會導致壓差上升過快。

②流量改變:流量過小,會導致矽藻土按顆粒大小沉降在預塗層上,形成的濾層不均勻,通透性不一致,也會影響過濾效果;流量過大,相對來說矽藻土添加就不夠,進出口的壓差上升快,過濾後的酒液濁度高。

③預塗時因排氣不徹底、土的質量不好等因素導致預塗層不均勻,反複循環,或過濾機的結構、性能導致過濾層不均勻,在過濾時進出口的壓差上升過快。

④壓力衝擊:在過濾中出現壓力衝擊是最危險的。發生壓力衝擊現象的過程是:過濾層像海綿一樣被擠壓在一起;同樣的壓力被傳遞到支撐板上的矽藻土,使過濾層受壓;預塗層的形態在短時間內改變;停留在過濾層上的小顆粒突然被強大的滯流帶走,導致過濾效果差。

閥門開動太快、流速改變、換罐、泵中吸入了空氣等情況,容易造成壓力衝擊。避免過濾時發生壓力衝擊的措施是在過濾機前後安裝一個緩衝罐,進出口的閥門能自動控製。

⑤啤酒的可濾性差或發生酵母堆積:啤酒比較渾濁或發生酵母堆積,相當於矽藻土添加量過低或細土比例過高,形成的濾層不足以容納啤酒中的渾濁顆粒,濾層滲透性下降,導致進出口壓差過快上升。酵母堆積是指瞬間啤酒中酵母數極高,一般在後酵罐換罐或錐形大罐中的酵母、凝固物沒有排盡時發生。

為了避免酵母堆積對過濾的影響,可采取以下措施:注意未過濾物的輸入,如安裝自動化合流器、罐監視裝置,徹底排除罐底的廢酵母和冷凝固物;安裝緩衝罐;對於比較渾濁的啤酒,如剛開始過濾大罐下部的啤酒,應適當調小過濾流量。

(6)過濾前、後啤酒的變化

①過濾後的啤酒質量:一般色度會下降0.5~1EBC,泡持性下降,苦味物值下降0.5~1BU,CO2含量下降約0.02%,蛋白質含量平均下降約0.04%,黏度平均下降0.01~0.04mPa·s,氧含量增加,濁度下降,啤酒的非生物穩定性提高,苦味質量改善。

②過濾清酒的濁度與非生物穩定性:經過矽藻土過濾後90°的啤酒濁度一般要求在0.3~0.5EBC,25°濁度也應達到工藝要求,可通過在線濁度計顯示。不僅僅要求過濾清酒的濁度低,更關鍵是保證巴氏殺菌後的成品啤酒的非生物穩定性。導致過濾後啤酒濁度較高、殘留酵母多、矽藻土較高或啤酒非生物穩定性差的原因如下。

a.啤酒過濾時出現壓力衝擊、粗矽藻土比例過高或矽藻土質量差、過濾流量過大或過小、啤酒可濾性差、形成的濾層不均勻、不穩定(包括預塗層不均勻、不穩定);密封性能差。

新型預塗式過濾機采用新型支撐介質,優化流體流動,有利於形成均勻、穩定的濾層,可降低啤酒濁度。矽藻土過濾後,啤酒一般還含有較少量的酵母,甚至矽藻土,這直接影響啤酒的澄清度和啤酒的口味、非生物穩定性。