啤酒手册16啤酒过滤篇新Word文档格式.docx

1、1筛分或表面效应（阻挡作用）：啤酒中的大颗粒不能穿过过滤介质的孔隙而被截留于不断增厚的滤层表面。随着过滤的进行，过滤精度也越来越高，但流量却越来越小。若颗粒坚实不变形，可作为粗滤层；若为软粘性物质，会阻挡过滤使过滤效率降低。滤网过滤和薄膜过滤均属此类。“错流过滤”也属于这种过滤机理，以后我们将探讨“错流过滤”。2深度效应：现在越来越多地应用这种分离效应。多孔性的材料由于其巨大的表面积和幽深曲折的通径而将液体中的颗粒截留下来。硅藻土过滤、纸板过滤和滤棉过滤都存在这种现象。深层效应过滤适用于各种硬、软纤维杂质的过滤由于机械效应使具有一定粒度的颗粒物质被截留下来，因此，孔隙会不断被堵塞，导致过滤机的

2、过滤性能不断下降。3吸附效应：细小颗粒因静电效应而被吸附截留。这种吸附效应是由于过滤材料和啤酒中的颗粒具有不同的电荷而引起的。在酒液中，除颗粒悬浮体外，具有较高表面活性的物质如蛋白质、酒花物质、色素物质、高级醇和酯类等都易被过滤介质不同程度地吸附。因此，过滤后啤酒的色泽和口味要比过滤前稍淡一些。在大多数情况下，筛分效应和吸附效应是同时出现的。第二节 过滤材料和介质 一、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过滤机上的异型金属丝和金属或纺织编织物。纺织编织物是近几年才出现的一种材料，但由于它不好灭菌，所以在啤酒过滤中采用较少，它主要用于麦汁压滤机。金属编织

3、物的清洗和灭菌效果要好一些，所以应用较广泛。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（0.021m），因此多被固定在多孔眼的支撑介质上使用，以免被击穿。膜的制作主要有浸渍、喷洒或涂层等方法。可用不同的材料生产任意孔径的膜（见图1.2）。二、过滤助剂过滤介质一般为粉状物，它们被涂附于过滤机的支撑材料之上。支撑材料有其特殊的形状和结构。有的是用编织物制成的，有的是用不同材料制成的板。没有过滤支撑

4、材料，就无法使用过滤介质进行过滤。啤酒厂所用过滤介质主要有硅藻土和珍珠岩两种。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。用于啤酒过滤的硅藻土分很多种，主要以粒度来区分，即细土、粗土、中粗土、中细土等，各个硅藻土生产厂分别对这些土有自己的规格、型号，啤酒工厂在购买硅藻土时，可根据自己的需要进行选择。图1.2 不同材料膜的放大图1纤维素-酯膜 2聚乙烯二氟化物膜 3聚磺酰膜 4聚磺酰膜 （1、2、3放大1000倍，4放大10000倍）好的硅藻土在显微镜下

5、观察，应为圆盘状、棒状、枝状、块状等形状复杂、多孔隙和独立的颗粒（见图1.3），这样才能形成高渗透率、稳定的滤饼，其颗粒大小在850m之间，小于5m的颗粒所占比例不应超过5%；硅藻土还应有良好的烧结度，即具有一定的刚性，这样滤饼才能耐压；硅藻土化学性质要稳定，对被滤液体没有任何影响。啤酒过滤速度主要取决于硅藻土颗粒的大小。颗粒越细，则酒液被过滤得越清亮，但过滤速度也越慢。粗土与细土的性质正好相反，它的过滤速较快，但酒液不很清亮，所以粗土主要用于过滤中的预涂。2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

6、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，这包括颗粒形态比较规则，为三叶形（见图1.4）。珍珠岩是很轻、颗粒松散的粉末，体积质量比硅藻土小，质量比硅藻土要小2040，渗透性优于硅藻土，所以，它是一种很好的过滤介质。珍珠岩既可以单独使用，也可以与硅藻土混合使用，其粒度分布为7100m，有46种规格，如细土、中粗土、最细土等。相对来说，每个规格的珍珠岩的粒度分布要比硅藻土均匀一些，由于其渗透性很强，加上体积质量比较小，所以，在过滤啤酒时的消耗量要低于硅藻土。珍珠岩的相对密度低于硅藻土，在单独使用珍珠岩进行调和时，易浮在液面上，所以，调和桶的搅拌器要稍加改动，使其上下搅动效

