正文 第三節 用於粗濾的啤酒過濾係統和設備類型(3 / 3)

對於某些啤酒的生產來說,僅僅隻進行矽藻土過濾顯然是不夠的,還需要進行後過濾處理。如果過濾後矽藻土含量高、濁度高,會直接影響後來的穩定化處理和無菌過濾。

b.過濾時酒液的溫度:要求-1.5~0℃。由於發酵罐的容量大、啤酒低溫貯藏時酒液溫度較高或貯酒時間短、經過離心處理後的酒溫會上升0.5~1℃等原因,可能使過濾前的酒液溫度高。因此過濾前對啤酒進行激冷,確保過濾時啤酒溫度為-1.5~0℃,有利於啤酒的非生物穩性,否則不利於啤酒的非生物穩性。

③色度與金屬離子含量:啤酒經過濾處理後,如果成品啤酒色度上升,可能是啤酒中鐵、鈣離子含量高,吸氧過多。主要原因是質量差的矽藻土帶入鐵、鈣離子多,水中帶入較多的鐵,在矽藻土與水混合時添加了維生素C。

(7)CO2含量與過濾壓力CO2含量過高,當溫度一定時,過濾壓力要求高且穩定,否則壓力發生波動,易產生泡沫,導致排氣困難,CO2損失大,過濾不好操作。過濾壓力必須高於某一溫度下啤酒中CO2的飽和壓力,並隨著過濾進行,過濾機進口壓力會升高。

(8)板框式矽藻土過濾機的清洗、紙板再生與滅菌在安裝支撐紙板時應檢查紙板是否有破損、殘缺,安裝方向。在壓緊前徹底潤濕支撐紙板,注意安裝平整,壓緊,檢查密封性。當過濾結束後,用較鈍的鏟刮掉濾餅,但不能損傷紙板,然後將紙板用柔和水流徹底衝洗幹淨。紙板衝洗用50~70℃的熱水,流速高3.5hL/(m2·h),以過濾方向進行衝洗(壓力0.1MPa,到清亮為止)再生。可采用熱水和蒸汽殺菌,溫度為85~90℃軟水,至少循環30min,沿過濾方向,流速大於過濾流速,所有管道殺菌,並檢查壓力0.1~0.2MPa。在整個板框式矽藻土過濾機的清洗、紙板再生和滅菌時不能反衝。

(9)板框式矽藻土過濾機的優缺點板框式矽藻土過濾機具有容易操作、成本低、能力可大可小、活動部件少、維護費用低、廢濾餅幹、廢矽藻土排放用水少等優點。也存在預塗層的裂口和滑落問題,開始階段預塗層不穩定,對壓力、流速衝擊敏感,需更換支撐紙板,勞動強度大,自動化操作較困難,無CO2壓空可能性,存在酒頭和酒尾等問題。

(二)水平葉片式矽藻土過濾機

1.水平葉片式矽藻土過濾機的結構

水平葉片式矽藻土過濾機的外形是一個密封容器,容器內過濾葉片以30~50mm間隔水平安裝在可旋轉的中心空心軸上,中心空心軸是過濾清酒的通道,並固定水平葉片,每個水平葉片是一個過濾單元,葉片上部的篩板用於形成矽藻土濾層,底板封底並和空心軸連接,使過濾清酒和未過濾啤酒分開。

剩餘液體過濾葉片與過濾水平葉片結構相同,一般是過濾機下麵的幾片過濾葉片,用於處理預塗完和過濾完後罐內的剩餘液體。預塗完畢可采用CO2或N2將過濾機內水頂出,這樣可保證最先流入的啤酒不和水接觸,從而不產生酒頭。過濾完畢後同樣用CO2或N2將過濾機的殘酒(不用水)頂出,從而不產生酒尾。

通常剩餘葉片和主過濾葉片同時預塗,在過濾時剩餘葉片不運行。在排出罐內剩餘液體時,為了節約時間,罐內1/3酒液先經過主過濾葉片,整個操作一般需要20min。FILTOX公司開發了浮球係統,可將罐內剩餘液體用水壓空。

