啤酒过滤技术

过滤机烛芯
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1—不锈钢螺旋线 2—精确控制的开口 3—高强度的支撑 4—无堵塞设计 5—清洗彻底
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烛式硅藻土过滤 机主体（剖视图）
1－过滤机罐体 2－悬立的烛芯 3－固定烛芯板 4－过滤机机盖 5－未滤液进口 6－滤液出口 7－废硅藻土混浊物排出口 8－排气管道
水平圆盘式硅藻土过滤机
• 水平圆盘式硅藻土过滤机又称叶片过滤机。在 过滤机中，有一根空心轴，多片圆盘（过滤单 元）固定在空心轴上，利用圆盘进行过滤。 • 从水平圆盘式硅藻土过滤机的剖视图中，可清 楚地看到其中的过滤圆盘，而水平过滤圆盘的 构造也是多种多样。 • 在水平圆盘式硅藻土过滤机中，过滤支撑材料 是由铬镍钢材料编织的过滤圆盘，金属筛网的 孔径为50～80μm。这种过滤机，仅在水平圆盘 的上表面固定有一层金属筛网。
取下湿重的纸板
清洗板框
清洗纸板
烛式硅藻土过滤机
• 过滤机烛芯是过滤材料，在烛芯上预涂 过滤介质 —— 硅藻土。为进行过滤，将 螺旋线沿径向围着烛芯缠绕，丝间距为 50～80μm。细长过滤烛芯长达2m以上。 由于在过滤机里安装了近700根烛芯，所 以形成的过滤面积非常大，过滤效率非 常高，而且烛芯上没有活动部件。
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水平圆盘的构造
滤层的形成及 滤液的流向
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• 1—滤层形成
2—未滤液进
3—滤液流出
硅藻土的预涂
1－过滤支撑材料 2－第一预涂层 3－第二预涂层
4－连续补料层
第一预涂层
• 在0.2～0.3MPa的压力下，将脱氧水或已滤 酒与一定数量的粗土混合，以循环的方式 进行预涂，由此形成压力稳定的基础预涂 层。第一次预涂非常关键，它虽不起过滤 作用，但它起着支撑的作用。 • 这次预涂层粗硅藻土用量为0.7～0.8kg/m２， 大约为整个预涂量的70％左右。
板框式硅藻土过滤机
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1－过滤单元 2－滤框 3－过滤纸板 4－支撑板
板框式硅藻土过滤机的工作方式
1－挂有滤板的支撑板 2－滤框 3－未滤液入口 4－已滤液出口 5－硅藻土涂层
过滤纸板的安装
准备安装
检查纸板
折叠纸板
放入纸板
湿润纸板
过滤纸板的拆卸
从两侧轻拆纸板
将纸板移至另一侧
使纸板与板框完全脱离
第二预涂层
• 第二次预涂层的作用是使最先滤出的酒液清亮。 这次预涂仍然用脱氧水或已滤酒和过滤介质， 硅藻土较细，有过滤活性。这样既能截留混浊 物质，又能防止过滤机堵塞。预涂层要均匀分 布，否则会导致啤酒液流速不稳定，甚至产生 混浊。 • 总预涂用土量为 0.8 ～ 1kg/m ２ 左右，预涂层厚 2～3mm。预涂过程大约需15～20min。
过滤助剂——硅藻土
• 硅藻土是近代啤酒工业用得最广泛的一 种助滤剂，这是一种由藻类硅质细胞组 成的沉积岩矿，经矿石粉碎、高温煅烧 和风选、分级后，制成的一种多孔、质 轻的助滤剂，其主要成分为二氧化硅、 三氧化二铝。
不同材 料膜的 放大图
1 －纤维素 酯 膜 2－聚乙烯二氟 化物膜 膜 膜 3 －聚磺酰 4－聚磺酰
一般过滤（表面堆积）技术（左）与错流 过滤技术（右）的区别
压力
压力
错流过滤中液体流动形式
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1—膜 2—层流 3—湍流
错流过滤的液体循环
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1—未滤液 2—滤出液 3—过滤膜 4—浓缩液
卷绕膜柱的纵切面图
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1－未滤液 2－澄清液 3－支撑材料 4－膜
卷绕膜柱横切面
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过滤原理
