The Operation Result of No Kieselguhr Filtration Used by a Brewery in Europe Reiner Gaub The evaluation of No Kieselguhr Filtration project validated the obvious and active effect of PROFI technology on quality and economy. Looking on the future, the water and energy etc resources are become increasingly valued. Profi No Kieselguhr Filtration system will be a most economical and safe route in the application of beer filtration.
概要
無土過濾項目的評估，驗證了Profi技術在質量與經濟性方面有明顯積極的影響。面向未來，水和能源等資源越來越寶貴，Profi的無土過濾系統在啤酒過濾應用中將是最經濟安全的途徑。
介紹
啤酒的澄清與穩定是啤酒工業中長期研討的課題。由於典型的批次型操作結合助濾劑的使用，引起人們對於環境和健康的討論，啤酒行業致力於尋求能夠消除這些因素並對啤酒業具有經濟優勢的解決方案。嘉士伯集團自2001年起已就取代硅藻土的課題與Pall食品飲料部進行探討，從2004年起至今在Tuborg Frederica 邁入了實施階段。 這一項目的目標是對無土過濾技術進行評估，證實相比之下對質量沒有影響，具有更高的經濟性。
技術
在本項目中Tuborg確定採用Profi技術，這是離心機與中空纖維膜過濾的結合。Profi技術是Westfalia FoodTec部與Pall Food & Beverage部的合作項目。在Profi 技術中以最有效的方式將兩個系統的優勢相結合併加以利用。
離心機用於從啤酒中以干物質含量極高的的性能分離大部分類似於酵母的粗固體顆粒和膠體物質，然後通過膜過濾系統有效地將殘留的酵母和形成細小沉澱的膠體物質去除。
離心分離機是為這一應用專門設計的系統，採用了專利的水封技術、柔和進料系統以及碟片表面的特殊處理。這些特點可實現高效分離，並且由於非常有限的剪切力確保了膠體和酵母的柔和處理。
膜系統是一個專利的中空纖維繫統，在死端過濾模式下運行。無需採用濃縮液收集罐或循環管路，系統設計簡約並且易於控制。
其他系統組成包括穩定劑添加、穩定劑反應罐、置放於離心機和錯流單元之間的緩衝罐、CIP及冷卻器。
中試
確定項目目標之後，第一步是採用500l/hr試驗系統進行中試。Profi中試系統與生產規模的大型單元完全是一一對應的複製，全自動，並且配有所有在線收集相關參數的全部測試裝置。系統與現行的硅藻土過濾生產線平行安裝，使得所有參數可以進行直接比較（性能、質量、耗量）。
在中試期間對所有類型的啤酒都進行了過濾，為了對過濾壽命有更寬泛的條件進行評估，還增加了特別釀製的品種。
中試結果表明，所有種類的啤酒均過濾成功。與硅藻土過濾相比，口味和質量沒有變化。就可濾性的影響而言，其過濾性能與硅藻土過濾類似。經濟性在可行的範圍內。Profi原則上可靠性與安全性高，穩定性顯示出趨低的走勢，然而小規模的設計系統不允許穩定劑與啤酒充分的混合，基於中試規模，接觸時間很短。
完全規模化系統
基於中試的試驗結果，確定設計完全規模化系統通量為365百升，最大流速為480百升/時。完全規模的Profi系統與現有硅藻土過濾機平行安裝並附帶切換選擇，從其中一個系統切換到另一個系統。
項目實施的時間安排如下：
用戶訂單： 2005年7月
驗收測試： 2005年10月
安裝： 2005年11/12月
調試與培訓： 2006年1月/2月
