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啤酒厂分离过滤技术与设备的发展

返回列表 来源:联达 浏览:- 发布日期:2016-04-28 11:20:00【

琥珀色晶莹剔透和极为细腻奶油似的细微泡沫是啤酒外观品质所必不可少的特性,当今世界市场的啤酒除了极少部分以外,几乎全是采用过滤的方法确保其带光泽的某种透明度和稳定性的。近年来,随着啤酒流通范围的不断扩大,消费形态的多样化以及消费者对新鲜度和生化含量需求的提高,市场对啤酒的混浊稳定性和香味稳定性的要求也越来越严格。为此可以说,过滤工艺对啤酒质量保证作用的重要性就越来越大。目前啤酒过滤的主流是硅藻土过滤,随着过滤机及其辅助设备的发展和运转技术的不断提高,已经能够达到过滤精度高、经济性优异的固液分离效果。

啤酒过滤过程用的装置

通常啤酒过滤过程并不是一次处理完成,而是连续使用数个装置的多级处理方法。现在主要使用的装置有离心分离机、硅藻土过滤机和深度薄膜隔板等支架过滤机等三大设备。重要的是在达到上述过滤目的的同时,必须尽量控制外来空气(溶解氧)的混入以及避免啤酒香味成分和起泡成分的损失,外来空气是啤酒质量下降的原因。

离心分离机。想用离心分离机完全除去上述固体成分是困难的。现介绍三种完全除去固体成分常用的方法:第一种用于下面发酵(深层发酵)啤酒的,在用硅藻土过滤的前一阶段中,尽可能多地除去固形成分后,采用长时间的硅藻土过滤,以减少硅藻土使用量。第二种是德国等采用酵母上面发酵(浅层发酵)啤酒,在啤酒成熟和冷却后再去除酵母。第三种是小规模啤酒用的方法,在啤酒成熟后进行最终澄清化处理。

硅藻土过滤机。硅藻土过滤机是使用硅藻土等作为过滤助剂的过滤机,用于啤酒过滤时,在过滤支持体上先用过滤助剂进行顶涂形成滤层,并作为整体给料,一边添加过滤助剂一边进行过滤的堆积形过滤装置。常用的硅藻土过滤机因过滤机的结构和支持体不同有蜡烛(烛光)型、水平薄板型、垂直薄板型和平板及框架型等多种类型。现在大规模啤酒厂已经以硅藻土过滤机作为过滤工序中必备的机械装置。尽管硅藻土过滤机存在硅藻土等助滤剂用后处理难的问题,但现在已经成为全世界啤酒过滤的主流机械。理由是过滤能力大。主要是由于过滤流动差压比较大;运转费用低廉,可以自动化;啤酒的味和性状不发生变化;过滤对象物的范围广,可按原液要求选择相适应的助滤剂;由于过滤助剂形成滤层,因此支持体部分可以再生后再利用。

深度薄膜隔板支架型过滤机。深度薄膜隔板支架型过滤机是设置在硅藻土过滤机的后段,用来收集补齐从硅藻土过滤机取除下来的助滤剂和酵母等。硅藻土过滤机流量变动和压差变动弱,替换循环和过滤(机)时,当产生压力急剧变动后,出口处的浊度升高,助滤剂和酵母等从二侧流出。因此,在硅藻土过滤机的二侧需要配置对流量变动和压力变动适应性大的过滤机。以前使用的是装着板片的板框式过滤机,但在拆卸时又重又大的板片和板框机架需要耗费很大的劳力,因此现在已普遍使用圆筒状和圆盘件形状的深度隔膜平板型支架的过滤装置了。这种过滤机的过滤机械主要有机械筛的作用———利用筛的结构直接去除沉滓和过滤的吸附作用———在界面动电位基础上的吸附等,由于各种材质和结构上的不同过滤能力也各不相同。许多过滤机公司分别在市场上推出各种不同型号的深度薄膜隔板支架型过滤装备。由于在不影响啤酒香味和品质以及能够充分去除全部固体成分等三方面的综合性能和运转费用上都已获得啤酒厂的确认,因此十分流行,被工厂广为使用。

啤酒过滤设备的发展方向

现在啤酒厂广为利用的硅藻土过滤机因其价格低廉、运转费用合适以及可以大量处理,所以今后将在很长一段时间内仍然是啤酒过滤机械装置的主流。对于现代化大啤酒厂而言,不仅过滤机本体,就是包括各种周边配套用的辅助设施等过滤系统的全部机械装置实现高度自动化也将是今后发展的重要趋向。

硅藻土过滤机存在问题的是过滤助剂的消耗和废弃滤渣浆料的处理,作为对策是应用啤酒过滤性改善及采用高性能离心分离机的前处理。取得较长使用周期的过滤和减少过滤助剂使用量的新方法。至于废弃滤渣泥浆料可通过加热处理和碱处理来实现硅藻土助滤剂的再利用以及开拓土壤改良剂和建筑材料等其他方面应用新途径与综合利用方案。目前为了与硅藻土过滤机的改良相适应,人们正在开展对可以取代硅藻土过滤的新方法的研究,对于过滤助剂再生技术的研究及不用助剂的过滤方法的研究都是今后研究和发展的重要方向。下面介绍几种有关过滤的最新设备。