2.水平葉片式矽藻土過濾機的優缺點

因支撐介質是水平葉片,形成水平濾層,所以濾層穩定性好,並設計剩餘液體的過濾葉片,使水平葉片式矽藻土過濾機具有以下優點。

(1)避免酒頭酒尾導致啤酒濃度下降、O2含量增加、啤酒pH上升、酒體變化等。

(2)可回收預塗用水,水耗、酒損低,幹廢矽藻土排除,可減少環境汙染、汙水處理負荷。

(3)可采用熱水預塗,邊預塗邊殺菌;預塗一次後,可過濾多個啤酒品種而不受影響。

(4)不需要殘酒罐,適合於PVPP過濾機。但是水平葉片式矽藻土過濾機也可能帶來不足,如每個過濾葉片的過濾麵積利用率低(僅一麵是有效過濾麵積),過濾能力小;由於形成濾層較穩定,在排除廢矽藻土時,必須通過葉片旋轉,費時、耗能、耗水,還不能旋轉時反衝,這樣不利於支撐介質的清洗;有時操作不慎,會導致葉片變形,影響濾層的均勻性和葉片的壽命;在排罐內剩餘液體時,特別是在壓殘酒時,所需時間長,操作要求高,否則也會影響濾層的均勻性和穩定性;由於啤酒廠能生產出高質量的脫氧水,又采用高濃稀釋工藝釀造,產生酒頭、酒尾少,對啤酒質量、酒損的影響小,無酒頭、無酒尾過濾的優點不突出。

3.水平葉片式矽藻土過濾機的改進

(1)過濾機的進出口一般兩個進口,即上部進口和下麵進口。下部進口用於預塗液體或啤酒進入,在過濾機裝滿、排氣徹底之後,啤酒或預塗液體的進口轉為上部進口,用於預塗和啤酒過濾,過濾清酒從下麵出來。新型水平葉片式過濾機采用從“下部進,下部出”的方式,通過形成可控製的流動,形成的濾層均勻、穩定,有利於保證過濾效果。

(2)Steinecker公司對水平葉片式矽藻土過濾機的改進

①進料分配器:由於啤酒在管道中流速為1.77m/s,通過折回式進料分配器轉化為層流的流速為0.115m/s,可確保在整個過濾葉片上形成均勻的濾層。

②淺錐形過濾葉片:在殘渣排除時流動自由,葉片中無殘渣殘留,啤酒流動、衝洗水流動效果好,有利於形成均勻的濾層。

③陶瓷塗層密封麵:克服旋轉排渣時對密封麵不利的影響,安裝方便。

(3)新型過濾葉片激光處理的葉片的篩孔孔徑為30μm,大小均勻、強度高,可一次性預塗,預塗層穩定、均勻,並降低預塗的矽藻土量,過濾效果好。

4.采用水平葉片式矽藻土過濾機進行預塗和啤酒過濾

(1)預塗采用脫氧水進行預塗,要求過濾機排氣徹底,預塗流速10hL/(m2·h),背壓0.3~0.4MPa,混合罐中料水比1∶(5~10),每次預塗後都要進行循環10min。

(2)用CO2壓空預塗水時,應注意保持0.4~0.45MPa壓力的穩定,觀察葉片邊緣的濾層,防止滑落。

(3)未過濾啤酒從下麵流入,直至裝滿罐排氣徹底為止。也要注意葉片邊緣的濾層,防止回旋對濾層的破壞,然後轉換到上麵進入,流量控製5hL/(m2·h)。

(4)循環至啤酒清亮後開始過濾,過濾結束時采用CO2壓空殘留未過濾啤酒。

(5)排糟與清洗:通過空心軸的轉動,使整個過濾葉片和濾層處於轉動,通過離心力將過濾糟層甩出,並用空氣壓出機體;排除時呈濕的或隆起狀,濾餅中的矽藻土含水量達65%。

