Применение установки первичной фильтрации/стабилизации жидкостей для тройной цели

Применение установки первичной фильтрации/стабилизации жидкостей для тройной цели

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение предлагает элегантное решение, в котором аппаратура для первичной фильтрации/стабилизации жидкостей может быть различным образом и выборочно использована для фильтрационных операций, операций стабилизации регенерируемого поливинилполипирролидона (PVPP) или одновременно для операций фильтрации и стабилизации при использовании синтетического фильтрующего агента.

Уровень техники

Значение операции фильтрации в промышленной технологии определяется не только тем, что она непосредственно воздействует на фильтруемый материал, но также и тем, что эта операция может оказаться одной из последних возможностей, которыми располагает производитель для того, чтобы непосредственно повлиять на один или более факторов, определяющих качество продукта. В случае пивоварения, например, фильтрация является, как правило, последней стадией пивоваренного процесса перед упаковыванием и, следовательно, может быть последним шансом, который имеется у пивовара для того, чтобы непосредственно повлиять (как в упреждающем, так и в корректирующем смысле) на исходное качество пива и (исходя из перспективы его составляющих) на срок его хранения.

Фильтрацию диатомитом (DE) обычно понимают как механическое разделение различных жидких и твердых компонентов в их суспендированной смеси. Эти «суспензии» (в соответствии с представлениями настоящей заявки, суспензии в широком смысле этого слова не предполагают какие-либо конкретные пределы размера частиц, но предполагают только то, что эти частицы удерживаются или суспендированы, т.е. взвешены в потоке текучей среды) пропускают через пористый фильтрующий агент и при этом, по крайней мере, некоторые частицы задерживаются на или внутри фильтрационной среды, в то время как, по крайней мере, частично осветленная в результате этого жидкость (т.е. «фильтрат») выходит из блока фильтрации.

Хотя фильтрация через DE является и может оставаться главным, если не доминирующим, типом фильтрации с помощью фильтрующего агента (фильтрацией с аллювиальными средами) в пивоваренной и других промышленных областях, существует ряд вновь возникших альтернативных фильтрационных технологий. В настоящее время внедрены такие технологии как микрофильтрация перекрестных потоков и различные мембранные методы. Наиболее недавние разработки сосредоточились на отказе от использования диатомита и/или перлита и замены природных фильтрующих агентов синтетическими полимерами (в особенности пригодными для регенерации). Синтетические фильтрующие агенты можно смешивать с PVPP, после чего фильтрующий агент или смесь разных фильтрующих агентов, включая PVPP, могут стать пригодными для повторного применения после процесса регенерации (см. WO 96/35497).

Мутность является видимым проявлением физической нестабильности пива и может подразделяться на три главные группы: биологическую, микробную и небиологическую.

Предшественниками, ответственными за небиологическую нестабильность, являются белки и полифенолы, более конкретно танины. Образование их комплексов прогрессивно усиливается такими факторами, как концентрация предшественников, тепло, кислород, тяжелые металлы, альдегиды и перемешивание.

Полифенолы могут быть удалены адсорбцией на поливинилполипирролидоне (PVPP). В силу своего химического строения PVPP взаимодействует преимущественно с полимеризованными полифенолами за счет водородных связей и слабых электростатических сил. Сродство полифенолов к PVPP выше их сродства к белкам, образующим в пиве помутнение, поскольку PVPP имеет более активные центры, чем белки. Кроме того, взаимодействие между полифенолами и PVPP сильнее и происходит быстрее, чем между полифенолами и белками. Для полного завершения реакции обычно рекомендуется время контакта, равное 5 минутам. PVPP существует в двух формах: одноразовая и регенерируемая форма.

- Одноразовый PVPP более тонок по сравнению с регенерируемой формой, его размер лежит в пределах от 9 до 50 мкм при среднем размере 25 мкм, и он обладает высоким соотношением поверхность/масса. Перед фильтрацией его обычно дозируют: вместе с кизельгуром или в отдельном дозирующем аппарате перед добавлением DE со скоростью дозирования от 10 до 30 г/час. Дозированный PVPP удаляют после реакции с полифенолами на стадии фильтрации, образуя тем самым часть фильтровального осадка (фильтрационный кек).