7、果比较好。若珍珠岩与硅藻土混合使用，则影响不大。在pH值较低时，珍珠岩在过滤过程中易析出钾和铁。因此，珍珠岩更适用于麦汁过滤，因为麦汁的pH值约为5.25.5。第二章 啤酒过滤设备一、啤酒厂过滤机的主要类型 1.棉饼过滤机；2.硅藻土过滤机；3.双流过滤技术4.纸板过滤机；5.错流过滤（主要用于代替硅藻土过滤机）；6.膜过滤（主要用于纯生啤酒的过滤）。对于啤酒过滤来说，现在使用较普遍的过滤设备主要有硅藻土过滤机、纸板过滤机和膜过滤机。硅藻土过滤机作为啤酒的粗滤，纸板过滤机作为啤酒的精滤，膜过滤主要用于生产纯生啤酒。棉饼过滤机在啤酒工业已经被淘汰。二、几种过滤机的综合运用效果在啤酒厂，由于后酵成

8、熟的啤酒中含有大量的酵母，酒液十分浑浊。所以，一般先要进行粗滤，然后再进行精滤。啤酒厂也可根据产品质量的要求和成本等方面的考虑，一般选择几种过滤方式联合使用，效果较好。多种过滤机组合使用的综合效果见表2.1。表2.1 多种过滤机的综合应用效果对比各种要求过滤方式生物可靠性口味质量成本纯生啤酒心理接受程度备注硅藻土过滤机+巴斯德杀菌+口味稳定性差硅藻土过滤机+高温瞬时杀菌+溶解氧0.1 mg/l硅藻土过滤机+巴斯德杀菌50+（+）生产成本高硅藻土过滤机+纸板过滤+膜过滤+（+）有时出现泡沫问题硅藻土过滤机+深层（超微）过滤+膜过滤硅藻土过滤机+纸板过滤+膜过滤+无菌灌装（用蒸汽灭菌）人员素质要求

9、高注：+ 为积极或正面因素 为消极或负面因素第一节 棉饼过滤机棉饼过滤机是比较原始的过滤设备，现基本已退出历史舞台。尽管如此，我们还要对它做一简要介绍。因为，现代化的现代板框过滤机是在其理论基础上发展而来的。而且，这种过滤机毕竟已使用了几十年。滤棉的制作方法是，用木纤维或棉纤维纸浆，经过脱脂制成滤纸纸浆，再加15%石棉，最后制成滤棉，并作为啤酒过滤介质使用。滤棉的规格一般为4.04.5cm厚，厚度差不超过0.5cm，中间略厚，边缘整齐，没有飞边。棉饼一般用风压或水压制成，并于低温和洁净处存放，时间不超过24小时。棉饼的过滤能力一般为500L/m2。棉饼过滤机的优缺点如下：优点：滤棉中掺有石棉，

10、石棉的吸附能力很强，能滤出稳定性很高的啤酒，清亮透明。缺点：（1）制取滤饼费工费时，且每次过滤完毕，都必须拆开过滤机，不易实现自动化；（2）每过滤一次，都必须卸下棉饼，漂洗棉饼并杀菌。劳动生产率低，成本高；（3）石棉对人体有害，过滤时应严格防止石棉短纤维残留酒内。（4）每次必须重新组装过滤机。第二节 硅藻土过滤机及其操作一、硅藻土过滤机的分类在现代啤酒企业中，硅藻土过滤机的种类很多，以板框式硅藻土过滤机、烛式硅藻土过滤机、水平圆盘式硅藻土过滤机和纸板过滤机三种最为常见。1板框过滤机板框过滤机的结构见图2.1。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

11、和滤板之间彼此密封。支撑板由纤维和缩合树脂制成。板框过滤机由交替安装的滤框2和滤板1组成（见图2.2）。由于可在滤板的两面都悬挂支撑板，所以在过滤机压紧安装后，便使两个支撑板和其间的滤框之间形成一定的空间。此“空间”用以添充硅藻土、滤除的酵母和其它杂质（涂层5）。预涂和连续补料时的硅藻土由计量添加装置从上方或下方泵入滤框中，随着过滤，硅藻土涂层便会越来越厚。图2.1 硅藻土板框过滤机1过滤单元 2滤框 3过滤纸板 4支撑板啤酒过滤前，纸板安装程序可见图2.3。啤酒过滤后，纸板拆洗程序可见图2.4。过滤纸板一般经过整体强化技术，其强度大大加强，过滤结束把硅藻土冲下后，纸板又可以重新使用，延长了纸

