啤酒过滤设备
CN 204147764 U
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种啤酒过滤设备。
背景技术
[0002] 啤酒过滤是酿造阶段最后一道屏障，因此啤酒过滤设备是非常核心的设备，保证了最后啤酒达到合格的饮用标准。目前国内比较常见的过滤方式是采用硅藻土进行过滤，这种设备在运行时需添加一定量的硅藻土作为过滤介质来满足过滤的需求，从而达到啤酒的所需指标。硅藻土过滤存在一定的弊端:1、硅藻土作为一种矿产资源会出现资源短缺问题，大量使用必然会导致成本增加；2、操作硅藻土过滤机时劳动强度大，硅藻土粉尘对操作工健康不利；3、娃藻土不能回收利用，废弃的娃藻土会对环境造成严重的污染；4、娃藻土过滤机对细菌的截留去除不理想，后面必须加精滤，需要采用巴氏杀菌，对风味产生不良影响。
[0003] 随着硅藻土资源日益枯竭，啤酒酿造界不得不考虑另寻其他助滤剂或不使用助滤剂的滤酒方法。当然随着过滤设备的不断更新，近年也有人推出了一种有机膜无土过滤设备，将以此来替代硅藻土过滤机。
[0004] 高分子的有机膜无土过滤虽然已有了较多的研究和应用。但由于其材料本身的限制，在推广使用以及清洗等方面都受到一定的限制，主要表现为:首先，有机膜由于其材料的限制，膜容易变形，从而导致膜孔径变化，最终会导致透出液品质不稳定；其次，还存在有机膜设备一次性投资大、膜管易老化、处理效果和膜通量不稳定、效率低下等问题。
[0005] 无论是使用硅藻土还是有机膜，传统的过滤技术是静态的。在过滤过程中，由于滤液中的固形物不断沉积，滤层厚度越来越厚，过滤压差越来越大，以致最后压差增大至无法过滤。因此，需要清除固形物之后才能继续过滤。清除过滤膜组件的操作中断了生产，不能达到啤酒工业化生产中的连续化生产的要求。
实用新型内容
[0006] 为了较好地解决上述问题，本实用新型提供一种啤酒过滤设备，包括:缓冲罐，清酒罐，两组过滤膜组件，CIP (cleaning in place)清洗系统(即定位清洗系统)。
[0007] 缓冲罐分别与两组过滤膜组件相连接且两组过滤膜组件分别与清酒罐相连接以便在缓冲罐和清酒罐之间形成两条并联的过滤线路；其中，CIP清洗系统分别与两组过滤膜组件相连接以便形成两组清洗液从CIP清洗系统流入到过滤模组件后再从过滤膜组件返流回CIP清洗系统的闭合的清洗回路。
[0008] 接通一条过滤线路，来自缓冲罐中的啤酒浊液连续不断地经过一组过滤膜组件过滤后，一部分经过滤形成啤酒清液进入清酒罐，另一部分未经过滤的啤酒浊液返回到缓冲罐，这种获取啤酒清液的过程不断进行直到一组过滤膜组件堵塞；一组过滤膜组件堵塞后，切断一条过滤线路并立即接通另一条过滤线路，来自缓冲罐中的啤酒浊液连续不断地经过另一组过滤膜组件过滤后，一部分经过滤形成啤酒清液进入清酒罐，另一部分未经过滤的啤酒浊液返回到缓冲罐，这种获取啤酒清液的过程不断进行直到另一组过滤膜组件堵塞。
[0009] 一条过滤线路被切断期间，接通与一组过滤膜组件相连接的一组清洗回路，来自CIP清洗系统的清洗液对一组过滤膜组件进行清洗,清洗后的清洗液返回到CIP清洗系统进行处理，形成了一个清洗循环，清洗循环不断进行直到一组过滤膜组件的堵塞得以清除后切断一组清洗回路。
[0010] 另一组过滤膜组件堵塞后，切断另一条过滤线路并立即接通一条过滤线路，另一条过滤线路被切断期间，接通与另一组过滤膜组件相连接的另一组清洗回路，来自CIP清洗系统的清洗液对另一组过滤膜组件进行清洗，清洗后的清洗液返回到CIP清洗系统进行处理，形成了另一个清洗循环，清洗循环不断进行直到另一组过滤膜组件的堵塞得以清除后切断另一组清洗回路。
[0011] 如此交替进行上述两条过滤线路的接通和切断，以及上述两组清洗回路的接通和切断，使得啤酒清液的获取连续不断地进行。