- Диаметр частицы регенерируемого PVPP составляет от 40 до 200 мкм при среднем размере 110 мкм и этот PVPP имеет более низкое соотношение поверхность/масса по сравнению с однократно используемым PVPP. Скорость дозирования регенерируемого PVPP обычно составляет от 20 до 50 г/час. В случае систем с регенерируемым PVPP последний дозируют непрерывно в поток светлого пива и собирают на специально предназначенном фильтре, где он может быть регенерирован при контакте с раствором гидроксида натрия (NaOH). Регенерация PVPP является процессом in situ и проводится в конце операций фильтрации и стабилизации в то время, когда PVPP находится на фильтре. Адсорбированные полифенолы повторно растворяют в горячем растворе, содержащем от 1 до 2% NaOH, после чего PVPP нейтрализуют кислотным раствором до рН примерно 4,0. Таким образом, необходима специальная установка, предназначенная для регенерации PVPP. Такой способ является наиболее экономичным способом производства стабильного пива со сроком годности до 6 месяцев для пивоваренных заводов, обладающих фильтрационной емкостью свыше примерно 500000 гл/год.

Существует несколько типов аппаратуры для фильтрации и стабилизации: пластинчатые и рамные фильтры, свечные фильтры или горизонтальные листовые фильтры.

Раскрытие изобретения

Операция фильтрации и операция стабилизации являются разными операциями и для того, чтобы обеспечить проведение процесса в «наилучших практических» условиях, для этих операций необходимы специальные установки.

Операция фильтрации проводится перед операцией заполнения и обеспечивает некоторые визуальные характеристики жидкости для потребителей. Целью операции фильтрации является главным образом осуществление удаления взвешенных частиц из жидкости. Такие частицы включают в себя микроорганизмы, например дрожжи или бактерии, и, по крайней мере, частицы, предшествующие помутнению. Для этой операции необходимо оборудование с соответствующими конструкцией и размерами.

Операция стабилизации может проводиться и, как правило, действительно проводится в разные моменты процесса. В изобретении используется операция стабилизации, проводимая после или одновременно с операцией фильтрации, но не исключительно таким образом. Целью операции стабилизации является осуществление удаления предшественников образования мути, таких как полифенолы и/или легко образующие муть белки, которые бы в противном случае участвовали в реакции с образованием мутности в упакованном продукте. Для этой операции необходимо, в зависимости от способа стабилизации, оборудование с соответствующими конструкцией и размерами.

В настоящее время в имеющемся на рынке оборудовании отсутствует достаточное разнообразие, и пивные фильтры используют только для фильтрации, а стабилизационные фильтры только для стабилизации. Предоставление пивовару возможности по выбору использовать установку для разных применений считается большим преимуществом. Такого рода гибкость особенно полезна в том случае, когда пивной рынок подвержен сезонным изменениям.

Задачей настоящего изобретения является сгладить, по крайней мере, некоторые из указанных недостатков, предложив фильтрационное и/или стабилизационное оборудование, которое может быть использовано как для операции фильтрации, так и для операции стабилизации, или даже для той и другой.

Фильтрационное и/или стабилизационное оборудование для названной выше цели включает в себя:

- первый бункер для хранения и второй бункер для хранения,

- первый фильтрующий элемент и второй фильтрующий элемент,

причем указанный первый бункер соединен с первым фильтрующим элементом, а указанный второй бункер соединен со вторым фильтрующим элементом,

- первый патрубок, соединяющий выход из указанного первого фильтрующего элемента с входом указанного второго фильтрующего элемента, причем указанный первый патрубок содержит в себе первый клапан, имеющий открытое положение и закрытое положение,

причем указанное открытое положение является положением, позволяющим соединить выход указанного первого фильтрующего элемента с входом второго фильтрующего элемента, а закрытое положение отсоединяет выход указанного первого фильтрующего элемента от входа второго фильтрующего элемента и при этом указанный первый клапан включает в себя первый вентиль и второй вентиль, причем указанный первый клапан находится в открытом положении, когда указанный второй вентиль открыт и указанный первый вентиль закрыт, и в закрытом положении, когда указанный второй вентиль закрыт и указанный первый вентиль открыт.