• 啤酒过滤是利用过滤介质，将啤酒内悬浮的微小 颗粒从酒液内分离除去，使啤酒清澈透明、不含 悬浮物的一个物理过程。 • 啤酒过滤时，混浊的啤酒借助过滤介质截留固体 物而变清。过滤的动力是过滤机进口和出口的压 差。啤酒穿过过滤介质的压力是在不断变化的， 并且随着过滤介质孔隙度的变化而变化。 • 进口处的压力总高于出口处的压力。压差越大， 表明过滤机的阻力越大。此阻力阻止过滤进程， 特别是在过滤结束时，压差上升相当快。 • 啤酒过滤时，过滤速度与压差和过滤面积成正比， 与流体粘度和过滤介质厚度成反比。
硅藻 土过 滤机 操作 要点
终产品质量100%
锥型罐/后贮罐
→ 达到最终发酵度→碘检正常 → 原浓和感官品评合格 → 最佳酵母量：0.6×106个/ml → 氧气含量接近0 mg/L → 水中→无氧气 → 浊度＜1.5 EBC → 颗粒＞1μm 优化过滤能力
添加： 过滤前/后顶水 O2＜0.05mg/L 注意原浓
过滤分离的三种效应
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3－吸附效应
1－筛分或表面效应 2－深度效应
过滤材料的种类
• 1. 金属过滤筛或纺织物：有不同种类的金属筛、 裂缝筛或平行安装于烛式硅藻土过滤机上的异型 金属丝和金属或纺织编织物。 • 2. 过滤板：过滤板可用纤维、棉花、硅藻土、珍 珠岩、玻璃纤维和其它材料制成。过滤板的种类 很多，可满足不同过滤精度的需求，直至无菌过 滤。 • 3. 膜材料：膜过滤的应用越来越多。制造膜的材 料很多，如聚氨酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、 聚碳酸酯、醋酸纤维及其它材料。膜很薄 （0.02～1μm）。
啤酒过滤技术 The Technology of Beer Filtration
啤酒过滤流程
硅藻土过滤机 发酵罐
纸板精滤机
发酵罐
清酒罐
灌装机
杀菌机
啤酒过滤的目标
• 去除混浊物质，如蛋白质、蛋白质—单宁复合物、 多酚、β-葡聚糖及一些糊状物质； • 去除微生物，如培养酵母、野生酵母、细菌等； • 隔绝氧气；消除铁、钙和铝离子的影响； • 减小机械效应对啤酒的影响（容易导致胶状物的 生成）； • 满足产品纯净度的要求，如无残余的清洗剂和灭 菌剂等； • 确保产品的原麦汁浓度合格； • 保持啤酒的泡沫性能和苦味值； • 提高啤酒的感观质量，增强清亮度。
空运行 顶水酒尾罐
其它处理的可能
过滤啤酒的质量 → 原浓和感官品评合格 → 浊度＜1.0 EBC → 酵母量：0～2个/200 ml → 无菌 → O2≤0 .05 mg/L
压差上升正常
△P
时间 P终
P0
过滤涂层
过滤流加
排空过滤机时滤层遭到破坏
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1— 第一次预涂 3—过滤机内壁
2— 第二次预涂
• 以国内某啤酒厂生产瓶装纯生啤酒为例， 产量为17吨/小时，过滤设备的配置如下： • A. 二个预过滤器：每个过滤器装36根 84cm高的深层过滤芯。孔径为0.7μm，材 质为聚丙稀。 • B. 二个终过滤器：每个过滤器装 24 根 84cm 高的膜过滤芯。孔径为 0.45μm ，材 质为改造聚砜。
啤酒过滤理论
• 经过发酵或后处理的成熟啤酒，其残余酵母和 蛋白质凝固物等沉积于贮酒罐底部，少量仍悬 浮于酒液中，这些物质在以后的贮存期间会从 啤酒中析出，导致啤酒混浊。所以，必须经过 过滤工序，将其除去。 • 啤酒过滤是一种物理分离过程，它关系着啤酒 的外观和口感以及生物、非生物稳定性等。 • 通过过滤后，啤酒外观清亮透明，富有光泽， 使其更富有吸引力；同时，可赋予啤酒以良好 的生物与非生物稳定性，使其至少在保质期内 不出现外观的变化，从而保证了啤酒外观质量 的完美。
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（1、2、3放大 1000 倍，4放大 10000倍）
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珍珠岩
• 珍珠岩是一种由火山爆发出的火山灰作 用形成的非晶形矿物岩，为熔融的钾、 钠、铝硅酸盐，具有很强的化学惰性。 珍珠岩矿经粉碎、煅烧及分选后制成的 珍珠岩具有同硅藻土十分相似的性质， 但又与硅藻土有许多不同之外，这些颗 粒形态比较规则，为三叶形。
纸板过滤机
纸板式过滤机的操作工序
1. 安装纸板。 2. 小心压水经过滤板，驱逐空气。 3. 用80～90℃热水杀菌20分或用蒸汽灭菌，杀菌后， 冷却至与酒同温，方可滤酒。 4. 过滤过程中阻力不断增大，当过滤完毕时，过滤 压差应不超过0.13MPa。 5. 过滤啤酒时，要适当施以反压，以防二氧化碳在 板内膨胀，破坏纸板的强度。 6. 滤酒完毕，用50～60℃水反冲洗，如采用硅藻土 预涂，则先开机，排废土后再关机进行清洗。 7. 纸板经80～90℃热水杀菌15～25分钟后，可重复 使用。