[0012] 其中，从清洗过滤膜组件的堵塞至堵塞清除完毕所用的时间小于过滤膜组件从开始过滤啤酒浊液至堵塞所用的时间。
[0013] 通过这样的设置，可实现连续24小时不间断生产，一组过滤膜组件进行过滤，另一组过滤膜组件进行CIP清洗，交替进行，提高生产效率。
[0014] 较佳地，过滤膜组件为错流膜过滤组件。
[0015] 采用错流膜过滤技术，其优点在于:由于错流过滤是动态的，滤液以切线方向流经滤膜，未滤液和已滤液的流向是垂直的。由于未滤液高流速形成湍流的摩擦力，可以将附在滤膜上少量沉积物带走，不致堵塞滤孔，不让压差增加。此未滤液不断回流，固形物浓度不断增大，最后达到固、液分离。
[0016] 进一步，两组过滤膜组件中的每一组过滤膜组件包括:第一进液口和第二进液口，第一出液口和第二出液口，第一进液口开口于过滤膜组件的下端，用以交替输入来自缓冲罐的啤酒浊液和来自CIP清洗系统的清洗液；第二进液口开口于过滤膜组件靠近下端的侧面上，用以输入来自CIP清洗系统的清洗液；第一出液口开口于过滤膜组件的上端，用以交替输出未经过滤的啤酒浊液和清洗后的清洗液；第二出液口开口于过滤膜组件靠近上端的侧面上，用以交替输出过滤后的啤酒清液和清洗后的清洗液。
[0017] 通过这样的设置，能够使得错流膜过滤组件的过滤和堵塞的清除正常进行。
[0018] 较佳地，每组清洗回路，包括正清洗回路和反清洗回路，正清洗回路是由CIP系统通过管路与过滤膜组件的第一进液口相连接，过滤膜组件的第一出液口和第二出液口分别通过管路与CIP系统相连接而形成的；反清洗回路是由CIP系统通过管路与过滤膜组件的第二进液口相连接，过滤膜组件的第一出液口通过管路与CIP系统相连接而形成的。
[0019] 通过这样的设置，能够解决管道以及错流膜过滤组件的彻底清洗问题。错流过滤时，由于靠近器壁流体的拖拉作用，流速减慢，在实践中仍会有薄的沉积物形成在滤膜的表面上，此与过滤物质的豁度和错流速度有关。利用定时逆流反冲，就可解决此问题而不至堵塞滤孔。采用正清洗回路和反清洗回路，正清洗与反清洗交互进行，被处理物料以一定的速度流过膜面，截留物被带出膜组。特殊的清洗配方使得每次过滤并清洗后的通量能保持一致，过滤通量不会衰减。
[0020] 较佳地，还包括主循环泵、CIP泵和多个阀，主循环泵设置在过滤回路上，CIP泵设置在清洗回路上，多个阀设置在缓冲罐、清酒罐、两组过滤膜组件和CIP清洗系统之间相互连接的管路上。
[0021 ] 较佳地，阀是三通阀。
[0022] 通过特殊的阀阵设计可实现连续生产。
[0023] 较佳地，三通阀为气动阀。
[0024] 较佳地，过滤膜为陶瓷膜。
[0025] 本实用新型的过滤膜采用无机膜代替现有技术中的有机膜。优选陶瓷膜。陶瓷膜过滤的优势及特点:1、提高啤酒质量。陶瓷膜过滤精度高，且孔径分布窄，过滤过程中孔径不随温度、压力等条件而变化，经陶瓷膜过滤可有效去除酵母菌、浑浊蛋白等影响啤酒浊度及稳定性的不良因素，不需要再经过巴氏杀菌工艺，提高了啤酒的品质。2、使用寿命长，陶瓷膜一般可用10年以上。3、特高机械强度。4、易于反向清洗。陶瓷膜具有高耐污染的特点，对预处理要求低，可长时间运行。污染后，可用工厂现有的CIP清洗系统进行清洗。5、耐几乎所有啤酒厂常有的酸碱腐蚀，可CIP清洗。6、适用于100°C以上的工作温度；7、不受压力突然变化的影响。8、承受1bar以上的工作压力。9、可用热水及蒸汽消毒。10、成本低。
[0026] 较佳地，陶瓷膜的过滤孔径为不大于0.5微米。
[0027] 较佳地，陶瓷膜的材料为α -三氧化二铝。
[0028] 本实用新型提供的啤酒过滤设备通过连续生产可实现100%的过滤效率，并可避免峰值生产，均衡能量，达到节能的目的。
附图说明
[0029] 图1是根据本实用新型的较佳实施例的啤酒过滤设备的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0030] 下面将结合附图介绍本实用新型。