Согласно изобретению, фильтрационное и/или стабилизационное оборудование может быть адаптировано к нужной операции способа и природе технологической добавки, используемой для этой операции. Предлагаемая установка имеет тройное предназначение:

- традиционная фильтрация с DE с или без стабилизации при использовании одноразовых продуктов,

- традиционная стабилизация с PVPP с использованием регенерируемых продуктов и

- фильтрация с использованием синтетических материалов, смешанных или не смешанных с PVPP, в качестве дополнительной стадии стабилизации.

Действительно, если первый клапан находится в открытом положении, фильтрацию проводят последовательно, используя первый фильтрующий элемент и второй фильтрующий элемент, что означает то, что фильтрат, выходящий из первого фильтрующего элемента, поступает на второй фильтрующий элемент для дополнительной фильтрации.

Оптимальное функционирование имеет место тогда, когда первый бункер содержит DE, а второй бункер содержит регенерируемый PVPP. Эти благоприятные рабочие условия дополнительно снижают затраты на стадии фильтрации, поскольку использование регенерируемого PVPP является менее затратным, чем использование одноразового PVPP.

Если первый вентиль находится в закрытом положении, фильтрацию проводят в каждом фильтрующем элементе (первом и втором) независимо один от другого и одновременно. Это означает то, что в первом фильтрующем элементе может, например, использоваться DE, смешанный с одноразовым PVPP, а во втором фильтрующем элементе может использоваться PVPP, смешанный с синтетическими полимерами, и при этом как в первый фильтрующий элемент, (так и во второй фильтрующий элемент) поступает одна и та же нефильтрованная среда.

Аналогичным образом, в первый фильтрующий элемент может подаваться нефильтрованная среда, к которой в качестве первого фильтрующего агента добавлен регенерируемый PVPP, смешанный с синтетическими полимерами, из указанного первого бункера, а во второй фильтрующий элемент может подаваться в качестве второго фильтрующего агента нефильтрованная среда, к которой добавлен DE, из указанного второго бункера.

В другом варианте, если, например, (летом) необходимо увеличить последовательность, как первый, так и второй бункеры могут содержать один и тот же фильтрующий агент, которым может, например, быть смесь DE с одноразовым PVPP или смесь регенерируемого PVPP с синтетическими полимерами.

Как можно заключить, установка действительно является очень гибкой и переключение от одних рабочих условий к другим является очень простым в осуществлении, поскольку требуется лишь сменить содержимое бункера.

В частности, фильтрационное и/или стабилизационное оборудование согласно изобретению содержит, кроме того, второй патрубок, соединяющий вход указанного первого фильтрующего элемента с выходом третьего бункера, предназначенного для содержания нефильтрованной среды, в то время как названный второй патрубок соединен, кроме того, с входом указанного второго фильтрующего элемента, когда первый клапан находится в закрытом положении.

Во избежание нарушений скорости потока и т.п. может оказаться полезным иметь промежуточный бункер с нефильтрованной средой.

Предпочтительно, чтобы в фильтрационной и/или стабилизационной установке согласно изобретению указанный первый патрубок включал в себя второй клапан между указанным вторым фильтрующим элементом и указанным вторым бункером, и чтобы этот второй клапан имел открытое положение и закрытое положение, из которых названное открытое положение было бы положением, при котором второй фильтрующий элемент соединен со вторым резервуаром, а закрытое положение было бы положением, при котором второй фильтрующий элемент отсоединен от указанного второго резервуара.

Предпочтительно, чтобы установка согласно изобретению дополнительно включала в себя четвертый бункер, имеющий выход, соединенный с указанным первым патрубком посредством, по меньшей мере, одного третьего вентиля, который был бы в закрытом положении, когда второй клапан находится в открытом положении, и который был бы в открытом положении, когда второй клапан находится в закрытом положении, обеспечивая тем самым связь между четвертым бункером и вторым фильтрующим элементом.

Названная предпочтительная особенность увеличивает возможности установки. Действительно, вместо опорожнения второго бункера, если его нужно заполнить другим фильтрующим агентом, можно переключить второй вентиль для поступления из четвертого бункера фильтрующего агента, отличного от фильтрующего агента, содержащегося во втором бункере.

