Pivovarennaya_inzheneria_ / Глава 6c

Особенностью 2 этапа нанесения слоя является то, что при этом имеется возмож ность придания ему определенной пористости в соответствии с желаемым результа том фильтрования, что позволяет сделать управляемым процесс фильтрования.

Исходя из вышеизложенного процесс нанесения предварительного фильтроваль ного слоя осуществляют в 2 этапа:

•вначале наносят первый слой, характеристики которого определяются размера ми отверстий опорной поверхности, используя при этом более крупные фракции фильтровального материала;

•затем наносят второй слой, характеристики которого определяются свойствами

продукта и желаемыми результатами фильтрования, используя при этом более мелкие фракции фильтровального материала и варьируя его расход.

Образование первого намывного слоя осуществляют из крупных частиц кизельгура с размерами частиц 20–40 мкм, что обеспечивает перекрытие пор, отверстий или щелей опорных элементов. Второй, а иногда и третий намывной слой наносят из более мелких фракций кизельгура с размером частиц, соответственно, 10–20 и менее 10 мкм. Часто для образования намывного слоя добавляют к кизельгуру целлюлозу, перлит и пр.

Например, если пиво имеет дрожжевой привкус, на фильтрующие элементы мож но дополнительно намыть тонкоизмельченный активированный уголь, удельный рас ход которого составит 5–15 г/м2. Если в пиве повышенное содержание дрожжевых клеток или β глюканов, что приводит к ухудшению его фильтруемости, то увеличива ют расход кизельгура. Если в пиве присутствуют молочнокислые бактерии, то увели чивают расход мелкодисперсной фракции кизельгура и т. п.

Для нанесения первого намывного слоя толщиной примерно 1,5 мм на опорные элементы расходуют обычно 400–600 г кизельгура на 1 м2 поверхности фильтра. Такой же удельный расход порошка рекомендуется и для намывки второго слоя.

Вода, применяемая для намывки кизельгура на опорные элементы рамных и пат ронных фильтров, должна быть деаэрированной и иметь температуру 0–3 °С. Концен трация растворенного кислорода в ней не должна превышать 0,1 мг/л, а концентрацию СО2 в ней предварительной карбонизацией доводят до ~5 г/л. При намывке кизельгу ра на опорные элементы тарельчатого фильтра применяют не деаэрированную воду, поскольку перед фильтрованием ее выдавливают из фильтра диоксидом углерода.

Удельная скорость намывки фильтрующего слоя составляет обычно около 1 м3/(м2 ч). Отработанный кизельгур можно добавлять в органические удобрения и вносить

втяжелые глинистые почвы, способствуя этим их разрыхлению.

6.6.1.1.3.Оборудование систем фильтрования пива

6.6.1.1.3.1. Основные требования, предъявляемые к системам фильтрования пива

К системам фильтрования пива предъявляют следующие основные требования:

•стабильность фильтрования во времени;

•высокая удельная производительность по пиву;

•изменение плотности пива — не более ±0,05%;

•потери пива — не более 1%;

•мутность фильтрованного пива — не более 0,3 ЕВС (только при фильтровании с применением кизельгура — не более 0,5 ЕВС);

•содержание дрожжей в фильтрованном пиве не допускается (только при фильтро вании с применением кизельгура не более 3–5 клеток в 100 мл);

•поглощение О2 — менее 0,05 мг/л;

•потери СО2 — менее 0,3 г/л;

•минимальная продолжительность вспомогательных операций;

•минимизация образования некондиционного пива и возможность его утилизации;

•комплексная механизация и автоматизация процесса;

•экономичность.

6.6.1.1.3.2.Классификация фильтров для пива

Фильтры для пива классифицируют по следующим специальным признакам (табл. 6.31):

•по функциональному назначению;

•конструктивному устройству фильтрующих элементов;

•ориентации фильтрующих элементов в пространстве;

•наличию корпуса;

•типу фильтровальных материалов;

•способу замены отработанного фильтровального материала;

•способу мойки;

•степени контроля и управления процессом.