12、板的使用寿命。2烛式过滤机（1）烛芯烛式过滤机主体（见图2.5）为上柱下锥形的立式压力罐。过滤机机盖下有烛芯底板，在此板上固定悬装烛芯。过滤机烛芯（见图2.6、图2.7）是过滤材料，在烛芯上预涂过滤介质硅藻土。为进行过滤，将异型丝沿径向围着烛芯缠绕，丝间距为5080m。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。（2）过滤机烛芯的过滤面积a. 长1.5m、直径25mm的烛芯，其过滤面积有0.118m2； b. 长 l.5m、直径30mm的烛芯，其过滤面积有0.141m2； c. 长2.0m、直径35mm的烛芯，

13、其过滤面积有0.220m2。图2.3过滤前纸板安装程序图2.4 过滤结束后纸板的拆洗烛式过滤机配置有一系列的管道、连接件和检测仪表。过滤机的所有附属设备都应确保过滤时和过滤后的吸氧最少。 （3）烛式过滤机的工作过程烛式过滤机的设备布置平面图见图2.8。a. 用水充满滤机。由于水会与啤酒接触，所以要使用脱氧水。水处于循环状态。 b. 第一次预涂用过滤介质（硅藻土）与水混合，在烛芯上进行l0min左右预涂，直至形成支撑层。第一次预涂开始时流出液是混浊的。紧接着以同样的方式进行第二次预涂。 c. 循环。每次预涂后，整个过滤设备都要进行1015min的循环。 d. 接着进行啤酒过滤。首先水被啤酒顶出。

14、待滤啤酒缓慢地从下向上顶出过滤机中的水，并穿过烛芯而被过滤。然后，通过计量添加泵向啤酒中定量添加硅藻土液。注意，虽然水与啤酒的接触界面很小，但仍不可避免地会有一部分酒、水混合液，这就是所谓的酒头。 e. 啤酒过滤。由于不断添加硅藻土，所以烛芯上的硅藻土层越来越厚，过滤精度越来越高。然而进口处的压力也变得越来越高。当达到允许的最大压力0.50.6MPa（表压）时，就必须停止过滤。f. 过滤结束。过滤结束后，啤酒被由下部进入的脱氧水顶出。此时就会产生啤酒与水的混合液，这就是所谓的酒尾。 g. 排出废硅藻土。废硅藻土呈浓泥状或稀液状，用压缩空气将硅藻土从烛芯上压出。h. 清洗。以与过滤相反的方向进行

15、清洗。此时，空气以间歇方式和水混合通入，在烛芯上形成旋涡，产生空气冲击，将烛芯冲洗得干干净净。i. 杀菌。最后，用高温水对过滤机、所有连接件和管道进行杀菌处理。之后，过滤机又可重新投入下一次的啤酒过滤。2.8 烛式过滤机平面布置图 1过滤机罐体 2烛芯 3计量添加装置 4未滤液的进管 5输酒泵 6预涂泵 7计量添加泵 8已滤液的流出管 9排空（气）管 10过滤机排空（气）管 11废硅藻土混浊物的排除 12碱罐 13酸罐 14加热器 3、水平圆盘式过滤机水平圆盘式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。图2.9为水平圆盘式过滤机的剖视

16、图。从图2.10中，可清楚地看到其中的过滤圆盘。 在水平圆盘式过滤机中，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5080m。这种过滤机，仅在水平圆盘的上表面固定有一层金属筛网。图2.9 水平圆盘式过滤机（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10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喷洗装置显而易见，硅藻土可很好地涂附于水平圆盘上。它的工作原理和烛式过滤机

17、一样（用脱氧水排气、两次预涂、过滤时连续添加硅藻土）。但要使硅藻土涂层完全均匀地分布于所有的过滤圆盘上仍是很困难的。添加的硅藻土均匀分配于每一个圆盘上，由此形成均匀的滤层（见图2.11）。整个过滤机圆盘旋转通过产生的离心力，可将泥状的废硅藻土排出。通常有几种不同的转速可供选择。清洗时，过滤机圆盘的旋转很缓慢。在旋转的同时，对圆盘进行强烈的冲洗。新式水平圆盘式过滤机的空心轴上有两个通道。通过它，可将预涂及过滤过程不间断。4、双流过滤技术德国Steineker公司把双流系统成功地运用到啤酒的过滤中。这一烛式双流系统过滤系统（TwinFlowSystem，简称TFS）能对啤酒过滤的整个工序进行控制。