Например, когда в летний период существенно меняются рабочие условия, как первый, так и второй бункеры должны предпочтительно содержать смесь DE с одноразовым PVPP, так как для повышения выхода продукции фильтрующий агент и первый и второй фильтрационные блоки принимают участие в работе независимо друг от друга. Однако в зимний период может понадобиться вновь использовать традиционную фильтрационную схему, представляющую собой последовательную фильтрацию, включающую в себя первую фильтрацию с DE и следующую за ней вторую фильтрацию с регенерируемым PVPP, которая (схема) менее затратна по сравнению с названной выше фильтрацией, используемой в летний период. Однако такого рода фильтрация, которая протекает менее быстро, в большей степени подходит для более низкой производительности (зимой).

Первый, второй или четвертый бункеры рассчитаны преимущественно на содержание в них среды фильтрующего агента, выбираемой из группы, состоящей из кизельгуровой среды, диатомита, перлита, одноразового поливинилполипирролидона (PVPP), регенерируемого PVPP, силикагелей, бентонита, синтетических материалов и их смеси.

В частности, синтетический материал выбирают из группы, состоящей из полиамида, поливинилхлорида, фторсодержащих продуктов, полипропилена, полистирола, полиэтилена, полибутилена, полиметилпентена, сополимеров этилена, двойных и тройных сополимеров акриловых соединений, олефиновых термопластичных эластомеров, PVPP или его смесей, полиполимеров и продуктов их совместной экструзии и их смеси.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления синтетический материал имеет средний диаметр от 25 до 50 мкм и, преимущественно, от 30 до 40 мкм.

В еще более предпочтительном варианте осуществления первый фильтрующий элемент представляет собой горизонтальный листовой фильтр, свечной фильтр или вертикальный листовой фильтр, а второй фильтрующий элемент представляет собой свечной фильтр.

Указанной выше средой преимущественно является напиток на фруктовой или зерновой основе, в частности напиток на злаковой основе, более конкретно напиток солодового типа и, наиболее конкретно, сброженный напиток, преимущественно пиво.

В частности, среда имеет рН от 2 до 6 и преимущественно от 3 до 5. В одном из конкретных вариантов осуществления, как указанный первый резервуар, так и указанный второй резервуар, содержащие смесь кизельгура и диатомита или перлита с одноразовым PVPP, являются условием, в особенности подходящим для летнего производства, которое имеет большую важность по сравнению с зимним производством.

В другом конкретном варианте осуществления, в большей степени пригодном для зимнего производства, в котором указанный первый бункер и указанный второй бункер содержат кизельгур, диатомит или перлит, указанный четвертый бункер содержит регенерируемый PVPP.

В одном из вариантов указанный четвертый бункер содержит смесь регенерируемого PVPP с синтетическими полимерами. Такие рабочие условия являются особенно выгодными и допускают одностадийную фильтрацию, проводимую, например, с диатомитом, смешанным с одноразовым PVPP, и при этом фильтрация менее затратна, поскольку смесь синтетических полимеров с PVPP является регенерируемой. Причина этого, вытекающая из настоящей заявки, состоит в том, что как первый, так и второй фильтрующий элемент работают с названной смесью как с фильтрующим агентом.

Другие варианты осуществления установки согласно изобретению приведены в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится также к способу фильтрации и/или стабилизации нефильтрованной среды, включающему:

- первое добавление первого фильтрующего агента из первого бункера к указанной нефильтрованной среде, поступающей из третьего бункера;

- первую фильтрацию указанной нефильтрованной среды, содержащей указанный первый фильтрующий агент, в результате чего получают первый фильтрат;

- второе добавление второго фильтрующего агента из второго или четвертого бункера ко второй нефильтрованной среде;

- вторую фильтрацию указанной нефильтрованной среды, содержащей указанный второй фильтрующий агент, в результате чего получают второй фильтрат;

- переключение первого клапана из закрытого положения в открытое положение, причем названное закрытое положение является положением, при котором вслед за первой фильтрацией проводят вторую фильтрацию, причем указанный первый фильтрат представляет собой указанную вторую нефильтрованную среду, подвергаемую второй фильтрации, открытое положение является положением, при котором первая фильтрация проводится независимо и одновременно со второй, указанная нефильтрованная среда является такой же, как и вторая нефильтрованная среда, а указанный первый фильтрующий агент и указанный второй фильтрующий агент могут быть одинаковыми или разными

В частности, способ дополнительно включает в себя переключение второго клапана из закрытого положения в открытое положение для добавления второго фильтрующего агента из указанного второго бункера или из открытого положения в закрытое положение одновременно с переключением третьего вентиля из закрытого положения в открытое положение для добавления второго фильтрующего агента из указанного четвертого бункера.

