Способы фильтрования пива

Способы фильтрования подразделяют на способы предварительного (грубого) осветления и на способы более тонкого фильтрования — соответственно с применением масс-фильтра, кизельгурового фильтра, центрифуг и, наконец, пластинчатого фильтра (фильтр-пресса).

Масс-фильтр
Фильтровальный материал (фильтрационная масса) состоит из хлопкового пуха, к которому прежде обязательно добавляли незначительную долю асбеста. После запрещения использования асбеста стали применять целлюлозу после ее предварительной обработки. При исчерпывании ресурсов фильтра фильтрационную массу промывают в отдельном аппарате и прессуют в диски одинаковой толщины. Для массфильтров характерны большие трудо- и энергозатраты, а также большое количество воды для восстановления фильтровальных средств. Поскольку фильтрование с помощью масс-фильтров в ФРГ сохранилось лишь на небольших пивоваренных предприятиях, мы приведем лишь краткие сведения о масс-фильтрах.

Масс-фильтр состоит из определенного количества бронзовых фильтрующих чаш, расположенных в раме с подвижной головной частью. В эти фильтрующие чаши диаметром 525 мм и глубиной 60 мм помещается фильтрационная масса. Пиво поступает на ребристую чашу, распределяется равномерно и продавливается через фильтрационную массу, после чего собирается на стороне отфильтрованного пива и отводится через соответствующие каналы. Благодаря наличию промежуточного канала в середине фильтра пиво можно фильтровать дважды.

Фильтрационная масса состоит из очищенного и обезжиренного хлопкового пуха. В ходе эксплуатации фильтра уменьшается длина хлопковых волокон, из-за чего снижается производительность, но качество фильтрования повышается. Сухая масса фильтра составляет около 3 кг и после промывки и стерилизации пневматически или гидравлически прессуется под давлением 3,5-5 бар (при этом слои фильтрационной массы должны быть одинаковой толщины). В фильтрационной массе содержится 65-70 % воды. Промывку фильтрационной массы для удаления отфильтрованных частиц мути проводят холодной и горячей (80-85°С) водой в специальном аппарате. Для этого требуется примерно 200 мин, 150-200 л воды и 10 кг пара на 1 кг сухой массы. Стерилизация горячей водой при 90 °C собранного фильтра дает экономию 50 л воды.

Процесс фильтрования.
Из охлажденного фильтра, промытого холодной водой (желательно температурой 1 °С, достигнутой в охладителе), должен быть полностью удален воздух. Выход первого разбавленного водой фильтрата, концентрированного первого сусла и особенно образующиеся промывные воды, здесь имеет большее значение, чем при фильтровании на кизельгуровом фильтре. То же относится и к остатку на фильтре, который может попадать из одного сорта пива в другие. В ходе фильтрования создается сопротивление фильтрации, которое в начале фильтрования составляет от 0,3 до 0,5 бар, а затем каждый час возрастает на 0,1-0,2 бар. Примерно через 8 ч фильтрования достигается перепад давлений в 1,5-2 бар, существенно повышающий скорость прохождения пива через все уменьшающиеся поры фильтра. Благодаря этому отделяются адсорбированные вещества (белки, микроорганизмы и дрожжи).

Производительность масс-фильтра при нормальном осветлении пива составляет около 1,5 гл/ч, а при снижении производительности до 1,0 гл/ч можно обеспечить (прежде всего при двойном фильтровании) эффект стерилизующего (обеспложивающего) фильтра. Двойное фильтрование оправдывает себя лишь при необходимости высококачественной фильтрации (расходы на нее относительно невелики благодаря сочетанному использованию фильтров грубой и тонкой очистки).

Рационализировать фильтрование с помощью масс-фильтра можно благодаря центрифуге для тонкого осветления. В данном случае масс-фильтр может решать больше задач — например, его можно применять при так называемом «полирующем фильтровании». По окончании каждого цикла фильтрования (8-10 ч) фильтр промывают (методом обратной промывки) и стерилизуют в теплообменнике с помощью циркуляции горячей воды. Фильтр можно использовать 3-4 раза без дорогостоящего процесса промывки.

Пластинчатый фильтр-пресс
Пластинчатый фильтр-пресс используют, как правило, для дополнительного фильтрования, причем фильтрующие пластины могут быть с разной степенью фильтрации. Такой фильтр можно применять также для полировочного и даже обеспложивающего фильтрования. Конструкция фильтра представляет собой станину со сжатыми на пей фильтрующими слоями. Число фильтрующих пластин, их материал и размер аналогичны рамному фильтр-прессу (пластины из искусственных материалов оказались менее долговечными). Схема фильтрования та же, что и у масс-фильтра, то есть пиво подводится к каждой второй пластине, проникает через фильтрующий слой, собирается у соседней пластины и через канал выводится из фильтра. Производительность пластинчатого фильтр-пресса зависит от пропускной способности фильтрующего слоя, а также от количества и размеров фильтрующих пластин.

Наполнителем для пластинчатого фильтр-пресса служат волокна целлюлозы из различных видов древесины, кизельгур, перлит, а также синтетические волокна. Эти компоненты обрабатывают смолами, повышающими их влагостойкость, в результате чего внутри фильтрующего слоя толщиной 4,2-4,5 мм создается развитая адсорбирующая поверхность, удерживающая частицы мути (белки, дрожжи и бактерии). Условием успешного фильтрования является незначительная скорость потока пива в каналах фильтрующего слоя. Прохождение пива сквозь слой длится 90-120 с. Вследствие наслоений на фильтрующих волокнах капилляры забиваются, поток пива снижается и вследствие большого перепада давлений принимает вертикальное направление. При этом повышается скорость потока внутри каналов, что приводит к ухудшению адсорбции мути или даже к смыву уже адсорбированных частиц. В результате фильтрование следует прекратить и начать промывку фильтра или произвести замену фильтрующих слоев. Необходимо также избегать гидравлических ударов, резко изменяющих скорость потока в каналах и вызывающих проникновение частиц мути сквозь фильтрующий слой.

Обслуживание пластинчатого фильтр-пресса. Фильтрующий слой в собранном фильтре стерилизуется паром с избыточным давлением 0,2-0,3 бар или горячей водой. При применении обеспложивающего фильтра для стерилизации рекомендуется использовать пар, причем необходимо учитывать образование конденсата. В начале фильтрования пива необходимо тщательно промыть фильтр во избежание образования в пиве посторонних привкусов вследствие попадания в пиво остатков на фильтрующих слоях. Фильтрование следует производить с исключением возможности гидравлических ударов, желательно с использованием буферного танка. Простои не допускаются. При обеспложивающем фильтровании разность давлений должна составлять не более 1,0-1,2 бар, иначе скорость потока пива в фильтре окажется слишком высокой и качество фильтрования окажется проблематичным. Несмотря на возможность регенерации фильтра с помощыо промывки холодной и горячей водой в противотоке, указанная выше производительность фильтра постепенно снижается.

При одном и том же типе фильтрующего слоя степень осветления и производительность фильтра существенно зависят от качества предварительного фильтрования. Потери с головным и хвостовым фильтрационными остатками снижаются в случае последовательного включения и опорожнения предшествующего и последующего фильтров (кизельгурового фильтра и пластинчатого фильтр-пресса). Количество фильтрационных остатков можно существенно сократить благодаря предварительной подготовке фильтра (промывке и вытеснения воздуха при помощи CO2); так же можно опорожнять фильтр после фильтрования. При этом, однако, в фильтре остается пиво, которое необходимо удалить в процессе промывки.