Таблица 6.31

Классификация фильтров для пива

По функциональному назначению различают фильтры:

•для осветления пива, обеспечивающие его прозрачность и биологическую ста бильность;

•для обеспложивания пива, обеспечивающие его более высокую биологическую стабильность;

•для стабилизирующего фильтрования пива, обеспечивающие его коллоидную стабильность;

•комбинированные фильтры, обеспечивающие осветление и обеспложивание пива. По конструктивному устройству фильтрующие элементы различают на плоско

рамные, тарельчатые, патронные.

В связи с этим в современной пивоваренной индустрии для фильтрования пива применяют преимущественно: рамные фильтр прессы; тарельчатые и патронные фильтры.

Патронные фильтры для фильтрования пива через намывной слой кизельгура в пи воварении часто называют свечевыми. Современные горизонтальные тарельчатые и пат ронные кизельгуровые фильтры обеспечивают практически одинаковое качество филь трованного пива. Помимо фильтрования пива через кизельгур, патронные фильтры (но с патронами других типов и на основе иных фильтровальных материалов) находят также применение в качестве трап фильтров, а также для тонкого фильтрования и мик рофильтрации пива и напитков.

По ориентации фильтрующих элементов в пространстве различают горизонталь ные и вертикальные фильтры, в которых фильтрующие элементы расположены соот ветственно горизонтально или вертикально.

По наличию корпуса различают бескорпусные и корпусные фильтры. Первые не имеют специального корпуса, а во вторых фильтрующие элементы размещают в герметичном корпусе.

По типу фильтровальных материалов различают фильтры, в которых в качестве филь тровальных перегородок используют волокнистые материалы (картоны, ткани и т. п.), полимерные мембраны и порошкообразные материалы (кизельгур, ПВПП, диатомит, перлит), намываемые в качестве фильтровального слоя на опорные элементы.

По способу замены отработанного фильтровального материала различают фильт ры, в которых эту операции осуществляют вручную, и фильтры, в которых она механи зирована и автоматизирована.

По способу мойки различают фильтры с ручной, а также с механизированной и авто матизированной безразборной мойкой.

По степени контроля и управления процессом различают фильтры с ручным, полу автоматизированным и автоматизированным управлением.

6.6.1.1.3.3. Фильтры для пива

6.6.1.1.3.3.1. Рамные фильтр%прессы

В пивоварении рамные фильтр прессы имеют два функциональных назначения:

•осветление пива через слой кизельгура, нанесенный на опорный картон;

•стерилизующеее фильтрование пива через специальный обеспложивающий картон.

Принципиальная схема функционирования кизельгурового рамного фильтр прес са показана на рис. 6.131. Такой фильтр представляет собой пакет чередующихся рам 4 и пластин 5, между которыми проложен опорный картон 6. Собранный таким образом пакет зажимают между упорной (стационарной) 3 и прижимной (подвижной) 7 пли тами. На упорной плите расположены штуцеры для входа 1 и выхода 2 соответственно исходного и фильтрованного пива. На рабочую поверхность опорного картона намыва ют слой вспомогательного фильтрующего материала — кизельгура.

Принципиальная схема функционирования обеспложивающего рамного фильтр пресса показана на рис. 6.132. Такой фильтр представляет собой пакет пластин 4, меж ду которыми проложен обеспложивающий картон 5. Собранный таким образом пакет зажимают между упорной (стационарной) 3 и прижимной (подвижной) 6 плитами. На упорной плите расположены штуцеры для входа 1 и выхода 2 соответственно ис ходного и фильтрованного пива.

1

Рис. 6.131. Принципиальная схема функционирования кизельгурового рамного фильтр*пресса:

1 — штуцер для входа исходного пива; 2 — штуцер для выхода фильтрованного пива; 3 — упорная плита; 4 — рама; 5 — пластина; 6 — картон опорный; 7 — прижимная плита

Разновидностью рамных фильтр прессов являются комбинированные фильтры, предназначенные для осветления и обеспложивания пива, которые осуществляют эти процессы в них одновременно и последовательно, обеспечивая при этом более вы сокую степень биологической стабилизации пива. Принципиальная схема функцио нирования комбинированного фильтра показана на рис. 6.133.