В настоящем способе для второго фильтрующего элемента выбирается традиционная фильтрация с диатомитом, когда нефильтрованная жидкость подается на второй фильтрующий элемент по подающей жидкостной линии и когда альтернативный дозирующий бункер (четвертый) отсоединен от установки и, следовательно, когда второй клапан или ряд вентилей находятся в открытом положении.

Традиционную стабилизацию с помощью PVPP выбирают, когда фильтрованную жидкость подают на второй фильтрующий элемент по подающей жидкостной линии и когда традиционный дозирующий бункер отключен от установки и, следовательно, когда по крайней мере второй клапан или ряд вентилей закрыты и когда первый клапан закрыт, обеспечивая тем самым связь между первым и вторым фильтрующими элементами.

Фильтрацию и, возможно, стабилизацию с использованием синтетических материалов выбирают, когда нефильтрованную жидкость подают на второй фильтрующий элемент по жидкостной подающей линии и когда, по крайней мере, второй клапан или ряд вентилей закрыты и первый клапан открыт для разъединения указанного первого фильтра от второго.

Другие варианты осуществления способа согласно изобретению приведены в приложенной формуле изобретения.

Другие признаки и преимущества изобретения будут более четко выявлены в свете приведенного ниже описания одного из конкретных не ограничивающих изобретения варианта его осуществления со ссылками на фигуры.

Краткое описание фигур

Фиг.1 - графическое представление технологической схемы установки фильтрации/стабилизации и различных ее элементов.

Фиг.2 - графическое представление входного и выходного соединительных средств для жидкости в жидкостной подающей линии установки, представленной на фиг.1.

Фиг.3 - графическое представление традиционного дозирующего бункера, фильтра и жидкостной подающей линии.

Фиг.4 - графическое представление резервного бункера для дозирования и хранения.

Фиг.5 - графическое представление соединительных средств между резервным бункером для дозирования и хранения, фильтром и жидкостной подающей линией установки, представленной на фиг.1.

На приведенных чертежах один и тот же ссылочный знак присвоен аналогичным элементам оборудования согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Типичное оборудование пивной фильтрационной линии обычно включает в себя центрифугу, камеру охлаждения, промежуточный бункер, насосы, расходомеры, трубы, вентили, фильтр для пива и, возможно, стабилизационную аппаратуру, которые соединены между собой и размеры которых подобраны под пропускную способность пивного фильтра. Пропускная способность фильтра определяется его удельной фильтрационной поверхностью и выражается в гектолитрах в час (гл/час) и при этом вся линия имеет ту же пропускную способность.

Настоящее изобретение относится к применению установки, которая может быть использована как для операции фильтрации, так и для операции стабилизации. Фильтровальное оборудование закрытого типа, к которому относятся свечной фильтр, горизонтальный и вертикальный листовые фильтры, обладает тем преимуществом, что оно полностью автоматизировано и совместимо с процессом регенерации, который может осуществляться в фильтре (процесс in situ). Указанное применение связано, таким образом, с порошковым фильтровальным оборудованием закрытого типа.

Настоящее изобретение относится к установке для первичной фильтрации/стабилизации жидкостей, включающей, в сочетании, жидкостную подающую линию, традиционную систему дозирующего бункера (первого) для одноразового фильтрующего агента и резервную систему второго дозирующего бункера для регенерируемого фильтрующего агента и/или стабилизационного агента, причем установка приспособлена к избирательному вводу в работу одной или другой дозирующих систем для отмеривания доз соответствующей загрузки в жидкость, которую подают по подающей линии, а фильтр адаптирован для задержания на себе материала фильтрующего агента в процессе пропускания жидкости, из которой этот задерживаемый материал удаляется (фиг.1).

