第三节 麦芽汁过滤.docx

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第三节麦芽汁过滤

 第三节　麦芽汁过滤

一、过滤的目的

  糖化结束后，应尽快地把麦汁和麦糟分开，以得到清亮和较高收得率的麦汁，避免影响半成品麦汁的色香味。

因为麦糟中含有的多酚物质，浸渍时间长，会给麦汁带来不良的苦涩味和麦皮味，麦皮中的色素浸渍时间长，会增加麦汁的色泽，微小的蛋白质颗粒，可破坏泡沫的持久性。

  麦芽汁过滤分为两个阶段：

首先对糖化醪过滤得到头号麦汁；其次对麦糟进行洗涤，用78～80℃的热水分2～3次将吸附在麦糟中的可溶性浸出物洗出，得到二滤和三滤洗涤麦汁。

二、麦汁过滤方法

（一）过滤槽法    

  过滤槽既是最古老的又是应用最普遍的一种麦汁过滤设备。

是一园柱形容器，槽底装有开孔的筛板，过滤筛板即可支撑麦糟，又可构成过滤介质，醪液的液柱高度1.5～2.0m，以此作为静压力实现过滤。

1．过滤槽法的过滤原理及影响因素 

  利用过滤槽过滤麦芽汁，与其它过滤过程相同，筛分、滤层效应和深层过滤效应综合进行，其过滤速度受以下各种因素的影响。

（1）穿过滤层的压差 

   指麦汁表面与滤板之间的压力差。

压差大，过滤的推动力大，滤速快。

（2）滤层厚度 

 滤层厚，相对过滤阻力增大，滤速降低。

它与投料量、过滤面积、麦芽粉碎的方法及粉碎度有关。

 （3）滤层的渗透性 

 麦汁渗透性与原料组成、粉碎方式、粉碎度及糖化方法有关。

渗透性小，阻力大，会影响过滤速度。

 （4）麦汁粘度 

  麦汁粘度与麦芽溶解情况、醪液浓度及糖化温度有关。

麦芽溶解不良，胚乳细胞壁的β－葡聚糖、戊聚糖分解不完全，醪液粘度大。

温度低、浓度高，粘度亦大。

如过大会造成过滤困难。

相反，浓度低，温度高，则粘度低。

 （5）过滤面积 

   相同质量的麦汁，过滤面积愈大，过滤所需时间愈短，过滤速度愈快。

反之，所需时间愈长，过滤速度愈慢。

2．过滤槽的主要结构  

（1）槽体 

  过滤槽槽身为圆柱体，其上部配有弧球形或锥形顶盖，顶盖上有可开关闸门的排气筒，槽底大多为平底或浅锥形底，平底槽分为三层，最上层为水平筛板，第二层为麦汁收集层，最外层是可通入热水保温的夹底。

过滤槽中心有一个能升降带2～4臂耕糟机的中心轴，过滤槽的材质多为不锈钢，也有铸铁或铜制作的。

（2）过滤槽有效容积 

  过滤槽有效容积为总容积的80%左右，麦糟层的厚度根据麦芽粉碎的方法不同而不同。

麦芽干法粉碎（含回潮粉碎）槽层厚度为25～40cm，麦芽湿法粉碎（含连续浸渍粉碎）糟层厚度为40～50cm。

 （3）过滤筛板 

  老式过滤筛板多用黄铜紫铜或磷青铜制成，整个筛板是由多块面积为0.7～1.0m2筛板拼装而成，筛板上面用铣床铣出长方形筛孔，筛孔上部宽度为0.7mm，下部孔宽为3～4mm，上下孔之间形成梯形，以减少阻力，这对防止筛板堵塞十分有利。

筛板开孔率在6%～8%之间。

新型筛板为不锈钢板制作，开孔率在10%～15%。

 （4）筛板与槽底的间距 

  筛板与槽底的间距一般控制在8～15mm，筛板由支脚支撑，由于间距小，在麦汁通过调节阀排出时形成抽吸力，对过滤有力。

  新型过滤槽对上述问题进行了改进，增大了筛底间距，筛板与槽底的间距增加到12～20mm，还在收集层底部安装了喷嘴和排污阀，以便及时清洗排除沉淀物。

 （5）麦汁收集管 

  平底过滤槽在麦汁收集层每1.25～1.5m2均匀设置一根收集麦汁管，使其既不重叠，又无死角。

滤管的内径为25～45mm，其自由流通截面积为5～15cm2，为了使收集层保持液位，防止从麦汁出口阀及麦汁管吸进空气，产生气室，堵塞滤扳，在出口阀上装有鹅颈弯管，鹅颈管出口必须高于筛板2～5cm，这样可以避免产生吸力，而吸入空气。