最新的蜡烛(烛光)(candle)型硅藻土过滤机。由khs公司、seitgschenk公司开发生产的蜡烛型硅藻土过滤机部件间的间隙小,只有30μm(比通常的硅藻土过滤机50~70μm小)。这种新型过滤机的硅藻土预涂层不需要熔化助剂的烧制品,采用中等助剂一次预涂即可,既缩短了预涂助剂的时间,又减少助剂用量。同时还通过应用新的洗涤系统,使得洗涤容易,也洗得干净,还节约了洗涤水的用量。过滤时整体加料0.8kg/kl时,可以过滤长达20小时,最大硅藻土添加量为9kg/m2。

过滤助剂再生使用技术。硅藻土湿式再生法是德国的henningerbrauag(海宁格勃拉ag)公司新开发的一种方法:将用过的硅藻土在4%~5%的氢氧化钠溶液中在80℃边搅拌边加热约1小时后,用真空带式过滤机进行水洗、酸洗和脱水等处理。投入使用时补加10%~20%的新硅藻土即可顺利地过滤,反复再生使用五次仍能利用。

硅藻土加热再生法:这是tremom's(特兰蒙尼斯)开发的新再生方法,用后的硅藻土先用热风干燥机连续干燥到含水分25%,然后把干燥的硅藻土投入700℃~780℃高温的混合搅拌机中灼烧,并用高温气体旋风分离机分离和冷却到50℃,即可送到啤酒厂使用。此法的输送费用、水处理费用及干燥和灼烧的能源费用等加在一起的生产成本费用甚高,但再高也可以再生利用约50%的硅藻土,余下的另一半可综合利用于其他方面。用35%~50%的再生硅藻土与硅藻土新品一起并用的结果为:与全部新硅藻土过滤相比,在助剂用量、过滤差压上升、出口混浊度、除菌能力和啤酒香味等指标上完全一样。

rfm法:将纤维长度不同的纤维素、聚乙烯纤维和陶瓷粉末的混合物作为再生过滤助剂使用。利用卧式薄片过滤机作30~40毫米厚度的预涂层以后,即可过滤。过滤以后的再生回收利用方法为:在80℃的热水、80℃、1%氢氧化钠溶液、热水、1%磷酸和冷水中先后洗涤回收以后再生,然后再次用混合搅拌机充分混合,可以立即再次预涂使用。

离心分离机+再生纤维素法:westfalia-separator(维斯特法利亚-塞帕拉托)公司开发了可以用离心分离机与特殊的可再生纤维素作为助滤剂的卧式薄片过滤机组合利用的系统(装备)。先用离心分离机除去酵母的99%,然后余下的酵母和固体成分用纤维素过滤机分离去除。也可以并用硅胶和pvpp进行稳定化处理。

f&s过滤系统:由vlbberlin(vlb别林)公司研究开发用一台过滤机进行过滤和稳定化处理的系统,用使用离心分离机和可再生过滤助滤助剂的卧式旋转薄片过滤机组合使用,用针叶树的粗纤维素和细纤维素用pvpp混合,进行一次预涂层处理。

深层砂过滤:用(eircom)粒径为150μ的锆石砂、硅砂和无烟砂作滤材的深层砂过滤系统。滤层厚度1米,过滤能力为15~30hl/m2h。每天进行一次一边逆洗进行滤材再生,一边进行过滤。由于出口啤酒浊度高,在后面需用深度薄膜隔板支架型过滤机配合利用。

不用助剂的过滤机。交叉流量隔板过滤机。这是在管状膜组件内侧流程上过滤前液作高流速的循环流动,沿着流动液体垂直的方向取得滤值的过滤方法。透过膜表面的流动液体有搅动效果,因此可以维持长时间的过滤作用,作为膜材质试用的有聚醚砜、陶瓷和聚丙烯等。考虑到同现有大规模啤酒厂过滤机的过滤面积相当的装置,需要使用相当大的膜面积,因此目前由于设备投资大,设备运转费用高,采法此新方法替代硅藻土过滤的可能性不大。

多微系统:这是多层薄板过滤机的一种。使用材质是纤维素、硅藻土、珍珠岩和烧结玻璃等,由粘结剂将这些材料粘结成厚度达25毫米的成形深度型反(逆)草笠状保持体的层积物。过滤能力为15hl/m2h,每隔90小时用氢氧化钠和酸再生处理。在一台离心分离机后面的贮留过滤液缸的前后设置两台多微过滤系统,直接用灌装机连接进行啤酒灌装。

振动式膜分离装置:波尔(pall)公司开发的vmfsystem是圆盘形的过滤槽,于水平方向进行振动,可给予过滤原液高撕断应力,与现有的交叉流动过滤相比,可以在较小的环状流速下取得很高的透过液体和高浓度倍率的过滤效果。现在以欧洲为中心的各国啤酒厂已经开始应用于从贮缸残液回收酵母分离回收啤酒成分。

啤酒过滤的发展方向

在上世纪的100年间,从啤酒过滤技术的确立到发展进步确实十分明显。今后发展和努力的方向将是如何降低运作费用(生产成本)和如何进一步降低环境的负荷,并更加推动过滤助剂用量和稳定化助剂用量的减少,以促进再生利用的更好运用。如前所述,这方面虽然已经取得了一定进展。但是如深度薄膜隔板支架型过滤机已经减少了运转费用和降低了环境负荷之后,如何使过滤机再生技术获得更加普及应用将是今后研究工作努力的方向。现在对于过滤工序的液体操纵已经完全自动化和省力化了。今后的努力方向应该是通过啤酒过滤技术的进一步开发和技术革新,实现自动化和省力化,这将可以使业界享受到由此带来的轻松操作的工作条件。