Согласно настоящему изобретению, оборудование для установки фильтрации и стабилизации может выбираться в зависимости от проведения процесса и природы технологической добавки, которую для данной работы используют. Пример такого типа установки представлен на фиг.1. Как правило, представленная установка имеет тройное предназначение:

- традиционная фильтрация с диатомитом с или без стабилизации и использовании одноразовых продуктов,

- традиционная стабилизация с PVPP с использованием регенерируемого продукта и

- фильтрация с использованием синтетических материалов, смешанных или не смешанных с PVPP в качестве дополнительной стадии стабилизации.

Выбор различных элементов установки в зависимости от типа операции предоставляется для принятия путем выбора подходящей программы:

- Традиционную фильтрацию с диатомитом выбирают тогда, когда нефильтрованную жидкость подают на фильтр (7) по подающей жидкостной линии и когда бункер для дозирования/хранения (30) отсоединен от установки и, следовательно, когда по меньшей мере вентили (47), (42), (43) и (46) закрыты (фиг.3).

- Традиционную стабилизацию с PVPP выбирают тогда, когда фильтрованную жидкость подают на фильтр (7) по подающей жидкостной линии и когда традиционный дозирующий бункер (1) отсоединен от установки и, следовательно, когда по меньшей мере вентили (48), (3) и (22) закрыты (фиг.4 и 5).

- Фильтрацию и, возможно, стабилизацию с использованием синтетических материалов выбирают тогда, когда нефильтрованную жидкость подают на фильтр (7) по подающей жидкостной линии и когда дозирующий бункер (1) отсоединен от установки и, следовательно, когда по меньшей мере вентили (48), (3) и (22) закрыты (фиг.4 и 5).

Согласно настоящему изобретению, проходящая через установку жидкость может быть напитком на основе фруктов или злаков, характеризующимся рН от 4 до 6, из которых напиток на основе злаков является напитком солодового типа, который может быть сброженным и, следовательно, имеющим рН от 3 до 5, в том числе пивом.

Применение настоящего изобретения и подробности раскрытия настоящей заявки сосредоточены в первую очередь на фильтрации с использованием кизельгура, диатомита (DE) и/или перлита, которую (фильтрацию) обобщенно называют порошковой DE-фильтрацией. В порошковой DE-фильтрации (фильтрации с аллювиальными средами) DE-фильтрующий агент впрыскивается в поток пива в точке, находящейся несколько ранее точки, где этот агент собирается на опорной сетке. Фильтрация пива начинается тогда, когда устанавливается грунт и рециркулирующая жидкость становится прозрачной. Поток пива, несущий DE вместе с дрожжами и другими взвешенными твердыми материалами образует затем по существу «несжимаемую» массу, называемую «фильтровальной лепешкой» или фильтровальным осадком (кеком). Чтобы предотвратить забивку маленьких пор на фильтре и добиться продления работы фильтра, фильтрующий агент непрерывно дозируют в нефильтрованное пиво в качестве «подпитки».

Для процессов фильтрации с аллювиальными средами в целом (включая сюда процессы, в которых в качестве фильтрующего агента используются кизельгур и т.п.) обычные промышленные фильтры могут быть классифицированы с помощью следующей типологии: 1) рамные фильтры, 2) горизонтальные фильтры и 3) свечные фильтры.

В связи с этим следует отметить, что рамные фильтры являются такими, которые называют «открытыми» и не являются полностью автоматизированными системами. Горизонтальные же и свечные фильтры в отличие от рамных являются «закрытыми» и полностью автоматизированными системами.

На практике фильтрационная система с использованием фильтрующего агента в процессе фильтрации с аллювиальными средами включает в себя, как правило, следующее:

- Механическая опора.

- Начальный слой крупного фильтрующего агента, известный как первый «грунт», который действует как промежуточный слой, соединяющий зазоры в механической опоре для последующих более тонких грунтов, или подпитки.

- Слой второго грунта, состоящий из более тонкого сорта фильтрующего агента по сравнению с фильтрующим агентом, использованным для первого грунта.

- Постепенное накапливание фильтровального осадка, состоящего из матрицы подпитки, дрожжей, белка, углеводных частиц, частиц легкой мути и других коллоидных материалов.

