无土过滤在欧洲一家啤酒厂的运行结果

作者：PALL德国有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 6 酿酒机械/酿酒设备展厅 啤酒酿造设备, 家庭酿酒设备, 葡萄酒生产设备, 酒精设备, ... The Operation Result of No Kieselguhr Filtration Used by a Brewery in Europe Reiner Gaub The evaluation of No Kieselguhr Filtration project validated the obvious and active effect of PROFI technology on quality and economy. Looking on the future, the water and energy etc resources are become increasingly valued. Profi No Kieselguhr Filtration system will be a most economical and safe route in the application of beer filtration. 概要 无土过滤项目的评估，验证了Profi技术在质量与经济性方面有明显积极的影响。面向未来，水和能源等资源越来越宝贵，Profi的无土过滤系统在啤酒过滤应用中将是最经济安全的途径。 介绍 啤酒的澄清与稳定是啤酒工业中长期研讨的课题。由于典型的批次型操作结合助滤剂的使用，引起人们对于环境和健康的讨论，啤酒行业致力于寻求能够消除这些因素并对啤酒业具有经济优势的解决方案。嘉士伯集团自2001年起已就取代硅藻土的课题与Pall食品饮料部进行探讨，从2004年起至今在Tuborg Frederica 迈入了实施阶段。 这一项目的目标是对无土过滤技术进行评估，证实相比之下对质量没有影响，具有更高的经济性。 技术 在本项目中Tuborg确定采用Profi技术，这是离心机与中空纤维膜过滤的结合。Profi技术是Westfalia FoodTec部与Pall Food & Beverage部的合作项目。在Profi 技术中以最有效的方式将两个系统的优势相结合并加以利用。 离心机用于从啤酒中以干物质含量极高的的性能分离大部分类似于酵母的粗固体颗粒和胶体物质，然后通过膜过滤系统有效地将残留的酵母和形成细小沉淀的胶体物质去除。 离心分离机是为这一应用专门设计的系统，采用了专利的水封技术、柔和进料系统以及盘片表面的特殊处理。这些特点可实现高效分离，并且由于非常有限的剪切力确保了胶体和酵母的柔和处理。 膜系统是一个专利的中空纤维系统，在死端过滤模式下运行。无需采用浓缩液收集罐或循环管路，系统设计简约并且易于控制。 其他系统组成包括稳定剂添加、稳定剂反应罐、置放于离心机和错流单元之间的缓冲罐、CIP及冷却器。 中试 确定项目目标之后，第一步是采用500l/hr试验系统进行中试。Profi中试系统与生产规模的大型单元完全是一一对应的复制，全自动，并且配有所有在线收集相关参数的全部测试装置。系统与现行的硅藻土过滤生产线平行安装，使得所有参数可以进行直接比较（性能、质量、耗量）。 在中试期间对所有类型的啤酒都进行了过滤，为了对过滤寿命有更宽泛的条件进行评估，还增加了特别酿制的品种。 中试结果表明，所有种类的啤酒均过滤成功。与硅藻土过滤相比，口味和质量没有变化。就可滤性的影响而言，其过滤性能与硅藻土过滤类似。经济性在可行的范围内。Profi原则上可靠性与安全性高，稳定性显示出趋低的走势，然而小规模的设计系统不允许稳定剂与啤酒充分的混合，基于中试规模，接触时间很短。 完全规模化系统 基于中试的试验结果，确定设计完全规模化系统通量为365百升，最大流速为480百升/时。完全规模的Profi系统与现有硅藻土过滤机平行安装并附带切换选择，从其中一个系统切换到另一个系统。 