18、双流过滤（见图2.12）技术是在传统的烛式过滤机的基础之上，进一步完善而产生的一种新型硅藻土过滤机。双流过滤系统的技术特点是，原烛式过滤机顶部圆盘被带标记的管栅所取代，滤芯通过管道而被集中，滤出液直接排出，实现了过滤器中流速均匀，保证了预涂层的均匀性和均一性，提高了10%的过滤量。 可调节过滤液流量的TSF系统替代了以前所使用的过滤栅板。因为以前的板会在非过滤区和零流量区造成难以控制的流量。而TFS系统可以分别地对这两股局部的过滤和非过滤流量进行准确地调节。这样，可明确地确定出过滤器的区域，并使经过调节的流量流人过滤区。滤片是通过管道系统被集中，滤液被直接排出。这样，整个过滤器中的流量均匀。而

19、且，经过调节的新的“非过滤流量”可以使预涂层保持长久的均匀性和均一性，这可提高10的过滤效率。TFS系统的可调节的结构方式保证了过滤器的通风和最佳清理。使用TFS时过滤栅板底部无气泡出现。新的过滤烛内部结构与传统过滤烛有较大的改进，可以明显地改善反冲洗时的流速。这样，在过滤开始和结束阶段，混合物易被控制，而且硅藻土泄土时水耗大大地降低。 双流过滤系统与传统的烛式过滤器相比，具有以下主要优点：超常的生物安全性；由于采用了密集和均匀的硅藻土，得以大量减少了混合物；减少了喷淋水耗，并通过减压的提高而获得高的过滤水平。（1）双流过滤的操作流程（见图2.13）及操作步骤双流过滤的操作步骤：a. 开始用无

20、菌水充满过滤系统，然后用脱氧水替代无菌水；b. 调整两个回路，进行预涂，用待滤酒置换预涂水，进行过滤；c. 清洗卸土，独立管栅的反冲洗 ，通过清洗球洗刷 ，并冲洗管路；d. 过滤结束对整个系统进行灭菌。（2）双流过滤的优点 a. 工艺方面 大小硅藻土颗粒能沿整个过滤芯的外部均匀分布；能增加10%的啤酒过滤量；卫生死角减少，增加了操作的安全性；过滤管栅的安装避免了硅藻土沉积在容器底部。b. 灵活性通过较高的流速进行清洗，节省了水的消耗；管栅的安装，使容器内部的液体流速均匀，过滤介质沉降稳定，能很适应不同类型啤酒的过滤。c. 经济性无酒损；便于操作，减少了间接污染；缩短了回流时间；通过增强渗透性节

21、省了硅藻土的使用量。（3）双流过滤机与传统烛式过滤机的区别传统的烛式过滤机其上端板将过滤容器分隔为清酒区和待滤酒区两部分，硅藻土的分布是漂移的、自由的、完全没有控制的流动，因此，造成硅藻土颗粒在烛芯的上部和底部分布不同，许多大颗粒附着在底部，细小的颗粒附着在上部。而双流过滤机的进口分布器能部分的克服这一问题。双流过滤在工作时对啤酒回流可精确控制，使过滤不产生酒头；由于硅藻土涂层稳定，过滤速度可大大提高。5传统烛式和板框过滤机的技术要点 系统的特定负荷3.510 hl/m2/h 根据过滤性能硅藻土50150 g/hl 压差P0.020.05 MPa 硅胶20100 g/hl 流速恒定二、硅藻土过

22、滤机的操作硅藻土过滤机由于在啤酒厂应用广泛，所以我们在这里重点介绍一下硅藻土过滤机的操作工艺。硅藻土过滤机过滤时，将过滤介质如硅藻土或珍珠岩涂布于过滤支撑材料上面。由于连续添加的过滤助剂颗粒很细小，不能被过滤材料滞留，所以必须进行预涂。预涂完成之后，才能进行过滤。过滤过程中，要不断地添加过滤介质，直至过滤结束。随着过滤的进行，滤饼层越来越厚，过滤机进出口的压力差越来越大，其过滤能力越来越小，最后过滤结束。 1预涂硅藻土过滤需用孔隙宽度为70100m的编织品或其它缝隙很细的过滤材料，这些过滤材料的孔隙要比24m的硅藻土大得多。若直接进行啤酒过滤及添加硅藻土，硅藻土肯定会畅通无阻地穿过过滤材料而流