Конструктивно такие фильтры отличаются тем, что их пакет разделен на две сек ции: первая секция состоит из набора рам 6 и пластин 3, установленных последовательно, и предназначена для фильтрования пива через намывной слой кизельгура, намытый на опорный картон 7, а вторая — состоит только из пластин 3 и предназначена для стери лизующего фильтрования через обеспложивающий картон 4. Между секциями филь тра установлена специальная промежуточная плита 5 из нержавеющей стали. Пакеты обеих секций сжимают между упорной 2 и прижимной 8 плитами. Исходное пиво подают в первую секцию через штуцер 9, а пиво после двойного фильтрования отводят из второй секции через штуцер 1.

Рис. 6.132. Принципиальная схема функционирования обеспложивающего рамного фильтр*пресса:

1 — штуцер для входа исходного пива; 2 — штуцер для выхода фильтрованного пива; 3 — упорная плита; 4 — пластина; 5 — картон обеспложивающий; 6 — прижимная плита

1 9

Рис. 6.133. Принципиальная схема функционирования комбинированного рамного фильтр*пресса:

1 — штуцер для выхода фильтрованного пива; 2 — упорная плита; 3 — пластина; 4, 7 — картоны обеспложивающий и опорный; 5 — промежуточная плита;

6 — рама; 8 — прижимная плита; 9 — штуцер для входа исходного пива

Типичная конструкция рамного фильтр пресса показана на рис. 6.134. Рамный фильтр представляет собой пакет 8 рам, перемежаемых рифлеными или перфориро ванными пластинами. Рамы и пластины фильтра опираются на продольные опорные балки. На пластины с двух сторон навешивают фильтровальный материал — целлю лозный картон, который используют в качестве опорной поверхности для намывного слоя кизельгура.

Типичный размер пластин рамных фильтров составляет обычно: 400×400, 600×600, 800×800, 1000×1000 и 1200×1200 мм.

Фильтр снабжен дренажным краном 1, патрубками для входа нефильтрованного и выхода фильтрованного пива 2 и 11, предохранительным клапаном 10. Заполнение филь тра и выдавливание из него воздуха контролируют визуально с помощью смотровых фонарей 7 и 9. Фильтр устанавливают на регулирующие опоры 3.

1

Рис. 6.134. Рамный фильтр*пресс для осветления готового пива:

1— кран дренажный; 2 — патрубок для входа нефильтрованного пива; 3 — опоры регулируемые; 4 — штурвал для предварительного механического зажима; 5 — гидроцилиндр; 6 — пульт управления гидравлическим зажимом; 7 — фонарь смотровой; 8 — пакет рам и пластин;

9 — фонарь смотровой с манометром; 10 — клапан предохранительный; 11 — патрубок для вывода фильтрованного пива

Герметизацию фильтра осуществляют посредством зажима пакета между двумя (упорной и прижимной) плитами с помощью ходового винта, снабженного ручным механическим 4 и гидравлическим приводом 5. Управление гидроприводом осуще ствляют с помощью пульта 6. В нижних и верхних углах пластин и рам имеются коль цевые приливы, образующие при соединении через резиновые уплотнения входные и выходные коллекторы. Отверстия в кольцевых приливах соединены внутренними каналами с полостями рам и дренажной системой, образующейся между поверхнос тью рифленой пластины и фильтрующей перегородкой.

Намывной кизельгуровый рамный фильтр пресс — аппарат периодического действия. Рамные фильтры для пива комплектуют узлом для приготовления и дозирования сус пензии кизельгура, продуктовым насосом, пультом управления, системой трубопрово дов, запорной и регулирующей арматурой, контрольно измерительными приборами.

