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啤酒厂普遍把过滤视为啤酒生产中最重要的工艺操作之一，它不但是啤酒生产流程的最后一步，也是啤酒厂能够控制啤酒风味稳定性和保质期的最后工序。啤酒厂如何才能订购到价廉物美的过滤机？中国读者或能从中得到启发。
过滤是啤酒生产中最重要的工艺过程之一。作为啤酒加工设备供应商，我们注意到，在近10年里越来越多的用户喜欢购买成套设备，而不大愿意单独订购过滤机。
我们的体会是，啤酒厂普遍把过滤的效率作为优先考虑的因素。过滤是啤酒生产工艺流程的最后一步，也是啤酒厂能够控制啤酒风味稳定性和保质期的最后工序。啤酒厂的根本目标是满足用户的需要，在这个前提下要讲究经济效益。
本文将对选择适用过滤系统的标准加以综述，包括对不同过滤系统中不同流体特性和滤饼形成的理论评述。
过滤机部门的发展历程
从20世纪中后期开始，工程项目的总承包交钥匙方式开始流行。Steinecker公司在克朗斯（Krones）公司的协助下，从上世纪70年代末进入这个领域。事实上，Steinecker公司在酿酒机械行业成名之前，就已有能力为客户提供从冷麦芽汁开始直到包装的全套啤酒生产系统。
我们能有今天，也是与Beer-Consulting公司大力协作的结果。该公司的创办人Christian Beer先生就是一个过滤机专家，他一生都在从事过滤机的设计和开发，经验丰富，是世界公认的行内名家。
我们1982年决定以Steinecker-Beer为商标制造过滤机。1983年首台FS 130型过滤机问世，这也是我们生产的第一台过滤机。同年，我们生产的第一台硅藻土型过滤机由希腊BOG Patras公司订购。
其后，我们专门设立了由3名工程师组成的设计小组，继续开发和扩展产品系列。后来又设立了过滤机部门。如今它已发展成为欧洲最大的过滤机制造机构。
当时的过滤机部门作为一个独立机构而运作。1989年因业务量增大，该部门并入Steinecker公司的销售部门。1991年技术支持工程师增加到4人。到1998年，市场上对过滤机的需求仍在加速增长。自1982年以来，我们过滤机产品的销售数量已超过220台。
不同过滤系统的比较
这里讨论三种过滤系统，其中两种是典型的卧式过滤机，另一种是立式过滤机。首先对卧式过滤机进行比较。
Steinecker-Beer 过滤机的特点是滤前原啤酒进口管安装在顶部，滤后的啤酒从底部排出。啤酒流过过滤单元筛网上的滤饼以后，再流入筛网和过滤元件底部之间的填隙空间。过滤元件底部结构呈锥形并缩向中心轴，同时在不锈钢底板上有一些流槽，使过滤后的啤酒流向中心轴。啤酒离开过滤元件以后顺着中心轴的外缘流下去。 （图片）
卧式过滤机的比较 在第二种卧式过滤机中，原啤酒从底部进入，并通过空心的中心轴流入各个过滤元件。滤液沿中心轴的外缘返回底部，并排出。
立式过滤系统则全然不同。滤前啤酒从底部进入，底部的锥形结构导致不同于卧式过滤机的液流，流动方向垂直向上，啤酒在顶部得到过滤。立式过滤机没有卧式过滤机的过滤单元，而是利用过滤立管促使滤饼的形成。
卧式过滤机的比较
卧式过滤机的滤饼（两片预涂助滤剂）在整个截面上均匀分布。能做到均匀分布，是卧式过滤机兼有最佳流速和过滤元件结构特殊的优点。该图还表示啤酒的流动方向和滤饼的结构。
在过滤过程中，硅藻土连续不断地沉积到滤饼上，使固体物质几乎不可能通过。过滤元件底部为锥形，并以槽钢加固以提高刚度。这种特殊结构不仅可以用水反冲每个过滤元件，而且使排出顺畅。（图片）
立式过滤机的滤饼 就立式过滤机而言，过滤立管起支撑作用，滤饼在其周围逐渐形成。滤饼以水平方向形成，滤出液通过过滤立管内部而流向排出管。
决策的关键
我已经对各种过滤系统作了一些说明，但是如何做出选择呢？让我们全面考虑以下的选择标准。
● 是否要过滤不同品牌的啤酒
在过滤机未进行拆装清洗而要过滤不同品牌的啤酒时，通常会产生不同啤酒混合的问题，因此要尽可能地减少混合的可能性。在实际生产中有两种方法可选：一是采用卧式过滤机，因为这种过滤机内的液流接近层流状态，不同啤酒混合的机会最少。二是要求啤酒厂设置滤前和滤后储存罐。
● 滤程长度
滤程长度由嫩啤酒罐和成熟啤酒罐的容量决定，而这些容量又和装瓶生产速度有关。无论如何都会碰到这样的问题：为保证较长的滤程，对设计有何要求？
首先，要保证滤前啤酒不中断，应安装带有变频控制给料泵的原啤酒缓冲罐。其次，缓冲罐也可用作防止酵母菌堵塞过滤元件的隔离装置。另一个防止堵塞危险的措施是在储罐的出口安装一个浊度计。