[0031] 如图1所示，根据本实用新型的一个较佳实施例的一种啤酒过滤设备的工艺流程示意图包括:缓冲罐1，清酒罐2,两组过滤膜组件3、4，CIP (cleaning in place)清洗系统即定位清洗系统5。
[0032] 缓冲罐I分别与两组过滤膜组件3、4相连接且两组过滤膜组件3、4分别与清酒罐2相连接以便在缓冲罐I和清酒罐2之间形成两条并联的过滤线路LI和L2 ;其中，CIP清洗系统5分别与两组过滤膜组件3、4相连接，以便形成两组清洗液从CIP清洗系统5流入到过滤模组件3、4后再从过滤膜组件3、4返流回CIP清洗系统5的闭合的清洗回路Ql和Q2 ；
[0033] 接通一条过滤线路LI，来自缓冲罐I中的啤酒浊液连续不断地经过一组过滤膜组件3过滤后，一部分经过滤形成啤酒清液进入清酒罐2，另一部分未经过滤的啤酒浊液返回到缓冲罐I，这种获取啤酒清液的过程不断进行直到一组过滤膜组件3堵塞；一组过滤膜组件3堵塞后，切断一条过滤线路LI并立即接通另一条过滤线路L2，来自缓冲罐I中的啤酒浊液连续不断地经过另一组过滤膜组件4过滤后，一部分经过滤形成啤酒清液进入清酒罐2，另一部分未经过滤的啤酒浊液返回到缓冲罐1，这种获取啤酒清液的过程不断进行直到另一组过滤膜组件4堵塞；一条过滤线路LI被切断期间，接通与一组过滤膜组件3相连接的一组清洗回路Ql,来自CIP清洗系统5的清洗液对一组过滤膜组件3进行清洗，清洗后的清洗液返回到CIP清洗系统5进行处理，形成了一个清洗循环，清洗循环不断进行直到一组过滤膜组件3的堵塞得以清除后切断一组清洗回路Ql ;另一组过滤膜组件4堵塞后，切断另一条过滤线路L2并立即接通一条过滤线路LI，另一条过滤线路L2被切断期间，接通与另一组过滤膜组件4相连接的另一组清洗回路Q2，来自CIP清洗系统5的清洗液对另一组过滤膜组件4进行清洗，清洗后的清洗液返回到CIP清洗系统5进行处理，形成了另一个清洗循环，清洗循环不断进行直到另一组过滤膜组件4的堵塞得以清除后切断另一组清洗回路Q2。如此交替进行上述两条过滤线路LI和L2的接通和切断，以及上述两组清洗回路Ql和Q2的接通和切断，使得啤酒清液的获取连续不断地进行。
[0034] 其中，从清洗过滤膜组件3或4的堵塞至堵塞清除完毕所用的时间小于过滤膜组件3或4从开始过滤啤酒浊液至堵塞所用的时间。
[0035] 通过这样的设置，可实现连续24小时不间断生产，一组过滤膜组件进行过滤，另一组过滤膜组件进行CIP清洗；交替进行，提高生产效率。
[0036] 在本实用新型的一个实施例中，过滤膜组件3、4为错流膜过滤组件。
[0037] 采用错流膜过滤技术，其优点在于:由于错流过滤是动态的，滤液以切线方向流经滤膜，未滤液和已滤液的流向是垂直的。由于未滤液高流速形成湍流的摩擦力，可以将附在滤膜上少量沉积物带走，不致堵塞滤孔，不让压差增加。此未滤液不断回流，固形物浓度不断增大，最后达到固、液分离。
[0038] 进一步，过滤膜组件3包括:第一进液口 31和第二进液口 33，第一出液口 32和第二出液口 34，第一进液口 31开口于过滤膜组件3的下端，用以交替输入来自缓冲罐I的啤酒浊液和来自CIP清洗系统5的清洗液；第二进液口 33开口于过滤膜组件3靠近下端的侧面上，用以输入来自CIP清洗系统5的清洗液；第一出液口 32开口于过滤膜组件3的上端，用以交替输出未经过滤的啤酒浊液和清洗后的清洗液；第二出液口 34开口于过滤膜组件3靠近上端的侧面上，用以交替输出过滤后的啤酒清液和清洗后的清洗液。
[0039] 同上,过滤膜组件4包括:第一进液口 41和第二进液口 43,第一出液口 42和第二出液口 44，第一进液口 41开口于过滤膜组件4的下端，用以交替输入来自缓冲罐I的啤酒浊液和来自CIP清洗系统5的清洗液；第二进液口 43开口于过滤膜组件4靠近下端的侧面上，用以输入来自CIP清洗系统5的清洗液；第一出液口 42开口于过滤膜组件4的上端，用以交替输出未经过滤的啤酒浊液和清洗后的清洗液；第二出液口 44开口于过滤膜组件4靠近上端的侧面上，用以交替输出过滤后的啤酒清液和清洗后的清洗液。