Смеситель представляет собой цилиндрический сосуд, в верхней части которого раз мещены загрузочный бункер для фильтровального порошка и насос с электродвигателем,

а внутри проходит вертикальный вал с насаженной на него мешалкой. Входной и вы ходной штуцеры в нижней части цилиндрического корпуса расположены тангенциаль но. Дозу порошка регулируют поворотом ручки, расположенной на приводе насоса дозатора.

Принципиальная гидравлическая схема рамного фильтр пресса показана на рис. 6.135.

Рис. 6.135. Гидравлическая схема кизельгурового рамного фильтр*пресса:

1 — смеситель; 2, 3, 4, 5, 14, 15, 16 — клапан; 6 — фонарь смотровой; 7 — насос*дозатор; 8, 10 — кран; 9 — фильтр рамный; 11 — клапан предохранительный; 12 — расходомер; 13 — насос продуктовый

Технические характеристики рамных фильтр прессов ВФД, выпускаемых заводом фильтровального оборудования (г. Кострома), приведены в табл. 6.32.

Эксплуатация кизельгурового рамного фильтр0пресса при осветлении пива. Тех нологический цикл фильтровальной установки включает следующие операции:

•экипировку фильтра опорным картоном, предварительно замоченным в горячей воде в течение 20–30 мин. Затем вручную или с помощью механизма сжимают пластины и рамы. При включении в работу новый фильтр дезинфицируют 2% ным раствором NaOH с температурой 60 °С. Дезинфицирующий раствор прокачивают по замкнутому циклу не менее 15 мин, затем промывают фильтр горячей водой с температурой 60–70 °С до нейтральной реакции в ней на выходе из фильтра.

•заполнение системы деаэрированной стерильной водой — при этом открывают клапан 15 и вода через насос 13 расходомер 12 и предохранительный клапан 11 поступает в фильтр 9, вытесняя воздух через краны 8, 10; как только из воздушных кранов начинает вытекать вода, включают насос и опрессовывают систему при давлении 0,4 МПа для проверки герметизации фильтра;

•нанесение намывного слоя: в смесителе 1 готовят суспензию с концентрацией 15–20 г/л, для чего в бункер смесителя засыпают кизельгур сорта А (ориентиро вочно 600 г на 1 м2 фильтрующей поверхности), а затем открывают клапаны 3, 16 и с помощью продуктового насоса 13 осуществляют первый намыв предваритель ного слоя, обеспечивая при этом циркуляцию жидкости насосом по замкнутому контуру через смеситель и фильтр. Заканчивают нанесение первого слоя кизельгу ра тогда, когда вода, проходящая мимо смотрового фонаря 6, станет прозрачной. Так же наносят и второй слой, при этом в бункер смесителя засыпают кизельгур сорта Б (ориентировочно 700 г на 1 м2 фильтрующей поверхности). Кизельгур задерживается опорным картоном и образует на нем намывной слой, а вода воз вращается в смеситель. После нанесения первого слоя в течение 10–15 мин осу ществляют циркуляцию воды через фильтр для промывки опорного картона. Если после намыва нижнего слоя в фильтрате наблюдаются волокна целлюлозы и час тицы кизельгура, то это означает, что пропущено недостаточно воды и опорный картон не промыт. Если волокна целлюлозы наблюдаются после второй намыв ки, то это признак повреждения опорного картона. Скорость потока и давление при намыве слоя кизельгура должны быть равномерными, поскольку пульсации могут привести к разрушению намывного слоя;

•вытеснение воды осуществляют пивом при открытых клапанах 4, 14, подавае мым из аппарата дображивания через промежуточный (буферный) сборник, при этом первая порция воды удаляется, а последующую порцию воды, смешанную с пивом, собирают в сборник и постепенно небольшими порциями добавляют в пиво (для этого необходимо иметь исходную плотность фильтруемого пива примерно на 0,2% больше номинального значения);