项目实施的时间安排如下： 用户订单： 2005年7月 验收测试： 2005年10月 安装： 2005年11/12月 调试与培训： 2006年1月/2月 投产： 2006年3月16日至今 工艺描述如下： 啤酒来自于后熟/发酵，经过阀阵到达稳定剂添加站。在这里水溶胶或PVPP定量添加到啤酒主管线。其后缓冲罐大小是严格根据稳定剂所需的反应时间设计的。 离心机将大量的粗颗粒(酵母、形成沉淀的胶体物质)柔和地进行分离。离心机的操作是由其进口和出口处的浊度计和完整的循环管路来实现操作控制的。这样使得进料酵母的进料罐可以切换供料。 在离心机之后安装一个冷却器以维持温度为后酵温度，避免对啤酒的胶体结构产生任何影响。冷却器的温度范围在-2℃～1℃。 随后的缓冲罐可确保在因离心机排放不畅而使通量受到阻断的情况下供给膜过滤系统的连续进料。膜过滤系统是由5个相互独立的、在连续工作原则下以相继操作模式运行的同样模块组成的。2个～4个模块处于过滤工作状态，1个～3个模块可处于清洗或待命状态。 膜过滤系统对于浓缩液没有外部循环，错流是在模块内以死端过滤的模式操作的。 系统平行操作各模块以达到稳定的出口流量。若一个模块达到最大压差2bar，则将被排空并进行清洗。通过相继启动各模块，稳定的过滤通量可保持一周无须中断。 当个别模块达到最大过膜压力时，排空是通过背压CO2向清酒罐方向正向进行。排空的同时下一个模块启动过滤。在膜过滤系统之后是CO2饱充与混合的标准操作。 关于膜的CIP，是采用碱、过氧乙酸和标准的工业膜清洗剂进行标准的清洗和消毒。用量与啤酒厂的常规一致。不需要任何特殊的清洗剂或氯剂。 清洗之后是自动运行的完整性测试，一支一支地检查相关微生物膜柱的完整性。如果遇到受损的膜柱，会立刻被鉴别并且在过滤中被隔离，这样模块不必停止运行。 结论 为了单独测试这个啤酒生产线上的消耗数据库，包括所有供给线上都由啤酒厂用户安装了全自动计量仪。所测试的数据贮存于SQL服务器上，用于进一步的分析。公开的数据全部来源于上述自动测量。 所有的分析结果都经啤酒厂用户实验室验证，结果表明除浊度和携氧量外其他性能毫无差异，此两项性能有明显提高： * 90°浊度：0.1至0.2 EBC，低于硅藻土过滤； * 12.5°浊度：0.03至0.08，明显低于硅藻土过滤； * 全过滤携氧量在0.02 ppm以内，由始至终。 微生物测试表明过滤出口处的所有测试样品无酵母检出，啤酒有害菌在进口处无检出，因而递减效应无显现。 到2006年5月底为止，包括调试滤酒在内，在最初投产的2个月内，各种品牌的啤酒已完成过滤总量400,000百升。自3月16日起，硅藻土过滤系统已不再使用。 Profi系统实现了在规定的性能参数范围内（365hl/hr～480hl/hr）连续多日生产保持通量稳定。 模块的运行时间决定于啤酒的种类。不需中间漂洗或暂停的典型操作时间一般在5小时～10小时之间。起始压差300mbar，终止压差在1.8bar～2bar。 模块相继启用的顺序是全自动的并具有绝对的可靠性。系统是在无操作员状态下运行，包括周末。与硅藻土过滤相比，酒体的稳定性毫无改变。 对于整个Profi过滤线而言，啤酒的损耗在0.02%。采用绝对数据，离心机分离酵母干物质含量达23%～24%，在膜过滤的一个模块中啤酒的损失小于70升。由于很小的数量，酒头和酒尾不再被收集，因而酒头酒尾处理的投资与操作成本也不再出现。同时，二次污染、后混合时由于超量添加而导致携氧的风险也消除了。 整个过滤线中温度上升小于1℃。 介质消耗表现出令人震惊的低数据：整线的水耗为0.043升/升啤酒，包括CIP在内，远低于硅藻土过滤系统(0.13升/升啤酒)。 整个Profi系统的电耗小于0.4KWh/百升过滤啤酒，与旧有的硅藻土过滤系统相比降低了50%以上。 热能消耗也比预料中少得多，仅为预测数据的70%，达到2.5KWh/m3。 更多的难于测算的成本节约还来自于无需硅藻土的处理（采购、品质管理、贮存、准备、废弃、损耗、操作人员劳动保护），捕集过滤和精滤也省去了。从硅藻土中引入铁、锰离子的风险也不存在了。(end)

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