投產： 2006年3月16日至今
工藝描述如下：
啤酒來自於后熟/發酵，經過閥陣到達穩定劑添加站。在這裡水溶膠或PVPP定量添加到啤酒主管線。其後緩衝罐大小是嚴格根據穩定劑所需的反應時間設計的。 離心機將大量的粗顆粒(酵母、形成沉澱的膠體物質)柔和地進行分離。離心機的操作是由其進口和出口處的濁度計和完整的循環管路來實現操作控制的。這樣使得進料酵母的進料罐可以切換供料。
在離心機之後安裝一個冷卻器以維持溫度為後酵溫度，避免對啤酒的膠體結構產生任何影響。冷卻器的溫度範圍在-2℃～1℃。
隨後的緩衝罐可確保在因離心機排放不暢而使通量受到阻斷的情況下供給膜過濾系統的連續進料。膜過濾系統是由5個相互獨立的、在連續工作原則下以相繼操作模式運行的同樣模塊組成的。2個～4個模塊處於過濾工作狀態，1個～3個模塊可處於清洗或待命狀態。 膜過濾系統對於濃縮液沒有外部循環，錯流是在模塊內以死端過濾的模式操作的。
系統平行操作各模塊以達到穩定的出口流量。若一個模塊達到最大壓差2bar，則將被排空並進行清洗。通過相繼啟動各模塊，穩定的過濾通量可保持一周無須中斷。
當個別模塊達到最大過膜壓力時，排空是通過背壓CO2向清酒罐方向正向進行。排空的同時下一個模塊啟動過濾。在膜過濾系統之後是CO2飽充與混合的標準操作。
關於膜的CIP，是採用鹼、過氧乙酸和標準的工業膜清洗劑進行標準的清洗和消毒。用量與啤酒廠的常規一致。不需要任何特殊的清洗劑或氯劑。
清洗之後是自動運行的完整性測試，一支一支地檢查相關微生物膜柱的完整性。如果遇到受損的膜柱，會立刻被鑒別並且在過濾中被隔離，這樣模塊不必停止運行。
結論
為了單獨測試這個啤酒生產線上的消耗資料庫，包括所有供給線上都由啤酒廠用戶安裝了全自動計量儀。所測試的數據貯存於SQL伺服器上，用於進一步的分析。公開的數據全部來源於上述自動測量。
所有的分析結果都經啤酒廠用戶實驗室驗證，結果表明除濁度和攜氧量外其他性能毫無差異，此兩項性能有明顯提高： * 90°濁度：0.1至0.2 EBC，低於硅藻土過濾； * 12.5°濁度：0.03至0.08，明顯低於硅藻土過濾； * 全過濾攜氧量在0.02 ppm以內，由始至終。
微生物測試表明過濾出口處的所有測試樣品無酵母檢出，啤酒有害菌在進口處無檢出，因而遞減效應無顯現。
到2006年5月底為止，包括調試濾酒在內，在最初投產的2個月內，各種品牌的啤酒已完成過濾總量400,000百升。自3月16日起，硅藻土過濾系統已不再使用。
Profi系統實現了在規定的性能參數範圍內（365hl/hr～480hl/hr）連續多日生產保持通量穩定。
模塊的運行時間決定於啤酒的種類。不需中間漂洗或暫停的典型操作時間一般在5小時～10小時之間。起始壓差300mbar，終止壓差在1.8bar～2bar。
模塊相繼啟用的順序是全自動的並具有絕對的可靠性。系統是在無操作員狀態下運行，包括周末。與硅藻土過濾相比，酒體的穩定性毫無改變。
對於整個Profi過濾線而言，啤酒的損耗在0.02%。採用絕對數據，離心機分離酵母干物質含量達23%～24%，在膜過濾的一個模塊中啤酒的損失小於70升。由於很小的數量，酒頭和酒尾不再被收集，因而酒頭酒尾處理的投資與操作成本也不再出現。同時，二次污染、后混合時由於超量添加而導致攜氧的風險也消除了。 整個過濾線中溫度上升小於1℃。
介質消耗表現出令人震驚的低數據：整線的水耗為0.043升/升啤酒，包括CIP在內，遠低於硅藻土過濾系統(0.13升/升啤酒)。
整個Profi系統的電耗小於0.4KWh/百升過濾啤酒，與舊有的硅藻土過濾系統相比降低了50%以上。
熱能消耗也比預料中少得多，僅為預測數據的70%，達到2.5KWh/m3。 更多的難於測算的成本節約還來自於無需硅藻土的處理（採購、品質管理、貯存、準備、廢棄、損耗、操作人員勞動保護），捕集過濾和精濾也省去了。從硅藻土中引入鐵、錳離子的風險也不存在了。