   目前使用的新型过滤槽，其结构如图3-3-1所示。

直径可达12m以上，筛板面积50～110m2。

新型过滤槽比传统过滤槽作了较大改进，根据槽的直径，在槽底下面安装1～4根同心环管，麦汁滤管就近与环管连接，使麦汁滤管长度基本一致，这样在排除麦汁时，管内产生的摩擦阻力就基本相同，确保糟层各部位麦汁均匀渗出，环管麦汁首先进入平衡罐，平衡罐高于筛板并在罐顶部连接一根平衡管，以保证糟层液位。

安装平衡罐与传统滤槽鹅颈管作用是相同的，当麦汁进入平衡罐后，利用泵将麦汁抽出，这样减少了压差，加快了过滤速度。

                                图3-3-1 新型过滤槽

       1--过滤操作控制台 2--混浊麦汁回流 3--耕糟机 4--洗涤水喷嘴 5--二次蒸汽引出   

      6--糖化醪入口 9--水 8--滤清麦汁收集 9---排糟刮板 10--废水出口 11--麦槽

 （6）糖化醪输送系统 

  传统方式是将糖化醪直接从过滤槽顶盖上部导入，自由落下或由环状分配器分散落下，这种进出方式的缺点是容易造成糖化醪中各物质因相对密度不同而产生分离现象，使蛋白质等粘性物质沉积于筛板上，增加过滤阻力，而且还会增加麦汁与空气接触的机会，对麦汁质量造成影响。

 （7）耕糟装置 

  它是由变速电机、变速箱、液压升降轴、耕槽臂和耕糟刀所组成。

耕糟时转速为0.4～0.5r/min，排糟时转速为3～4r/min。

耕刀臂设有2～4个，它是由投料量决定的，耕刀臂上每隔20～30cm装有垂直于簿板的耕糟刀或波形耕刀，耕刀的最低位置距筛板l～2cm，排槽时，可通过改变耕刀的角度来实现，大型槽装有排槽臂，臂上装有可旋转角度的出糟刀，也可使用排糟铲板，固定安装在排槽臂上，排糟时落下，不用时提起。

耕糟机的高度可根据麦汁浊度自动调节，浊度高耕刀机上升，浊度降低耕刀机下降，压差升高耕刀下降，压整减小耕刀上升。

 （8）洗槽水喷洒装置 

  小型过滤槽，喷洒装置安装于耕刀机轴顶部，洗糟水承接器连接两根喷水管，水平方向开孔，利用水力反作用力旋转把水均匀地洒于麦糟层。

  中大型过滤槽在顶盖内装有内、外两圈喷水管，喷水管上均匀分布喷嘴，洗槽水由喷嘴均匀地喷洒在糟层上进行洗糟。

3．工艺操作方法及过程

（1）检查过滤板是否铺平压紧，并在进醪前，泵入78℃热水直至溢过滤板，以此预热设备并排除管、筛底的空气。

（2）将糖化终了的糖化醪泵入过滤槽，送完后开动耕糟机缓慢转动3～5r，使糖化醪在槽内均匀分布。

提升耕刀，静置l0～30min，使糖化醪沉降，形成过滤层。

亦可不经静止，直接回流。

糟层厚度为350mm左右，湿法粉碎麦糟厚可达400～600mm。

 （3）开始过滤，首先打开12个麦汁排出阀，然后迅速关闭，重复进行数次，将滤板下面的泥状沉淀物排出。

然后打开全部麦汁排出阀，但要小开，控制流速，以防槽层抽缩压紧，造成过滤困难。

开始流出的麦汁浑浊不清，应进行回流，通过麦汁泵泵回过滤槽，直至麦汁澄清方可进入煮沸锅。

一般为5～15min。

 （4）进行正常过滤，随着过滤的进行，糟层逐渐压紧，麦汁流速逐渐变小，此时应适当耕糟，耕糟时切忌速度过快，同时应注意调节麦汁流量，注意控制好麦汁流量，使麦汁流出量与麦汁通过麦糟的量相等。

