啤酒过滤技术3-膜过滤

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Multimicrosystem)时,应选用R103精滤板
精滤膜滤芯配置
3)可使用下列公司的膜滤芯 • Sartorius公司的Sartofine SM558 05 05滤芯(孔
径0.7um、聚丙烯不对称膜),或SM558 05 03滤芯 (孔径1um、聚丙烯不对称膜) • Seitz公司的Seitz-PRE cartPPⅡ滤芯(孔径1um、 聚丙烯不对称膜) • Pall公司的Ultipor N66滤芯(孔径0.8um或0.65um 、尼龙66不对称膜) 注意:滤芯的卡口应合适。 ◎精滤后的酒液质量要求: 酵母数:0 细菌总数: <10/100ml 浊度: <0.3EBC
膜清洗
Satorius公司膜过滤
• 一:Poly-BSF系列纯生啤酒过滤系统

啤酒冷态无菌过滤是取代巴氏杀菌的另一种方法
,它不但保证了常温下的啤酒保质期,且保持了啤酒的
原有新鲜口味,而且口感更好。

◎ 模组化设计,安装;维护容易
◎最现代的无菌设计
◎ 预过滤可进行反向CIP
◎膜过滤可进行正向CIP
聚丙烯膜材的特点
3)聚丙烯 优点: • 耐强酸强碱的能力很强 • 耐热性很强 • 耐压性很高 缺点: • 膜孔的形状为狭缝状:在使用的过程中可
能会变形、撕裂,致使过滤性能变差。
有机合成膜的分类
1)按成膜材料的不同来分: • 聚丙烯膜、尼龙66膜、聚砜膜等等。 2)按膜的形态结构的不同来分: • 对称膜过滤
2020/9/26
膜过滤发展史
◎1907年,德国人Bechhold发表第一篇关于微孔膜 性质的论文。
◎1925年,世界上第一个膜过滤公司成立:德国 Sartorius公司。
◎1963年,美国四家公司首先用微孔膜进行啤酒低 温过滤。
膜过滤的类型
1、按分离过程的不同来分类: • 微滤(MF) • 超滤(UF) • 反渗透过滤(ROF) • 渗析过滤(DF) • 电渗析过滤(EDF) • 气体分离过滤(GPF) • 渗透气体过滤(PVF) • 液膜过滤(LF)
• 常规完整性检验项目:保压试验和泡点试验。 • 保压试验(压力衰减试验):当用水或其它液体润湿膜
面后,由于液体的表面张力作用,液体会充满滤孔,这 时如果在膜的上游(进入面)充入一定压力的气体(空 气或氮气),少量气体就会在液体中溶解、并随液体扩 散到膜的下游(出口面),这样进气压力就会衰减。如 果膜滤元件完好,则压力衰减值只能在一定的允许范围 内,否则说明膜过滤功能元件已破坏。 • 泡点试验:如果在保压试验中逐渐加大进口压力时,当 出现扩散流猛增、压力出现起始急剧衰减,若此时的进 口压力低于“膜的起泡点压力”,则说明膜过滤元件已 破坏。
• 水平拉伸强度:膜单位面积上所能承受的 水平方向的最高拉力。
• 耐温性。 • 耐酸碱性(适宜pH值范围) • 疏水性或亲水性 • 纯水透过能力(hl/h/m2),耐氯能力、厚
度、可萃取率、含水量、毒性、截留率…
膜过滤功能元件的完整性检验
• 要求:既能进行实验室个体过滤元件的完整性检验,又 能进行在线集束过滤单元的完整性检验。
膜过滤的分类
3、按被滤液和滤清液在膜面两侧上的流动方 向的不同来分:
• 静态膜过滤(又称死端式膜过滤或传统膜 过滤)
• 错流膜过滤(又称动态膜过滤或切线膜过 滤)
死端式膜过滤
• 是指被滤液的流动方向和滤清液的流动方 向都与膜面呈垂直方向的过滤方式。
• 随着过滤的进行,膜孔的表面和膜滤孔的 纳污空间会很快被填塞和覆盖,过滤速度 会越来越慢直至停止。
• 碱液:建议
用0.65um终端膜滤芯来滤碱液。
• CO2(或N2)和压缩空气:建议 用“0.3um膜预滤+0.01um膜终滤”来过滤。
无菌CO2、无菌空气的质量要求:细菌总数: ≤3个/10min
菌数: 0个/10min
酵母
菌数: 0个/10min
厌氧
• 蒸汽:建议
用1um的烧结金属微孔膜 进行终滤。若用热水 ,则无需膜滤。
好 可确保每个滤芯的过滤面积的100%利用 易对每个集束或每个滤芯进行在线完整性的检验
无菌膜过滤的过滤能力要求
• 如果无菌膜过滤之后直接进行灌装,则要 注意过滤能力和灌装能力的匹配:
• 对于瓶装灌酒机来讲:膜过滤能力至少应 为灌装能力的1.3倍。
• 对于桶装机来说:膜过滤能力至少应为灌 装能力的2倍。
• 如果膜过滤能力达不到以上要求,则在灌 装机启动时会损坏膜。
