Фильтрование на новых заторных фильтр-прессах
2.4.8.1. Заполнение фильтра осуществляется насосом с плавной регулировкой частоты. При этом создают небольшое противодавление (1-1,5 м водяного столба). Чтобы заполнить камеры по возможности быстро и равномерно, насос должен работать с максимальной производительностью. Благодаря нижней подаче происходит равномерное повышение уровня затора и вытеснение воздуха из объема камер. Как только сусло достигнет буферной емкости, размещенной на выпуске фильтра, или установленного в ней уровня (в течение примерно 4 мин), начинается (как и в традиционном фильтре) собственно слив первого сусла. Заметное вначале помутнение быстро уменьшается благодаря намыву мельчайших частиц дробины на салфетку (тем самым отпадает необходимость в откачивании мутного сусла). Первое сусло осветляется до 7-10 ед. ЕВС. Длительность фильтрования составляет 21-24 мин. Затем проводят непродолжительное промывание трубопровода для затора горячей водой. Сжатие при избыточном давлении около 0,5 бар занимает почти 6 мин, при этом количество первого сусла увеличивается приблизительно на 10%. Концентрация первого сусла не должна превышать показатели традиционного фильтр-пресса (для варок пива с массовой долей сухих веществ в начальном сусле 11,5-12 % она может составлять 17,5-18 %).
2.4.8.2. Фильтрованию промывных вод предшествует заполнение камер дробиной, которую сначала спрессовывают, а потом снимают давление (продолжительность - около 5 мин); затем примерно 5 мин ведут перекачивание при постоянном избыточном давлении на входе фильтра 0,5 бар и около 50 мин - при постоянном расходе, составляющем около 15% максимальной производительности насоса. Эти методы позволяют добиться по возможности равномерного выщелачивания. Сжатие дробины осуществляется дважды; сначала под давлением 0,4-0,5 бар, затем 0,5-0,6 бар. Из 3,7 гл главного налива/нем. ц получается 2,3 гл первого сусла с экстрактивностыо около 17,2 %; количество промывных вод составляет примерно 3,2 гл/нем. ц, что позволяет получить концентрацию последней промывной воды около 1 %, из которой после сжатия образуется 0,5 %-ный вымываемый экстракт сырой дробины (в пересчете на влажность 80 %). Сжатие нивелирует отклонения в составе экстракта, неизбежно возникающие в вертикальных слоях. Тем самым дробина выщелачивается очень равномерно и осушается до влажности около 70 %. Обе фазы сжатия длятся 4 и 3 мин.
2.4.8.3. Разгрузка и мойка фильтра. Выгрузка дробины продолжается около 10 мин, при этом излишнее снижение влажности дробины затрудняет ее удаление. В случае правильного проведения фильтрования дробина хорошо отделяется от салфеток, однако необходимо контролировать, насколько полно выполнена разгрузка и при необходимости принять соответствующие меры. Сточные воды образуются лишь в том случае, если необходимо смыть остатки дробины, а также при мойке фильтра, которая требуется через 24 - 30 варок. Мойку проводят после смыва остатков дробины 2 %-ным раствором едкого натра с добавлением фосфатов при температуре 80 °С; раствор прокачивают со скоростью, составляющей 2/3 скорости промывания дробины (в общей сложности - около 1,5 ч). Затем фильтр нейтрализуют 0,5 %-ным раствором холодной кислоты в течение 15 мин. Последнюю операцию мойки проводят путем ручного опрыскивания фильтровальных салфеток водой под низким давлением. Таким образом, общая продолжительность мойки составляет 4-5 ч.
2.4.8.4. Короткий контакт сусла с водой и дробиной оказывает на качество фильтрования положительное влияние. Некоторым недостатком является тонкое измельчение зерна солода, особенно оболочек.
Осветление сусла, за исключением сусла в начале фильтрования, которое из-за его относительно небольшого количества не возвращается, довольно хорошее (7-10 ед. ЕВС), лишь при повторном насыщении сжатой дробины водой отмечается помутнение до 40 ед. ЕВС, а затем прозрачность стекающих промывных вод составляет около 5 ед. ЕВС. Содержание твердых частиц составляет 20-50 мг/л (в зависимости от свойств помола и условий хранения), вследствие чего увеличение йодного числа при кипячении сусла минимально.
Содержание кислорода благодаря закачиванию затора снизу составляет 0,1-0,2 мг/л и является очень низким, однако при использовании в качестве промывной воды недеаэрированной воды оно может достигать 0,7-1,5 мг/л. Подвод промывной воды в емкость от смесителя через тангенциальный ввод способствует получению удовлетворительных показателей по удалению из воды кислорода.
2.4.8.5. Производительность фильтр-пресса составляет 12 варок/сут, то есть цикл фильтрования занимает 120 мин. При этом чистое время фильтрования составляет 95-100 мин, и после выгрузки дробины и сборки фильтра имеется небольшой резерв времени (5-7 мин). Проведение внеплановой мойки (например, после 24 варок) означало бы сокращение количества варок примерно на 2 варки каждые двое суток. Таким образом, операцию мойки и проведение фильтрования следует рассчитывать так, чтобы цикл фильтрования занимал одну неделю, то есть около 40-48 варок без промежуточной мойки.