•фильтрование начинают после вытеснения воды пивом при открытых клапанах 5 и 14, при этом в поток пива насосом дозатором 7 впрыскивают суспензию ки зельгура; удельный расход кизельгура в этом случае составляет 4–20 г/дал пива (чаще всего удельный расход составляет 8–12 г/дал); если фильтруемость пива достаточно хорошая, то в поток пива задают меньше кизельгура, а если пиво филь труется плохо — расход кизельгура увеличивают; отфильтрованное пиво подают в промежуточный сборник, а из него в форфас; пиво осветляют до тех пор, пока давление на фильтре не достигнет 0,5 МПа;

•вытеснение пива осуществляют деаэрированной стерильной водой при откры тых клапанах 5, 15; разбавленное пиво в конце вытеснения через клапан 4 направ ляют в специальный сборник некондиционного пива.

•разгрузка кизельгура и мойка фильтра: после вытеснения пива клапаны закры вают, насос останавливают, разбирают фильтр, выгружают из него в приемный бункер отработанный кизельгур, промывают рамы, пластины и опорный картон, после чего цикл фильтрования может быть повторен.

6.6.1.1.3.3.2. Тарельчатые фильтры

В настоящее время находят применение две основные конструкции горизонталь ных тарельчатых фильтров, принципиальные схемы которых приведены на рис. 6.136.

Нефильтрованное

пиво

Рис. 6.136. Принципиальные схемы организации потоков в горизонтальных тарельчатых

фильтрах: а — с подводом и выводом пива через вал; б — с выводом пива через вал

Водном случае (рис. 6.136, а) центральный вал изготавливают полым, причем

внем образуются две изолированные друг от друга системы каналов, сообщающихся с соответствующими штуцерами, расположенными в нижней части аппарата. Одна пред назначена для подвода исходного пива, а другая — для отвода фильтрованного пива. В другом случае (рис. 6.136, б) вал имеет одну систему каналов для отвода фильтро ванного пива из фильтра.

К конструктивным недостаткам первой схемы можно отнести: меньшую устойчи вость вала при динамических нагрузках, затруднения при его промывке и необходи мость применения большого количества уплотнений, что снижает надежность конст рукции и не исключает при нарушении уплотнений возможности попадания нефиль трованного пива в фильтрованное.

Горизонтальный тарельчатый фильтр (рис. 6.137) фирмы Steinecker, в котором реа лизован второй вариант схемы распределения потоков, состоит из установленного на три опоры цилиндрического корпуса с приварным днищем и фланцевой крышкой, прикрепленной к корпусу болтами. Днище и крышка имеют эллиптическую форму. Фильтр оснащен механизмом для подъема крышки. На фронтальной стороне корпуса размещены на разных уровнях два смотровых окна диаметром 150 мм с системой внут ренней подсветки. Все детали фильтра, контактирующие с продуктом, изготовлены из нержавеющей стали.

К корпусу приварена площадка обслуживания, состоящая из шести элементов с ре шетчатым настилом и перилами из нержавеющей стали. Для подъема на площадку используют приставную алюминиевую лестницу.

Рис. 6.137. Горизонтальный тарельчатый фильтр фирмы Steinecker

Внутри корпуса на вертикальном валу размещены тарельчатые опорные элементы, на которые намывают слой фильтровального материала. Высота пространства между опорными элементами кизельгурового фильтра составляет 25 мм.

Опорные элементы состоят из тарелки, на которой закреплены уложенные одна на другую три сетки с разными размерами ячеек. Нижняя сетка имеет самые крупные ячейки, а верхняя (рабочая) сетка, на которую намывают кизельгур, имеет самые ма ленькие ячейки с размером около 50–55 мкм. Тарелки изготавливают штамповкой из листов нержавеющей стали толщиной 3 мм. На тарелке выдавлены 12 радиальных канавок, сходящихся под небольшим уклоном к центральному отверстию, что обеспе чивает улучшение и равномерность дренажа фильтрованного пива и промывных вод, исключение потерь продукта в фильтровальных элементах и повышение механической жесткости конструкции, что позволяет использовать минимальное количество (5–6 шт.)