膜过滤系统的非酒介质过滤
• 清洗用水:建议
膜预滤系统:用0.65um终端膜滤芯来滤水。
膜终滤系统:用0.2um终端膜滤芯来滤水。
◎ 无菌水的质量要求:细菌总数: ≤ 10个/100ml
酵母菌数: 0个/100ml
厌氧菌数: 0个/100ml
纯生啤酒精滤配置
• 二、精滤配置:方法有多种 A: PVPP滤机-纸板过滤-清酒罐-膜预滤 B: PVPP滤机-颗粒捕捉器-清酒罐-膜预滤 C: PVPP-颗粒捕捉器-清酒罐-MMS200精滤(德国
Handtmann公司) • 说明: 1)若使用纸板,应选用精滤纸板, 如: Seitz-ES50ABF或80ABF 2)若使用颗粒捕捉器,应选用孔径为2-3um的膜 3)在使用MMS200滤机(多微孔系统滤机
多时的压力来计算最小孔径;最大孔径和最小 孔径的平均值,即为平均孔径。 • 孔径分布情况:膜中各一定大小的孔的容积占 整个孔容积的百分比。孔径分布越均匀,过滤 技术越有保障。微孔膜的孔径分布很均匀,如 :平均孔径为0.45um的膜,其波动范围仅为 ±0.02um
有机膜的性能参数
• 垂直耐压强度:膜单位面积上所能承受的 垂直最高压力,即:膜允许使用的最高压 力。
• 例如:酒机的灌装速度为36000瓶/小时,每瓶的容积为 640ml。 因此:36000X0.64=23吨/小时,此为灌酒机的正常灌装 速度。 酒缸对供酒的要求:必须大于灌酒机正常灌装速度的 15%, 酒泵的实际流速为:23X1.15=26吨/小时。 膜过滤又必须大于酒泵的实际能力15%:26 X 1.15=30 吨/小时
• 错流过滤的结果是:得到滤清液和被截留 的浓缩物。
有机滤膜的性能参数
• 起泡点压力:在泡压法试验中,当膜面上出现 第一个气泡时所对应的压力。
• 孔隙率:越高,则过滤速度越快。微孔膜的孔 隙率很高,达80%。
• 最大孔径:利用起泡点压力而计算出。 • 平均孔径:在泡压法试验中,利用气泡出现最
◎ 生产全过程全自动操作
◎全自动完整性测试系统
◎连续的在线控制
◎屏幕可直观观测到生产过程
• 二:过滤流速的计算
• 纯生啤酒膜过滤系统的流速常规的算法是按每根过滤芯 最小的过滤量来计算。如:Sartocool-PS每根40“高的过 滤芯的流速为0.9-1.2吨/小时,因此应该按照0.9吨/小时 来计算。
聚四氟乙烯…。用于啤酒过滤的主要是前三种。 • 1)聚砜 聚砜类膜材有:双酚A型聚砜(PSF)、聚芳醚砜(PES
)、酚酞型聚醚砜(PES-C)、 酚酞型聚醚酮(PEK-C)、聚醚醚酮(PEEK)。 • 尤其是经磺化处理的磺化聚砜膜,膜表面带正电荷
,在啤酒过滤时,带正电荷的大分子蛋白质在被截 留的同时,不会堵塞膜孔,有利于膜的清洗。
聚砜类膜材的优点和缺点
优点: • 优越的抗蠕变性能 • 耐高温(≤135℃) • 良好的耐强酸、耐强碱能力 • 较强的抗氯能力(≤50ppm) 缺点: • 耐压性不高(≤4bar) • 有疏水性(不利于清洗剂的清洗)
尼龙66的特点
2)尼龙66 优点: • 耐压性较好(≤6bar) • 良好的亲水性(有利于清洗剂的清洗) • 耐热性较好 • 耐强碱能力中等 缺点: • 不耐酸
• 不改变啤酒品质
• 非常高的耐压差能力 5 bar at 40°C
• 这种方式仅适合于被滤液中固体物质、胶 体物质及微生物等可截留物质含量很低的 膜过滤。
错流过滤
• 被滤液的流动方向与膜面相切,滤清液的 流动方向与膜面垂直的过滤方式。
• 由于被滤液的流动方向与膜面相切,所以 膜面上暂时性的覆盖物会被不断流入的液 体所带走,这样膜滤孔就会恢复其过滤功 能,因此过滤效率较高。
微滤、超滤和反渗透过滤是工业最为成熟的膜过 滤技术 ; 啤酒膜过滤主要使用微滤和超滤技术,尤其是微 滤技术。
微滤
• 微滤使用的膜孔径:一般在0.02-10um之间 • 过滤推动力(压差):1-2bar • 具有膜孔不易堵塞的优点
超滤
• 超滤膜孔径:一般在2nm-1um之间(截留分 子量5×102-5×105 )
• 超滤介于纳滤和微滤之间 • 超滤和微滤之间无绝对分离界限
超滤设备图
反渗透膜过滤图
纳滤图
膜过滤的分类
2、按成膜材料的不同来分: • 有机合成膜 • 陶膜 • 天然膜 在啤酒厂运用的膜主要是有机合成膜和陶膜
,尤其是有机合成膜使用最多。
有机合成膜的特性
1、膜材特性 • 制作有机膜的材料很多:尼龙66、聚丙烯、聚砜、
• 滤芯的数量至少为:30÷0.9=34根