首先通過過濾機內安裝的可轉動式噴頭,在過濾葉片轉動時,衝洗過濾機的每個部位。然後采用與過濾方向相反的反衝洗,但不能同時旋轉。在矽藻土廢糟排出幹淨後,再分別使用專用的NaOH、硝酸、熱水進行清洗和滅菌。每周或每兩周清洗,用2%~3%的NaOH(60~80℃)循環,水中間清洗,至pH≤8,酸洗(0.5%~1%的硝酸,常溫),水中間清洗,殺菌。

(6)殺菌:用高溫軟水滿罐,水溫至少加熱到90℃,采用最小過濾流速,按過濾方向進行循環,壓力為0.1~0.2MPa。當最後一個排放口的溫度也達到殺菌溫度後,開始計時25~30min。殺菌時注意所有出口的排放,注意控製殺菌溫度。

(三)燭式過濾機

1.燭式過濾機的結構

燭式過濾機外形是圓柱體,下部為錐形體。處於中上部的中間孔板將過濾機分為上下兩部分,上部為清酒室,下部為未過濾物室。中間孔板上安裝了過濾單元燭棒。

老式燭棒是在帶孔管上安裝了許多金屬環片或纏繞的金屬絲,絲的間距為50~100μm,從而構成支撐介質、過濾單元,帶有矽藻土的啤酒在燭棒表麵上形成過濾層,啤酒經帶孔的管子進入上部的清酒室,流速2m/s。由於矽藻土層不斷增大,過濾麵積也不斷增大。

燭式過濾機具有結構簡單、無活動部件、無磨損件、操作簡單、維護簡單、運行可靠、過濾能力大、排糟簡單、易清洗、易自動化操作的優點。

而燭式過濾機不足是濾餅穩定性差,不能采用CO2頂水、頂酒,會產生酒頭酒尾,排氣不徹底,形成濾層不均勻。由於燭式過濾機結構和過濾流程的不斷優化,使啤酒廠能廣泛應用燭式過濾機。

2.燭式過濾機結構、過濾流程的改進

(1)安裝前後緩衝罐,避免壓力撞擊對濾層的影響。

(2)采用脫氧水預塗,減少啤酒吸氧,適合高濃啤酒稀釋。

(3)過去老式的燭式過濾機形成的濾層不均勻,采用新型啤酒進口分配器和除氧裝置,有利於形成均勻的濾層。

(4)新型過濾燭棒孔徑大小均勻,不僅有利於形成均勻的濾層,而且允許的最大進口壓力高,矽藻土裝載能力大,過濾時間長,過濾啤酒質量好,也有利於排渣、清洗。30μm孔徑的燭棒在預塗時隻需要進行一次預塗。

(5)通過楔形開孔的燭棒、在中間孔板下安裝清洗噴頭,壓縮空氣與水混合反衝,不需要充滿過濾機,就能進行清洗,不僅清洗效果好,而且耗水少。

燭式雙流過濾係統:傳統燭式過濾機中的中間孔板,將過濾機分為上部的清酒區和下部的未過濾酒區兩部分,使靠近中間孔板的燭棒附近的流體流速很低,流體流動呈現漂流、自由、無控製狀態,使燭棒的上部和下部的濾層不均勻。德國Steinecker公司開發了燭式雙流過濾係統,其特點是沒有中間孔板,整個罐子都是未過濾酒空間,通過燭棒的過濾,100%的清酒彙集到管柵,直接通過酒管引出(一個清酒流體流出),還有10%流量的未過濾啤酒作為回流流體引回到未過濾酒管(一個未過濾酒流出)構成雙流係統,避免在中間孔板附近的濾層不均勻,實現整個燭棒上的流體流速均勻,保證預塗及過濾形成的濾層均勻,提高過濾效率和過濾質量。其次排氣徹底,特殊的進口分配器,更有利於形成均勻、穩定的濾層,適合於PVPP過濾機。同時還具有清洗簡單、徹底,耗水量少等優點。