Захват, поглощение и поверхностная фильтрация являются главными механизмами, с помощью которых осуществляется фильтрация с фильтрующим агентом. Согласно этой модели, пивные частицы захватываются внутри пор, создаваемых между частицами фильтрующего агента и удаляются в соответствии с их размером и размерами пор на фильтрационной поверхности. Скорость потока пива через фильтр составляет обычно порядка 4-5 гл/час·м² и влияет на эффективность фильтрации, так как более низкая скорость обеспечивает более эффективное задерживание частиц. Скорость потока может быть намного выше, в пределах от 8 до 11 гл/час·м², если будет сохраняться высокая пропускаемость фильтровального осадка.

Продолжительность работы фильтра определяется тем, когда полезный объем фильтра полностью занят объемом фильтровального осадка, или тем, когда повышение давления, обусловленное увеличением объема слоя и уменьшением пропускаемости образовавшегося слоя осадка, достигает верхнего предела, гарантируемого поставщиком оборудования.

Настоящее изобретение относится к применению оборудования, которое может быть использовано как для операции фильтрации, так и для операции стабилизации, или для той и другой.

Согласно изобретению, первый и второй фильтрующие элементы выбирают из группы, состоящей из свечного фильтра, горизонтального листового фильтра или вертикального листового фильтра. Первый фильтрующий элемент является преимущественно горизонтальным фильтром, а второй преимущественно свечным фильтром.

Типичный свечной фильтр (СФ) состоит из цилиндрическо-конического резервуара, который отделен от отделения для фильтрата и ретентата (концентрата) плитой или чем-либо подобным. Другая плита, расположенная над этой разделительной плитой, используется для сбора фильтрата. Цилиндрическая часть резервуара заключает в себе отделение для ретентата, а коническая часть обеспечивает правильное распределение сырого фильтрующего агента (DE), собирает и в конце работы выгружает израсходованный фильтрующий агент. Нефильтрованное пиво поступает в резервуар через нижнюю вершину конической части. Перпендикулярно средней плите установлены цилиндрические свечки. Они занимают 55-75% объема резервуара. Современная свечка включает в себя трапециевидную спиральную проволоку, навитую восьмью витками на прямоугольные опорные стержни. Отверстие свечки асимметрично: с концов 70 мкм, а в середине несколько шире во избежание риска забивки.

На стадии фильтрации, как правило, принимается скорость потока от 3,5 до 6,0 гл/час·м². Конструкцию свечного фильтра обычно проектируют в расчете на максимальное рабочее давление 7 бар.

Горизонтальный фильтр состоит из монолитного резервуара с двумя закрепленными горизонтальными металлическими пластинами. Комплект элементов состоит из пластинчатых фильтрующих элементов, которые закреплены на центральном полом валу и могут поворачиваться с помощью приводного устройства. Лист состоит, как правило, из несущей плиты, на которую опирается прочная грубая сетка, которая, в свою очередь, удерживает на себе тонкую сетку с отверстиями (только в качестве примера) примерно 70 мкм. Рабочим преимуществом фильтра такого типа является то, что он обеспечивает стабильный фильтровальный осадок. На стадии фильтрации, как правило, принимается скорость потока от 5,0 до 8,0 гл/час·м².

Нефильтрованное пиво может поступать в горизонтальный фильтр двумя разными путями в зависимости от того принадлежит ли фильтр к более старому S-типу или к более современному Z-типу.

Процессы с использованием диатомита

Наиболее часто используемый фильтрующий агент состоит из диатомита (DE), который имеет форму аморфного кремнезема, или перлита, который получают из вулканического камня. Существуют различные размеры природных фильтрующих агентов и пивовары устанавливают определенные технические условия, и используют специфические смеси DE и/или перлита, позволяющие достигать технические условия на пиво. Для обеспечения максимальной эффективности фильтрации обычно используют два или три разных класса в зависимости от типа фильтруемого пива. Наряду с этим может изменяться и качество фильтрованного пива. Это может быть, например, обусловлено изменением концентрации дрожжей или сезонными изменениями ингредиентов, в частности солода. По этой причине для получения подпитки часто практикуют подходящее к случаю смешение двух классов. На количество твердого материала в нефильтрованном пиве влияет способ созревания, при котором происходит оседание дрожжей, и оборудование, предназначенное для удаления дрожжей, в частности наличие центрифуги перед операцией фильтрации. На количество требуемой подпитки могут влиять технологические добавки типа осветлителей и протеолитических ферментов. Их обычные количества составляют от 40 до 200 г/гл.