并注意收集滤过"头号麦汁"。

一般需45～60min。

如麦芽质量较差，一滤时间约需90min左右。

 （5）待麦糟刚露出时，开动耕糟机耕糟，从下而上疏松麦糟层。

并用76～80℃热水（洗糟水）采用连续式或分2～3次洗糟，同时收集"二滤麦汁"，如开始混浊，需回流至澄清。

在洗糟时，如果麦糟板结，需进行耕糟。

洗糟时间控制在45～60min。

至残糖达到工艺规定值（如0.70P或1.0～1.50P或3.00P）过滤结束，开动耕糟机或打开麦糟排出阀排糟，再用槽内CIP进行清洗。

4．影响过滤的因素

  过滤槽法过滤速度的影响因素主要有以下几点：

（1）麦汁的粘度  

   麦汁粘度越大，过滤速度越慢。

它受糊精含量、β－葡聚糖分解的程度等因素的影响。

此外，还受头号麦汁浓度、温度和pH值等的影响。

如水温过高，易洗出粘性物质，并导致麦糟中部分淀粉溶解和糊化；水温过低，粘度上升，过滤困难，洗糟不彻底，麦汁混浊。

（2）滤层的厚度 

  糖化投料量、配比和粉碎度决定了麦糟体积、糟层厚度和糟层性质。

糟层厚度越大，过滤速度越慢；糟层厚度过薄，虽然过滤速度快，但会降低麦汁透明度。

（3）滤层的阻力 

  滤层的阻力大，过滤慢。

滤层的阻力大小取决于孔道直径的大小，孔道的长度和弯曲性、孔隙率。

滤层阻力是由糟层厚度和糟层渗透性决定的。

（4）过滤压力 

  过滤压力与滤速成正比。

过滤槽的压力差是指麦糟层上面的液位压力与筛板下的压力之差。

压差增大，虽能加快过滤，但容易压紧麦糟层，板结后流速反而降低。

应注意筛板下与槽底不能抽空，过滤槽底与麦汁受皿的位差不可太大。

（二）压滤机法

1．板框式压滤机

  板框式压滤机可分传统和新型两种形式。

传统压滤机用人工装卸滤布，每次滤布要卸下清洗干净。

新型压滤机实现了自动控制，其中包括：

压力自控、麦汁流速调节、洗糟水温自控、麦汁质量的测定。

蝶形控制阀替代麦汁调节阀，自动机械拉开滤框。

喷洗滤布，自动压紧。

（1）设备结构  

   板框式过滤机是由板框、滤布、滤扳、顶板、支架、压紧螺杆或液压系统组成，其中板框、滤板、滤布组成过滤元件。

（2）工作原理 

   板框式麦汁压滤是以泵送醪液产生的压力作为过滤动力，以过滤布作为过滤介质、谷皮为助滤剂的垂直过滤方法。

（3）操作过程

 ①传统压滤机工艺操作过程 

  压入热水 装好滤机后从底部泵入78～80℃热水，预热设备、排除空气并检查滤机是否密封，半小时后排掉。

  进醪 醪液在泵送前要充分搅拌，泵送时以1.5～2m/s流速泵入压滤机，进入各滤框。

利用一蝶阀控制，视镜可看到醪液的流量，并用液体流量计调节机内压力上升，同时排出机中的空气。

压力通常为0.03～0.05MPa，泵送时间约20～30min。

  头号麦汁 进醪的同时开启麦汁排出阀，使头号麦汁排除与醪液泵入同时进行，在滤饼未形成前，头号麦汁浑浊，应回流至糖化锅。

30min左右，头号麦汁全部排出进入煮沸锅，关闭过滤阀，并由流量计定量。

  洗糟 头号麦汁排尽后，立即泵入75～80℃洗糟热水，洗糟水应与麦汁相反的方向穿过滤布，流经板框中的麦糟层，将残留麦汁洗出，洗糟压力应小于0.08～0.1MPa，残糖洗至规定要求。

洗糟结束，可利用蒸汽或压缩空气将洗糟残水顶出以提高收得率。

  排糟 洗糟残水流完后拆开滤机，卸下麦糟，通过绞龙输送出去。

  洗涤 滤布用高压水冲洗，再自动压紧，聚丙烯滤布每周只需洗涤一次，以1.5%～2%氢氧化钠加磷酸盐（150g/hl）配成洗涤液；加热70～80℃对整个压滤机回流泵送3～4h，以空气顶出洗液，自动打开压滤机，喷尽沉淀物和碱性溶液，备下次操作。

  ②新型压滤机的工艺操作过程（如图3-3-2）与传统压滤机的过滤过程基本相似，其工艺操作过程如下：

                                图3-3-2 新型板框压滤机工艺操作过程  

   进料 麦醪从压滤机的上部通道泵入，进入各层压滤机板框，并利用一蝶形控制阀，使装料均匀，注意从视镜观察麦醪的流量，并用接触液体压力计阻止机内压力的上升。

  头号麦汁的流出 麦汁在麦醪泵的压迫下穿过滤布而流出，经由沟纹板下方的出口管道直接流入麦汁预贮槽或麦汁煮沸锅内，麦汁流量用诱导流量计测定，麦糟则被滤布隔留在板框内。