Выход экстракта на 0,3-0,5 % ниже лабораторного, что объясняется тем, что из оптимального порошкового помола можно получить несколько более высокий лабораторный выход, чем из помола согласно стандарту ЕВС. Потери дробины в пересчете на сырую дробину влажностью 80% составляют 0,5-0,6 % вымываемого и 0,6-0,7 % растворимого экстракта, причем эти значения достижимы даже при варках с повышенной долей сухих веществ начального сусла (например, при массовой доле сухих веществ в горячем охмеленном сусле 14,8 %). Тем самым общие потери дробины составляют около 1,2 %. Заторный фильтр-пресс эксплуатируется в автоматическом режиме.
2.4.8.6. Преимущества и недостатки новых заторных фильтр-прессов. К преимуществам следует отнести более высокую производительность - до 12 варок/сут (при промежуточной мойке каждые двое суток - И варок), высокое и более равномерное выщелачивание, получение сусла с повышенной экстрактивностью (о высокоплотном пивоварении см. главу 9), хорошее фильтрование, сопоставимое с современными фильтр-чанами, а также более благоприятное (по сравнению с фильтр-прессами старой конструкции) содержание кислорода, возможность эксплуатации практически без образования сточных вод и получение «сухой» дробины с влажностью чуть выше 65-70 %. Фильтровальные салфетки обычно выдерживают около 1000 варок.
К недостаткам можно отнести высокий расход энергии молотковой дробилкой и необходимость гомогенной засыпи. Как и в традиционных фильтр-прессах, объем камер определяет расход моющих средств и воды для ополаскивания.
Стрейнмастер
Это фильтрационное устройство представляет собой резервуар из нержавеющей стали с квадратной или прямоугольной формой днища высотой 3-5 м. Нижняя часть резервуара имеет коническую форму и через шибер соединена с бункером для дробины. В ней на 5-6 уровнях размещены фильтрационные трубы треугольного сечения с прорезями (их ширина в просвете 1 мм, а длина 13 мм). Общее количество этих прорезей таково, что суммарное живое сечение составляет 10 % поверхности. Фильтрующая поверхность при 6 т засыпи составляет 60 м2. Ситовые элементы одного уровня подключаются к сборной трубе, сечение выпускного отверстия которой регулируется фильтрационным краном. Для повышения скорости фильтрования каждая зона фильтрования подсоединена к своему насосу с регулируемым числом оборотов. Нижняя часть конической зоны обычно подключена к одной трубе. Разрыхлитель отсутствует. Как и в заторном фильтр-прессе, в стрейнмастере большую роль играет гомогенность затора, который в зоне фильтрующих элементов должен оставаться по возможности гомогенным. Это достигается за счет относительно более топкого помола, чем в обычных фильтр-чанах, но (после постепенной оптимизации) соответствующего составу помола, приведенному в разделе 2.2.1. Целесообразно провести кондиционирование солода. Концентрация затора поддерживается на уровне, обеспечивающем концентрацию первого сусла в 20-23%.
Перекачивание затора в стрейнмас-тер производится сверху через несколько распределительных устройств. После перекачивания 60 % затора начинается спуск и возврат мутного сусла. По окончании процесса фильтрования сусло стекает достаточно прозрачным. Для сохранения рыхлой структуры дробины первое сусло не должно опускаться до уровня ее поверхности, и поэтому во время спуска первого сусла при достижении им определенного уровня начинают промывание дробины водой (одновременно сверху и снизу).
При достаточно высокой установке емкостей первое сусло стекает самотеком, а поскольку фильтрование промывных вод осуществляется при подаче воды сверху и снизу, регулирование потоков выполняется на основании определения содержания экстракта в фильтрате, вытекающем из всех кранов (каждые 10 минут). Подача промывной воды автоматически регулируется. Когда в сусле из верхней зоны фильтрования содержание экстракта снижается до 2 %, подачу воды сверху прекращают, а снизу продолжают, но с большей скоростью. Как только содержание экстракта в сусле из верхнего фильтрующего элемента станет менее 1 %, этот элемент отключают. К концу фильтрования экстракт в дробине распределяется сверху вниз но нарастающей. При достижении пороговой величины (содержание экстракта 1%) происходит отключение соответствующей системы. Процесс фильтрования длится около 70-80 мин.
Качество фильтрования в стрейнмастере несколько хуже, чем в фильтр-чане, так как стекания прозрачного сусла приходится ожидать до окончания перекачки. Промывание дробины, а также добавление отпрессованной воды и осадка взвесей сусла вызывают дополнительное помутнение, что отражается в среднем содержании твердых частиц около 250 мг/л. Поглощение кислорода вследствие подачи затора сверху и открытой фильтрации составляет около 1-2 мг/л, а при подключении подающего насоса для фильтрованного сусла оно несколько выше.
Выгрузка дробины осуществляется путем открывания заслонки и продолжается несколько минут. Так как дробина еще очень мокрая, при ее выгрузке и при последующем промывании объем сточных вод составляет 10-15 гл/т засыпи. Воду, отпрессованную на шнеке транспортера для дробины, нередко собирают, осветляют, проводят водоподготовку и повторно используют (см. раздел 2.3.4.3). При этом возникают потери дробины, составляющие иногда 10-15%. Промывание фильтрующих элементов стрейнмастера опрыскиванием следует проводить очень тщательно во избежание закупоривания ситовых отверстий.
Несмотря на большое количество воды, используемой для промывания дробины, полностью извлечь из нее экстракт удается не всегда. Разница между выходом экстракта в варочном цехе и конгрессным выходом экстракта в пересчете на BCB может составлять 1,5-2 %, то есть она выше, чем в фильтр-прессе или фильтр-чане. Тем не менее высокая производительность стрейнмастера и возможность автоматизации его работы в ряде случаев вполне оправдывают его применение.