④孔徑分布:孔徑分布均勻,如平均孔徑為0.45μm的膜,其波動僅為0.02μm。
⑤LRV:菌落去除值的對數,當LRV大於6時可作為無菌過濾介質。
3.膜過濾原件的完整性檢驗——保壓實驗
當用水或其他液體潤濕膜後,由於液體表麵張力的作用,液體充滿微孔且牢固粘附,如果在膜的上遊(進入麵)充入一定壓力的壓縮空氣,少量氣體在液體中溶解並緩慢擴散到膜的下遊(流出麵),擴散到流出麵的含氣液體稱為擴散流。擴散流的存在可使進入的氣體減少,氣體的壓力會衰竭,如果膜保證完好,密封性能好,那麼在一定時間內壓力衰竭隻會在一定的許可範圍內,在實際檢驗時超過這個許可範圍,則說明膜原件破損了。
4.用於純生啤酒過濾的設備配置和要求
(1)粗濾經過矽藻土過濾後的啤酒要求濁度小於0.3~0.4EBC,酵母數小於5個/100mL,碘值小於0.2,β-葡聚糖150~200mg/L。
(2)精濾為了減少對膜產生的負麵影響,延長膜壽命,確保無菌過濾效果,通常將經過矽藻土過濾後的啤酒進行精濾,以除去啤酒中可能含有的酵母、殘留矽藻土,並使細菌數減少,否則終端膜會很快堵塞、膜的壽命縮短。精濾是保證無菌過濾效果的前提和保障。
精濾後的啤酒應達到酵母數為0,細菌總數應小於10個/100mL,濁度0.2~0.3EBC。
通常的精濾流程為:PVPP過濾→紙板過濾→清酒罐→膜預過濾或PVPPP過濾→顆粒捕捉器→清酒罐→膜預過濾或精濾深床多層式微孔過濾器。
(3)終端膜過濾啤酒終端膜過濾的要求:具有接近絕對除菌效果的薄膜濾芯;不影響產品風味;能耐受121℃重複殺菌和高溫熱水殺菌;能夠逆流再生,重複使用;可進行完整性試驗。
膜的設備組合形式采用懸掛式濾芯安裝,即濾芯倒置安裝,出口在上,具有以下優點:啤酒或CIP自下向上流動,有利於膜係統排氣迅速、徹底;有利於反衝洗、再生,殺菌徹底、無死角,保證過濾的高效和無菌可靠性;可確保過濾麵積的有效使用;易對濾芯進行完整性檢驗。
啤酒終端膜過濾係統較多采用0.45μm膜過濾,能保證啤酒的生物穩定性,而無菌過濾效果非常依賴未過濾啤酒的微生物狀況,預膜過濾可大大降低啤酒中的微生物負荷,啤酒終端膜過濾係統的清洗、滅菌、完整性檢測是過濾後啤酒無菌的重要保證。
CFS集束式膜過濾的特點是將多隻濾芯作為一個集束,同時多隻集束組成濾芯群,以滿足不同流量的過濾要求。每個濾芯集束可單獨控製操作,如發現某一集束出現問題,係統程序自動關閉該集束,生產繼續進行,不耽誤生產。每個濾芯能獨立進行濾芯的完整性檢測,是過濾效果的重要保證。CFS集束式膜過濾能保證清洗殺菌液通過每一濾芯流速較高,清洗殺菌效果好,清洗時間短,用水節約,濾芯壽命長,運行費用低。
5.膜過濾的清洗
膜預過濾一般可采用反衝洗;終端膜過濾一般隻采用正衝洗。
膜過濾的清洗程序是:啤酒過濾完畢後首先冷水衝洗(速率為過濾的1.5~2.0倍,10min),80℃的熱水清洗(與過濾速度相同,約20min),92~95℃的高溫水循環殺菌(與過濾速度相同,20~30min),冷水冷卻(5min),用CO2將冷水壓出,進行完整性檢驗,背壓。
應注意對清洗介質的處理。清洗用水使用0.65μm的膜預過濾和0.2μm的終端膜過濾;堿液較多采用0.65μm膜過濾;氣體使用0.3μm的膜預過濾和0.01μm的終端膜過濾;蒸氣用1μm的濾芯進行過濾處理。
6.啤酒膜過濾存在的問題
(1)濃差極化被濾液透過膜時,溶質會在膜的進入麵上發生溶質積累,使膜麵上的溶質濃度高於被濾液中的溶質濃度,這種現象稱為濃差極化。減輕濃差極化的措施是降低啤酒中的蛋白質、α-葡聚糖、β-葡聚糖含量,提高啤酒可濾性;在錯流膜過濾時通過未濾酒的流入呈脈衝流動或呈螺旋湍流流體,濾後的反向衝洗,減輕濃差極化。
(2)膜的汙染是被濾液中的微粒、膠體粒子或溶質分子與膜發生物質、化學的相互作用,或因濃差極化使膜麵上的溶質濃度超過其溶解度,而引起膜麵上特別是膜孔內的沉積、吸附,造成膜孔變小或堵塞,使膜發生不可逆的透過量與分離特征變化現象,特別是由α-葡聚糖、β-葡聚糖引起膜的垢層,通常的清洗難以除去。減輕膜汙染的措施是減輕膜發生濃差極化;選擇與被濾酒物質帶相同電荷的親水性不對稱膜;采用合適的清洗劑,定期采用帶酶的清洗劑清洗。