  头号麦汁的移位 当麦醪泵完后，麦醪流经的管道也清洗完毕，洗糟水则由沟纹板压入，将头号麦汁移出，此时麦糟在板框内被水浸渍而呈悬浮状。

  洗槽 洗糟水的流量和温度均为自动控制，洗糟结束，回收全部浸出物，并利用接触液体压力计阻止在洗槽过程中，压滤机的压力不适当地升高。

  压力排空 在被煮沸麦汁即将满量时，停止洗槽，并用压缩空气将洗糟残水顶出（可作为下批糖化用水用），尽可能减少麦糟中的水分含量。

2．膜式压滤机（又称2001麦汁压滤机）  

  2001麦汁压滤机是国外20世纪90年代推出的新型麦汁压滤机。

（1）设备结构 2001麦汁压滤机是由前后交替的膜滤框槽和聚丙烯格板组成，如图3-3-3所示。

滤板两侧装有聚丙烯滤布，一台压滤机共有60个格板，格板的外型尺寸为2.0m×1.8m，每个膜滤框槽两侧覆盖着弹性塑料膜空气可膨胀，滤机前后有固定顶板和活动顶板，用液压装置夹紧。

过滤组件安装在支撑杆上，此外，设备底部装有醪液接入管、麦汁流出管，上部装有压缩空气管。

                             图3-3-3 压滤机2001型的膜滤框和格滤板 

                1-槽 2-开有槽的板 3-弹性塑料膜 4-压缩空气接口管（边缘）   

                 5-框室 6-格滤板 7-醪液进入通道 8-麦汁流出通道 9-滤布

（2）基本原理 如图3-3-4所示。

糖化醪从压滤机底部的醪液进管进入滤框内，在每对膜滤框和滤板之间有一个约4cm厚的麦槽容纳空间，从滤框两侧弹性膜通入压缩空气，利用膨胀原理来挤压糟层，完成过滤操作。

过滤结束后打开压滤机卸糟冲洗，做好下次操作的准备工作。

                                  图3-3-4 压滤机工作原理 

                   1-固定顶板 2-活动顶板 3-格滤板 4-膜滤框槽 5-支承杆  

                            6-醪液进管 7-麦汁流出管 8-压缩空气进管

（3）操作过程 

    进醪 糖化醪液以15～20kPa的低压，从压滤机的滤框底部进入膜过滤槽。

    过滤 随着醪液的进入，滤框中糟层逐渐加厚，头号麦汁也不断流出。

醪液全部进入后，过滤框充满，约需20min头号麦汁滤完。

    预压缩 膜滤板充50～60kPa的压缩空气，使两侧弹性膜片鼓起，压缩麦糟层，挤出残余头号麦汁。

约5min后放出压缩空气，弹性膜即恢复原状，糟层和膜间形成一个空间。

    洗糟 将78℃的洗糟水从糖化醪的同一入口输入，均匀分布在整个糟层，与麦汁同出口引出洗涤麦汁。

此过程大约需50～55min。

    压缩 通70kPa的压缩空气给膜滤板，使两侧弹性膜以大于洗涤的压力对麦糟层加压，回收二次麦汁，麦糟较干。

此过程约需10min。

    排糟 自动打开压滤机，麦糟自动排出。

此过程约需10min。

    压滤机的一次总工作时间为100～110min。

每星期用碱液原位清洗一次滤布，无需任何拆卸，然后用水彻底清洗压滤机。

但在开始新一轮糖化时，压滤机必须预热，而且要用弱酸进行中和处理。

  另外，类似于膜式过滤机的新型过滤设备--厢式压滤机（HDGL－1800），已由哈尔滨汉德轻工医药装备有限责任公司独立设计完成，并得到有关企业的认可。

该设备的最大特点是：

①过滤效率高，过滤时间短（小于2h），日产能力大，（12批次/日）；②采用低压过滤，滤出的麦汁清亮；③采用低温（70～72℃）、短时（50min）的洗糟技术，有效地较少了麦皮中多酚等有害物质的浸出，麦汁组成更为合理，麦汁浊度低、色度浅；④操作简单，自动化程度高，过滤、CIP清洗等全过程均为自动控制。

三、麦糟的输送

   排糟时，每100kg麦芽投料可得110～130kg含水75%～80%的麦糟。

麦糟的蛋白质含量高，达25%左右。

此外，脂肪8.2%左右、无氮浸出物40%～50%、纤维素约16%、矿物质5%左右。

   麦糟的输送，现中小企业多采用单螺杆泵挤压输送，水平距离为l00m，垂直高度为10m。

大型企业多采用活塞式气流输送（脉冲式气流输送）或用0.7MPa～0.9MPa蒸汽或压缩空气气顶，均可送至200m以远的圆柱锥底中间罐。

四、过滤设备的操作与维护

1．耕刀减速器的转速应从小到大。

2．耕刀转动时要经常检查减速机油温、油量，箱体温度过高时，应检查油量和油是否变质。

油量过少应及时加到视镜的2/3处。

3．耕刀主轴填料不应压得过紧或过松。

4．耕刀应与筛板应保持20～30mm的间距。