4.4. Способы замены кизельгурового фильтрования

Работа с кизельгуром связана с решением ряда проблем, а именно:

• запасы кизельгура на планете ограничены, хотя эта проблема еще не очень остра;

• кизельгур необходимо утилизировать, для чего применяют разные методы регенерации (см. раздел 4.2.2.1), переработку его в компост, смешивание с пивной дробиной в целях использования на корм скоту (не везде возможное) и очень дорогую утилизацию шлама; возможно также его использование в производстве тротуарной плитки, кирпичей и других стройматериалов).

Снизить расход кизельгура позволяет применение уже упоминавшейся центрифуги для молодого пива или центрифуги для тонкой очистки, монтируемой перед кизельгуровым фильтром.

Сочетание центрифуги и масс-фильтра успешно применяется в малых пивоварнях, однако для широкого возобновления использования масс-фильтров они должны быть технически модифицированы, включая технологию их очистки, стерилизацию и укладки фильтрующей массы в фильтр.

Может найти применение сочетание центрифуги для тонкой очистки и горизонтального фильтра (см. раздел 4.2.2.4, эта система еще находится в стадии развития), где в качестве фильтрующего материала используется не кизельгур, а регенерируемый материал типа измельченной целлюлозы. Фильтрующая масса для предварительной намывки (1 кг/м²) наносится один раз под относительно высоким давлением и образует затем фильтрующие слои. После этого проводят текущее дозирование (200 г/гл), обеспечивая тем самым при удельной производительности 5 гл/м²-ч снижение мутности на 0,4-0,8 ед. ЕВС.

В фильтрационной системе Мульти-Микро толщина фильтрующего слоя составляет 27 мм, причем по мере приближения к выпуску пива слои уплотняются, а размеры пор уменьшаются. Фильтрующие модули конической формы укладываются в конусообразный вертикальный фильтр, в который нефильтрованное пиво поступает снизу через центральный канал. В нем пиво попадает на оребрённую пластину под фильтрующими слоями, проникает снизу вверх, собирается на оребрённой верхней пластине и выпускается через специальные отверстия в канал для фильтрованного пива.

Производительность этой системы составляет 15 гл/м²-ч. Система Мульти-Микро без регенерации может работать около одной недели (90 ч), ресурс фильтрующего слоя составляет 4000 гл/м². Проблема сохранения фильтрующих свойств слоев и их уплотнения уже практически решена.

При тангенциально-поточной микрофильтрации фильтруемое пиво не проходит через мембрану, а протекает вдоль нее под давлением. При этом часть жидкости (пермеат) просачивается через мембрану и отфильтровывается, а другая часть жидкости (ретентат) обогащается веществами мути. Мембраны изготавливают из полипропилена, полиэфирсульфона или металлокерамики (например, α-оксида алюминия). Иногда мембраны выпускаются в виде фильтрующих свечей (при сворачивании мембран в рулон получаются фильтрующие модули), и отдельные мембраны укладываются в каналы диаметром 3-6 мм. Длину фильтрующих элементов рассчитывают так, чтобы заполнение свечей нефильтрованным пивом происходило равномерно. Производительность такой мембраны определяется скоростью, с которой частицы ретентата наслаиваются на поверхность мембраны (оптимальная скорость потока составляет 5 м/с и выше, число Рейнольдса - более 3000). Благодаря такой скорости потока предотвращается образование «вторичной мембраны» из веществ мути. Давление на мембрану не должно превышать 1,5 бар, поскольку оно способствует образованию вторичной мембраны. Чтобы стойкость пива не менялась, температура фильтрования должна составлять 0 °С, однако низкая температура пива снижает производительность фильтра из-за увеличения вязкости жидкости. Для восстановления фильтрующего слоя можно использовать противоток пермеата. Размер пор мембраны в зависимости от микробиологической стойкости пива не должна превышать 0,4-0,45 мкм.

Зачастую выход пива зависит от производительности фильтра, то есть от давления на мембрану, повышение которого приводит к нагреванию пива. Температуру пива вновь снижают до 0 °С путем его пропускания через теплообменник, при этом его удельная производительность должна составляет не менее 80 л/м²∙ч.

Модернизация данной системы в настоящее время проводится в трех направлениях:

• комбинирование тангенциально-поточного фильтрования с центрифугой тонкого фильтрования;

• внесение конструктивных изменений в модули для повышения их проницаемости для фильтруемого пива;

• промывка мембран в две стадии в течение 15 мин (после щелочной мойки проводится обратная промывка водой).

В результате за 6 ч скорость выхода пермеата может достигать в среднем 100л/м² ч. При этом энергозатраты снижаются с 7 до 0,4 кВт ч/гл.

Тангенциально-поточное фильтрование внедрено уже на многих пивоваренных предприятиях и используется для фильтрования молодого пива (в данном случае используются мембраны с размером пор 0,2 мкм, см. раздел 6.2.5.2).