23、失，所滤出的啤酒甚至比过滤前还要混浊。为了达到完美的过滤效果，必须分次添加过滤介质，组成三层助滤层，以形成滤饼。（1）第一预涂层（图2.14）在0.20.3MPa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0.70.8kg/m，大约为整个预涂量的70左右。图2.14 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（2）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

24、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，否则会导致液流不稳定，甚至产生混浊。总预涂用土量为0.81kg/m左右，预涂层厚23mm。预涂过程大约需1520min。（3）连续补料预涂结束后，过滤开始，过滤中要不断添加过滤介质，其作用是不断更新滤层，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，滤出的酒就又会变浑。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0.20.5MPa，叶片硅藻土过滤机压差为0.30.5MPa时，过滤应结束。正

25、常情况下，过滤压差上升速度为0.020.03MPa/h。啤酒企业一般根据本企业的经验决定混合硅藻土的组成，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：0.080.14kg/h啤酒。2酒头和酒尾的处理无论何种过滤方法都会产生酒头和酒尾。只不过在叶片过滤机中产生的量相对最少；烛式过滤机则较多；而板框过滤机最多。当正确操作时，酒头和酒尾的质量并不差，只不过原浓稍低一些。可将酒头、酒尾用于原浓的调整。否则，就必须添加高泡酒，然后在特殊的残酒罐中进行发酵，再与正常的啤酒混合过滤。 3硅藻土的计量添加预涂时硅藻土与脱氧水的混合液和过滤中硅藻土的连续添加，均由计量装置

26、进行计量添加（见图2.15）。计量混合罐带有搅拌器。预涂时速度要求很大，需单独安装一个循环泵。连续补料时则使用膜泵，过滤时能准确调节添加流量。活塞膜泵（见图2.16）的关键部件是橡胶膜，此膜通过活塞而振动。活塞向右运动迫使膜也向右运动，产生的压力再压迫下面的球，使下面阀球锁闭，而上面的阀球则被抬高，由此形成上方自由添加通道。在活塞和膜向左运动时，上面的阀球锁闭上方添加通道，而下面的阀球则向上抬起，由此形成下方自由添加通道。图2.15 计量添加装置（原理）1计量混合罐 2搅拌器 3快速预涂泵 4计量添加泵5计量调节装置 6硅藻土混合液 7视镜图2.16 活塞膜泵1膜 2活塞 3阀球 4硅油利用活

27、塞运行的幅度，改变膜的振动程度，从而改变硅藻土与啤酒混合液的添加量。活塞振幅的大小通过手动螺母（见图2.17）调节，并可直接在轴与调节螺母相交处读出计量添加值。 图2.17 调节计量添加螺母4过滤中容易出现的问题正常过滤过程中的过滤时间、压差、流加速度和过滤层的形成见图2.18。压差的正常升高应接近直线，约为0.02MPa/h。1过滤时的故障经常出现在预涂后排空的过程（见图2.19），过滤层有时遭到破坏。2流加量过低，酵母无法与硅藻土混合形成附加的支撑层。这部份酵母形成隔离层，经过一段时间后，导致压力增长过快。3过滤时产生的酵母冲击来源于大的酵母团块，在过滤层形成轻微或严重的堵塞。酵母堵塞的严重程度可以在压差变化的曲线上表现出来。4硅藻土添加量过高将导致过滤曲线过于平缓，过滤腔被硅藻土提前充满，造成过滤困难。第三节 纸板过滤机1917年，德国首先开发了“无菌过滤纸板”。开始时，只用于水的过滤。而后，逐渐推广到葡萄酒和果汁的生产上。直到1930年后，才开始应用“纸板过滤” 进行较大规模的啤酒生产。纸板过滤机与硅藻土板框式过滤机的不同之处是，它仅由滤板组成。在滤板之间悬挂有过滤纸板。啤酒从上部和下部同时进入每两个滤板中的其中一个，穿过纸板后从相邻滤板中流出，在每对滤板之间都安装有一个过滤纸板（