[0040] 通过这样的设置，能够使得错流膜过滤组件3、4的过滤和堵塞的清除正常进行。
[0041] 其中，清洗回路Q1，包括正清洗回路和反清洗回路，正清洗回路是由CIP清洗系统5通过管路与过滤膜组件3的第一进液口 31相连接，过滤膜组件3的第一出液口 32和第二出液口 34分别通过管路与CIP清洗系统5相连接而形成的；反清洗回路是由CIP清洗系统5通过管路与过滤膜组件3的第二进液口 33相连接，过滤膜组件3的第一出液口 32通过管路与CIP清洗系统5相连接而形成的。
[0042] 同上，清洗回路Q2，包括正清洗回路和反清洗回路，正清洗回路是由CIP清洗系统5通过管路与过滤膜组件4的第一进液口 41相连接，过滤膜组件4的第一出液口 42和第二出液口 44分别通过管路与CIP清洗系统5相连接而形成的；反清洗回路是由CIP清洗系统5通过管路与过滤膜组件4的第二进液口 43相连接，过滤膜组件4的第一出液口 42通过管路与CIP清洗系统5相连接而形成的。
[0043] 通过这样的设置，能够解决管道以及错流膜过滤组件的彻底清洗问题。错流过滤时，由于靠近器壁流体的拖拉作用，流速减慢，在实践中仍会有薄的沉积物形成在滤膜的表面上，此与过滤物质的豁度和错流速度有关。利用定时逆流反冲，就可解决此问题而不至堵塞滤孔。采用正清洗回路和反清洗回路，正清洗与反清洗交互进行，被处理物料以一定的速度流过膜面，截留物被带出膜组。特殊的清洗配方使得每次过滤并清洗后的通量能保持一致，过滤通量不会衰减。
[0044] 还包括主循环泵6、CIP泵7和多个三通阀，主循环泵6设置在过滤线路上，CIP泵7设置在清洗回路上，多个三通阀设置在缓冲罐1、清酒罐2、两组过滤膜组件3、4和CIP清洗系统5之间相互连接的管路上。
[0045] 本实施例中，三通阀为气动阀。通过特殊的阀阵设计可实现连续生产。
[0046] 如图1所示，本实施例的啤酒过滤设备共采用了 Vl〜V14共14个三通阀。图中每一个三通阀，黑色圆点表示阀板。常规阀门是常闭阀，常闭的状态就是阀板(黑色圆点)位于右边，即右边堵住，左边打开；阀门打开后阀板(黑色圆点)向左移动，把左边堵住，右边打开。
[0047] 过滤生产初始，三通阀Vl〜V14处于常闭状态，打开V3，V5，V11，接通一条过滤线路LI，开启主循环泵6。在过滤线路LI上设置有电磁流量计8。运行一段时间(例如5小时)后，过滤膜组件3渐渐堵塞，当电磁流量计8检测到过滤线路LI中的流量持续低于预设值时，就可以认为是过滤膜组件3已经堵塞，自动切换三通阀，打开V1，V7，V10，接通另一条过滤线路L2，直到过滤膜组件4堵塞。
[0048] 在过滤线路L2接通期间，打开V2，关闭V5，打开V8，开启CIP泵7，接通清洗液从CIP清洗系统5通过第一进液口 31流入到过滤模组件3后再从过滤膜组件3的第一出液口32返流回CIP清洗系统5的闭合的第一条正清洗回路，然后，打开V12，接通清洗液从CIP清洗系统5通过第一进液口 31流入到过滤模组件3后再从过滤膜组件3的第二出液口 34返流回CIP清洗系统5的闭合的第二条正清洗回路；运行正清洗一段时间(例如40分钟)后，打开V14，接通清洗液从CIP清洗系统5通过第二进液口 33流入到过滤模组件3后再从过滤膜组件3的第一出液口 32返流回CIP清洗系统5的闭合的反清洗回路，打开V14的同时，两条正清洗回路被切断。运行反清洗一段时间(例如20分钟)后，设置在清洗回路上的电磁流量计9检测到清洗回路的流量高于预设值时，就可以认为过滤膜组件3的堵塞被完全清除，随后自动停止CIP泵的运转。从清洗被堵塞的过滤膜组件3至堵塞清除完毕所用的时间小于从过滤膜组件3开始过滤啤酒浊液至过滤膜组件3被堵塞所用的时间。