На практике, когда второй фильтрующий элемент выбирают для традиционной фильтрации с DE (фиг.2 и 3), первый и второй фильтрующие элементы работают одновременно и независимо один от другого. В этом случае первый клапан находится в закрытом положении и оба фильтрующих элемента отсоединены один от другого. Вентиль 40 закрыт в то время, когда вентиль 11 открыт. Фильтрующие агенты из первого бункера и из второго бункера могут быть одним и тем же или разными агентами. При этом первый фильтрующий элемент функционирует, как традиционный фильтрующий элемент и не будет здесь описан детально. DE приготавливают и дозируют с помощью обычного дозирующего бункера (1). При приготовлении суспензии DE бункер заполняют деаэрированной водой (ДВ). Во время этой фазы вентили (50), (51) открыты, обеспечивая подачу деаэрированной воды. Бункер оборудован по меньшей мере двумя датчиками, один из которых определяет низший уровень (5) суспензии DE в бункере и, соответственно, дает команду на подачу свежей ДВ, а второй определяет высокий уровень (6) в бункере и, соответственно, останавливает подачу свежей ДВ. Оператор добавляет (обычно вручную) порошок DE в бункер, который оборудован крыльчаткой (17), способной обеспечить нужную однородность приготовленной в бункере суспензии DE.

Процесс фильтрации начинается со стадии «кондиционирования», которая означает, что сам фильтр и различные используемые на стадии фильтрации трубы находятся под водой. Эту стадию проводят главным образом для того, чтобы избежать прямого контакта между кислородом и пивом, причем для этой цели в качестве наилучшего варианта рекомендуется использование ДВ. Фильтр (7) заполняют снизу деаэрированной водой, которую закачивают [насосом] (8) по подающей жидкостной линии, когда вентили (9), (10), (11), (13), (2), (15) открыты и когда вентили (12), (14) закрыты. Во избежание избыточного расхода ДВ фильтр устанавливают на режим рециркуляции с использованием обводного контура при раскрытых вентилях (52), (53), (54) и (25).

Когда фильтр и линии в достаточной степени деаэрированы, можно начинать операцию фильтрации, нанося на фильтровальную среду верхний фильтрующий слой (грунт). Обычно используют два слоя грунта с разным размером частиц, первый из которых состоит из более крупных частиц, в то время как для второго используются более тонкие частицы. Поскольку распределение, используемое для нанесения грунтов, больше, чем для подпитки, часто используют количество приблизительно от 1 до 2 кг/см². Чтобы иметь уверенность в том, что вся поверхность фильтрационной среды покрыта достаточным количеством фильтрующего агента и гарантировать качество первого объема фильтрованного пива, поток ДВ примерно в 1,5 раз больше фильтрационного потока. При добавлении к фильтру грунта суспензию DE прокачивают насосом (18) с заданной скоростью потока, которую контролируют с помощью расходомера (19), когда открыты по меньшей мере вентили (4), (20), (21) и (22), образуя так называемый второй вентильный блок (клапан) в открытом положении. Во избежание избыточного расхода ДВ во время нанесения грунта, фильтр переводят в режим рециркуляции с использованием обводного контура при открытых вентилях (52), (53), (54) и (25).

Нефильтрованное пиво охлаждается и может быть подано на фильтр с использованием того же пути с прохождением через промежуточный бункер (24) (третий бункер), который расположен между центрифугой (сепаратором) и фильтром. Эту стадию часто называют «предварительный прогон» («prerun» с англ. или «Vorlauf» с немецк.). Когда удельный вес смешивания между пивом и водой становится выше заданного, фильтрованную жидкость собирают в резервуар для жидкости «предварительного прогона» и «после прогона» при использовании открытых вентилей (25), (26) и при закрытом (12). Эту стадию можно было бы считать стартовой точкой производства. Для получения желаемых результатов фильтрации поток нефильтрованного пива во время ввода DE обеспечивается насосом (8), который контролируется расходомером (