● 过滤能力
决定滤室大小的基本因素最终要取决于啤酒的年销售量，滤室的设计容量（百升/小时）必须满足这一要求。据此，硅藻土的过滤速度和啤酒的可滤性将决定过滤机的容量大小，而且这与过滤面积有关。
● 对废硅藻土的湿度要求
从环保角度考虑，废硅藻土的湿度要求成为一个非常重要的问题。处理废硅藻土的办法有两个：一是用无菌空气预先吹干存留在卧式过滤元件上的硅藻土，另一个是利用沉淀槽和挤压脱水机。
● 是否经常停电
这对于常有停电事故国家的用户尤其重要。
● 是否重复使用滤前和滤后混合液
这里指过滤开始和结束时的啤酒-水混合液。要明确该产物是排放掉，还是送回过滤机。采用卧式过滤机时，必须设置滤前和滤后罐才能操作。
● 是否能提供经脱气处理的水
如采用高浓度糖化啤酒生产工艺，这一点尤为重要。
具体的决策依据
在解决以上所有问题以后，就可以确定基本规格和滤室的要求。下面的决策是选择实际的过滤系统，为此我们必须对其优点和劣势进行认真考虑。
要考虑的因素如下所示：
◆以hl m2/h（百升-平方米/小时）为单位的过滤能力取决于啤酒的可滤性，理论上对卧式和立式过滤机都一样。
◆先进的滤室应能够及时对意外事故做出反应。
◆随着原材料质量的变化，啤酒的可滤性有时候也会改变。在这种情况下，过滤机操作人员必须减慢流速。卧式过滤机不存在过滤能力降低的问题，因为机内流速只有0.115 m/s左右。
至于立式过滤机，就需要一定的流速才能保持啤酒在立管上均匀分布。（图片）
立式过滤机 卧式过滤机的最大容量一般应达到600 hl/h。过滤元件的直径对其有影响，而这又要考虑硅藻土能否均匀分布在过滤元件上。
另一点是，啤酒厂为了获得较大的过滤面积而安装多个过滤元件，这样中心轴很可能承受不了元件组在旋转过程中所产生的机械力。从一个角度看这可能是个优点，因为对废硅藻土的重量有所限制。过滤以后废硅藻土保留在过滤元件上，并且可以利用无菌空气预先脱除30 - 35% 的水分。此后借助元件组的旋转把各元件上预干燥的滤饼甩入存放废硅藻土的容器，然后再倒入一个斗车。
立式过滤机的废硅藻土随液体排出，因此必须对硅藻土进行滤后处理。规划生产设施时，须考虑一个容量至少为200 hl的沉淀槽。
如果发生电源故障或其它原因导致生产中断，预涂助滤剂会留在卧式过滤机的过滤元件上。即使中断几小时后再恢复过滤也不会损失啤酒。换个角度看这又是一个优点。小啤酒厂只要在同一个班次内没有达到过滤机的满容量，就可以立即重新开始过滤作业。在一定条件下，硅藻土或PVPP可以在二氧化碳气氛中保留在过滤元件上。
如果发生停电，立式过滤机在停机期间肯定会发生预涂助滤剂滑脱的问题，其结果要浪费大量的啤酒。
许多啤酒厂多看重在不需要滤前和滤后处理的条件下运行的能力。卧式过滤机利用二氧化碳脱出预涂助滤剂的水分，而使滤饼留在过滤元件上，然后让待过滤的啤酒均匀充满过滤机。这一作法可避免啤酒与水的不必要混合。反之，如果用原啤酒顶出水分，就会发生酒水相混的现象。为了尽可能减少浪费，须安装滤前、滤后罐，并注入5%以上的混合液。过滤结束时也会发生同样的过程：过滤一结束，机内未经过滤的啤酒经过静止的过滤元件过滤，也可以利用二氧化碳使之回到过滤前的缓冲罐或熟化罐里。
实践证明，卧式过滤机利用PVPP 稳定啤酒的性能是令人满意的。应注意PVPP 的最小损失量低于0.5-1.0%。PVPP再生需要有一个与CIP系统连接的辅助罐，我们建议采用1% 热碱液。
就更换啤酒品牌而言，卧式过滤机的层流特点只会导致少量的啤酒混杂，这主要靠进口分布器的特殊构造而实现。如前所述，待过滤的啤酒来自滤室的顶部。
过滤机进料主流道的流速从1.7到2.0 m/s变化不等，进入滤室的原啤酒三次改变流向，从而降低流速，并从紊流变成近乎层流的状态。在本例中整个过滤机内的流速降至0.115 m/s，这样的层流速度保证啤酒以最佳状态稳定地流过滤室和过滤元件，使两种啤酒的混合界面十分狭小。
在立式过滤机中，预涂助滤剂需要比较强的紊流，因此在改变啤酒型号时会产生较大的混合量。
最后的重要问题应该提及备件。由于卧式过滤机有转动部件，所以维修要求可能比较高。相反，采用刚性过滤元件的立式过滤机没有任何转动部件。最后我必须强调，节约人力是现代社会非常重要的事情。再先进的过滤机，如果缺少自动控制系统，就不够完美。
11/8/2004
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