放大1000倍的过滤助剂
硅藻土（放大1000倍）
珍珠岩（放大1000倍）
啤酒过滤的主要方式
1. 棉饼过滤机； 2. 硅藻土过滤机； 3. 纸板过滤机； 4. 双流过滤机； 5. 错流过滤机（代替硅藻土过滤机）； 6. 无菌过滤机（纯生啤酒的过滤）。
板框式硅藻土过滤机
• 板框式硅藻土过滤机的结构： • 它由机架及交替悬挂其上的滤框和滤板 组成，材料多为不锈钢。 • 在滤板的两边悬挂着支撑板，滤框和滤 板之间彼此密封。 • 支撑板由纤维和缩合树脂制成。
无菌过滤
除菌过滤
减菌过滤 色素 细菌 内毒素 病毒 胶体
细过滤 澄清过滤
细混浊物 活性炭颗粒 细颗粒 酵母细胞 血红细胞
孢子 硅藻土/珍珠岩 糖浆 天然混浊 沙粒 汁 100μm 10μm 1.0μm 0.1μm 0.01μm 0.001μm
粗过滤
无菌过滤组件
过滤模块
组件过滤机剖视图
纯生啤酒过滤器的配置
水平圆盘式硅藻土 过滤机（内部结构）
1－带视镜的罐体 2－清液流出空心轴 3－过滤单元 4－间隔环 5－小支脚架 6－压紧装置 7－剩余残液的过滤圆盘式 8－下部入口 9－带分配器的上部进口1 0－清液主出口 11－残清液出口 12－排气口 13－液压装置 14－液压系统电动机 15－轴密封 16－轴环清洗刷/排放口 17－废硅藻土排出套管 18－废硅藻土排出装置 19－喷洗装置
连续补料，过滤开始
• 预涂结束后，过滤开始，要不断添加过滤介质，更 新滤层，以保持滤层的通透性，使流量恒定。必须 保证流量的恒定，因为液体的压力和液流的不均匀 会使筛面或烛面上的“过滤桥”被破坏，滤出的酒 就又会变混浊，因此一定要避免这种情况。流量均 匀与否取决于过滤机进口和出口的压差。 • 正常情况下，压差上升应缓慢且连续，直至板框硅 藻土过滤机压差为 0.2 ～ 0.5MPa ，叶片硅藻土过滤 机压差为0.3～0.5MPa时，过滤应结束。 • 正常情况下，过滤压差上升速度为0.02～0.03MPa/h。 连续补料时多用两种硅藻土， 2/3 中土和 1/3 细土混 合使用。 • 连续补料时的硅藻土用量为： 0.08 ～ 0.14kg/hl 啤酒。
循环（检测硅藻土 的铁、铝、钙）
预涂 1 粗土 2 过滤机混合
过滤运行 啤酒/顶水的分离
→ 流量 → 压力 → 浊度 →氧 → 原浓
硅藻土过滤机 操作要点
压力应高于CO2最低含量 要求的0.08～0.1 MPa 调节用水要求同顶水
过滤品种转换
→ 系统的特定负荷3.5～10 hl/m2/h → 根据过滤性能硅藻土50～150 g/hl → 压差ΔP 0.02～0.05 MPa → 硅胶20～100 g/hl → 流速恒定 过滤结束对过滤机的要求： · 内部充满泥桨 · 达到设定压力 · 达到数量要求
预澄清 离心处理
水硬0～0.54mmol/L 氧含量＜0.05 mg/L CO2含量大约5 mg/L 增酸调节 pH 2 ～ 3 （ 柠檬酸、磷酸）
压力调节
→ 采用变频调节泵
缓冲罐容量为每小时过滤 能力的20～30%以上
→ 流速稳定 → 无短暂冲击 → 采用CO2备压 → 特定负荷6～10hl/m2/h → 反压＞0.2～0.3MPa → 添加硅藻土800～1200g/m2 → 添加硅胶50～80 g/m2 → 珍珠岩
啤 酒 过 滤 时 各 因 素 相 互 关 系
未过滤啤酒 1．原料：水、大麦、大米 2．制麦/麦芽 3．麦汁制备 4．麦汁处理 5．酵母/酵母活化 6．主发酵 7．后发酵 过滤设备 · 过滤设备的形式 · 过滤机的能力 · 发酵罐的形状 · 发酵罐的尺寸 · 缓冲罐 · 过滤机的酒泵 · 回流阀 工作方式 · 防止对过滤层造成冲击 · 每天的计划过滤量 · 过滤期间的纠正措施 过滤助剂 · 预涂 · 定量添加 · 形成涂层 · 定量添加稳定剂
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1—滤出液通道（红色） 2—膜 3—滤出液的流动（黄色） 4—未滤液通道（白色） 5—滤液出口 6—外部保护层
错流过滤系统在啤酒过滤上的优势
• 1. 不必再用硅藻土过滤（因为资源受到限制， 也容易引起健康问题和环境问题）和纸板精滤； • 2. 啤酒损耗低、水耗低； • 3. 生产过程可靠性高； • 4. 可以进行全自动生产，工作效率高； • 5. 不会改变啤酒的质量； • 6. 由于采用了啤酒生产专用的过滤材质，过滤 操作非常容易控制，极大地提高了膜的使用寿 命。