[0049] 在过滤线路上L2设置有电磁流量计10，当电磁流量计10检测到过滤膜组件4堵塞时，立即关闭VI，Tl, V10，打开V5，切断过滤线路L2的同时接通过滤线路LI，同时关闭V14，V2，打开V6，接通从清洗液CIP清洗系统5通过第一进液口 41流入到过滤模组件4后再从过滤膜组件4的第一出液口 42返流回CIP清洗系统5的闭合的第一条正清洗回路后启动CIP泵的运转，然后，打开V9，接通清洗液从CIP清洗系统5通过第一进液口 41流入到过滤模组件4后再从过滤膜组件4的第二出液口 44返流回CIP清洗系统5的闭合的第二条正清洗回路；运行正清洗一段时间(例如40分钟)后，打开V14，V13，接通清洗液从CIP清洗系统5通过第二进液口 43流入到过滤模组件4后再从过滤膜组件4的第一出液口 42返流回CIP清洗系统5的闭合的反清洗回路，打开V14的同时，两条正清洗回路被切断。运行反清洗一段时间(例如20分钟)后，设置在清洗回路上的电磁流量计9检测到清洗回路的流量高于预设值时，就可以认为过滤膜组件4的堵塞被完全清除，随后自动停止CIP泵的运转。从清洗被堵塞的过滤膜组件4至堵塞清除完毕(即正清洗和反清洗)所用的时间小于从过滤膜组件4开始过滤啤酒浊液至过滤膜组件4被堵塞所用的时间。
[0050] 如此循环往复，可以实现过滤的连续生产。
[0051] 上述各个三通阀的开闭，可以利用控制电路实现自动切换。
[0052] 本实施例中，过滤膜为陶瓷膜。
[0053] 本实用新型的过滤膜采用无机膜代替现有技术中的有机膜。优选陶瓷膜。陶瓷膜过滤的优势及特点:1、提高啤酒质量。陶瓷膜过滤精度高，且孔径分布窄，过滤过程中孔径不随温度、压力等条件而变化，经陶瓷膜过滤可有效去除酵母菌、浑浊蛋白等影响啤酒浊度及稳定性的不良因素，不需要再经过巴氏杀菌工艺，提高了啤酒的品质。2、使用寿命长，陶瓷膜一般可用10年以上。3、特高机械强度。4、易于反向清洗。陶瓷膜具有高耐污染的特点，对预处理要求低，可长时间运行。污染后，可用工厂现有的CIP清洗系统进行清洗。5、耐几乎所有啤酒厂常有的酸碱腐蚀。6、适用于100°C以上的工作温度；7、不受压力突然变化的影响。8、承受1bar以上的工作压力。9、可用热水及蒸汽消毒。10、成本低。
[0054] 本实施例中陶瓷膜的过滤孔径为0.4微米，材料为α-三氧化二铝。
[0055] 本实用新型提供的啤酒过滤设备通过连续生产可实现100%的过滤效率，并可避免峰值生产，均衡能量，达到节能的目的。
[0056] 上述实施例中，本实用新型利用三通阀，实现了管路的简单化，但是在本实用新型的其他实施中，阀并不仅仅限于三通阀，也可以是单向阀，只要能实现控制各条线路的通断的目的即可。阀也并不仅仅限于气动阀，也可以是电磁阀或者其他类型的阀。
[0057] 上述实施例中，为了减少管路以及优化在过滤膜组件上开设的进液口和出液口，采用了共用部分管路以及共用进出液口的设计，但是本实用新型并不限于此。在其他实施例中，也可以采用单独设置各条管路并直接连接到每个过滤膜组件上，也可以将清洗液和啤酒液的进出液口分开设置。
[0058] 上述实施例中，陶瓷膜的过滤孔径为0.4微米，在其他实施例中，也可以根据实际生产需要选用过滤孔径为0.2微米或者0.5微米的陶瓷膜。
[0059] 以上列举了本实用新型的较佳实施例，但是本实用新型并不限于此，本领域技术人员可以根据实际需要选择，只要能达到目的即可。凡以相同的技术手段或为下述权利要求所涵盖的权利范围而实施的，均不脱离本实用新型的范畴而是申请人的权利范围。
| 日期 | 代码 | 事件 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 2015年2月11日 | C14 | Granted |