否则将影响灌酒机的正常灌装。
• 三:过滤系统示意图
• 四:过滤系统过滤芯的配置
• 预过滤:
0.65 µm
预过滤系统截留酵母及减少啤酒有害菌,并因而保护了终端滤
芯,深度性的过滤效果0.65um。
• 终端过滤: 0.45 µm 终端0.45um绝对膜过滤芯,是专门设计用于纯生啤酒终端过滤 的绝对膜过滤芯,有极高的耐差压能力,耐PH值1-14,可用碱
纯生啤酒过滤设备的配置
一、粗滤 • 由带或不带离心机的硅藻土过滤系统完成。 • 硅藻土过滤对被滤酒的要求: 酵母数:<2百万/mL 粘度:<1.85mPa.s 碘值:<0.2 β -葡聚糖: <150mg/l Esser测定法的可滤性>90g
◎硅藻土过滤后的酒液质量要求: 酵母数: <5/100ml 浊度: <0.4EBC
液清洗。去除啤酒中的所有有害菌。
• CIP过滤: 1.2 µm 再生用水过滤,去除水、碱液中的杂质。保护啤酒过滤系统不 会被水中的杂质,再次堵塞。
• 气体过滤: 0.2 µm 用于啤酒过滤系统的系统背压用无菌CO2,系统完整性测试用无
菌压缩空气。
• 五:过滤芯的特点

1.
0.45um终端膜过滤芯的特点
• 可选择下列滤芯: • Pall 公司的Ultipor N66 0.45um 的滤芯
(CFS集束式全自动终滤系统) • Seitz公司的Seitz-MEMBRA cart PS Ⅱ滤
芯(0.45um孔径、聚砜不对称膜、聚丙烯 支撑网) • Sartorius公司的Sartocool SM530 25 06A 滤芯(0.45um孔径、聚砜不对称膜、聚丙 烯支撑网)
前主要使用的是“对称致密膜”。此类膜 易堵塞,过滤速度慢。 • 非对称膜:它由一层很薄的多孔致密皮层 和一层相对较厚的多孔支撑层所组成。此 类膜不易堵塞,过滤速度快。在啤酒过滤 中此类膜使用最多。
有机膜的分类
3)按滤膜在滤芯中的形状不同来分: • 中空纤维膜(或称“毛细管膜”) • 管状膜(多为褶皱形状) • 螺旋卷式膜
无菌膜过滤的配置
• 三、无菌膜过滤 • 在精滤和无菌膜过滤之间应安装一个缓冲
罐。目的:可保障啤酒均匀无菌膜过滤和 均匀灌酒;也便于啤酒品种的更换。但啤 酒在缓冲罐中的滞留时间不应超过约3小时 ,否则会在滞留过程中形成新聚合物,对 膜的无菌过滤不利。 • 选用孔径为0.45um的膜滤芯。
无菌膜滤芯的选择
• 特别为啤酒过滤开发的
• 100%截留啤酒有害菌 : LRV > 107 / cm2
• 不改变啤酒品质
• 很高的化学/抗热性
pH1-14
• 可进行完整性测试
• 很低的蛋白质吸附和很高的流速

=> 最适合纯生啤酒的膜过滤芯
• • • • • • • • • •
• 2.
0.65um预过滤芯的特性
• 截留啤酒中颗粒物质,及酵母菌等,截留效果 好,截留率高
滤芯结构
1、组成: • 固定芯筒、固定网 • 膜(过滤层、保护层) • O形密封圈 • 卡口(2个或3个) • S端子 2、长度 10英寸(25cm)、20英寸、30英寸和40英寸
每个滤芯的膜构成
滤芯的安装方式
• 安装方式: 直立式安装 悬挂式安装 • 悬挂式安装的优点: 膜滤机中空气可彻底排出 清洗杀菌无死角,尤其对于方向清洗来说效果很
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