Процесс варки пива не заканчивается с завершением брожения.
На данном этапе пиво может по-прежнему содержать дрожжи, частицы хмеля, белки, полифенолы и другие взвешенные или образующие мутность вещества. В зависимости от сорта пива и требований пивовара к качеству может потребоваться удаление некоторых из этих компонентов перед перекачкой пива в резервуар для осветленного пива или отправкой на розлив.
Таким образом, фильтрация может служить нескольким различным целям. Она может обеспечивать осветление пива после брожения, снижать содержание твердых частиц перед этапом более тонкой фильтрации, улучшать визуальную стабильность или обеспечивать микробиологическую стабилизацию перед розливом. Однако некоторые сорта пива намеренно оставляют мутными, и для них может потребоваться минимальная окончательная фильтрация или она может вовсе не потребоваться.
Выбор фильтрационного оборудования зависит от сорта пива, концентрации твердых веществ, производственной мощности, требуемой прозрачности, требований к упаковке, а также от предпочтительного метода производства, применяемого на пивоварне.
Для пивоваренных предприятий — от небольших крафтовых мастерок до крупных коммерческих и промышленных пивоваренных заводов — к числу наиболее актуальных технологий относятся центробежная сепарация, фильтрация с использованием диатомовой земли, глубинная фильтрация, пластинчато-рамная фильтрация, картриджная фильтрация и мембранная фильтрация.
Обычное оборудование для фильтрации и сепарации пива
| Оборудование / Технологии | Основная роль в производстве пива | Типичная область применения |
|---|---|---|
| Центрифуга с дисковым набором | Быстрое осветление и отделение дрожжей и взвешенных твердых частиц | Зелёное пиво, отделение дрожжей, предварительная фильтрация |
| Фильтр с диатомовой землей (кизельгуром) | Глубинная фильтрация и осветление пива | Традиционная фильтрация пива |
| Пластинчато-рамный фильтр | Фильтрация под давлением с использованием фильтрующих листов | Фильтрация пива в малых и средних партиях |
| Глубинный фильтр / Фильтрующие листы | Тонкая очистка и полировка | Уменьшение количества дрожжей, частиц и помутнения |
| Картриджный фильтр | Тонкая и окончательная фильтрация твердых частиц | Полировка и последующая защита |
| Мембранная / поперечно-поточная фильтрация | Тонкая фильтрация и микробиологическая стабилизация | Фильтрация пива без использования кизельгура |
| Мешочный фильтр | Грубая или вспомогательная фильтрация | Примеры применения предварительной фильтрации |
Эти технологии — это не просто разные уровни одного и того же фильтра.
Центрифуга отделяет частицы под действием центробежной силы. DE-фильтры и глубинные фильтры задерживают частицы внутри фильтрующего материала. Картриджные фильтры обеспечивают контролируемое задержание частиц, а мембранные системы используют селективное мембранное разделение.
По этой причине пивоваренное предприятие, как правило, подбирает фильтрационное оборудование исходя из технологических задач, а не выбирает самый тонкий из доступных фильтров.
Разъяснение перед тонкой фильтрацией
Пиво, поступающее в тонкий фильтр, значительно отличается от пива, выходящего из бродильной камеры.
Свежесброженное пиво может содержать значительное количество дрожжей и других взвешенных частиц. Подача всего этого объема твердых частиц непосредственно на тонкофильтр может привести к быстрому увеличению перепада давления, сокращению срока службы фильтра и увеличению потерь пива.
Поэтому в первую очередь часто применяется первичная очистка.
В варочном цехе вихревая ванна уже выполняет важную стадию осветления, отделяя горячий осадок от сусла перед охлаждением и брожением. Однако после брожения твердые частицы становятся гораздо мельче и состоят в основном из дрожжей и других продуктов брожения.
Именно в таких случаях находят применение центробежное отделение, седиментация, фильтрация с использованием диоксида кремния или другие технологии осветления.
Типичный процесс может выглядеть следующим образом:
Брожение → Созревание → Первичная очистка → Тонкая фильтрация → Прозрачное пиво → Разлив
Не каждой пивоварне требуются все этапы. Наиболее подходящая схема зависит от сорта пива и требуемых характеристик готовой продукции.
Центрифуги с дисковым набором
A центрифуга с дисковым набором использует центробежную силу, а не фильтрующий материал, для отделения взвешенных твердых частиц от пива.
Внутри вращающейся чаши стопка конических дисков увеличивает эффективную площадь сепарации. Дрожжи и другие взвешенные частицы отделяются от жидкости и удаляются в соответствии с конфигурацией центрифуги.
При производстве пива, центрифуги с дисковым набором может использоваться для:
- Разъяснение по поводу «зелёного» пива
- Отделение дрожжей
- Тонкое разделение твердой и жидкой фаз
- Предварительная очистка перед фильтрацией
- Снижение количества твердых частиц, поступающих в последующие фильтры
- Регенерация пива
Основным преимуществом является скорость и непрерывность работы. Центрифуга позволяет удалить значительную часть дрожжевой осадки до того, как пиво поступит на этап тонкой фильтрации.
Это может оказаться особенно ценным на крупных пивоваренных заводах, где объемы производства пива высоки, а производительность системы фильтрации необходимо поддерживать на протяжении длительных производственных циклов.
Фильтрация с использованием диатомовой земли (кизельгура)
Диатомовая земля, также известная как DE или кизельгур, традиционно является одним из наиболее широко используемых фильтрующих наполнителей в пивоварении.
В процессе фильтрации диоксид кремния образует пористый фильтрационный осадок, через который проходит пиво. Дрожжи, взвешенные частицы и другие вещества, вызывающие помутнение, задерживаются в фильтрационном осадке.
Основной причиной его продолжающегося использования является способность справляться с относительно значительной нагрузкой твердых частиц, обеспечивая при этом получение светлого, прозрачного пива.
Обычным процессом может быть:
Созревшее пиво → DE-фильтрация → Тонкая фильтрация → Резервуар для ясного пива
В зависимости от требуемой эффективности фильтрации можно использовать фильтрующие наполнители различной фракции. Материал более крупной фракции обеспечивает более высокую грязеудерживающую способность, тогда как наполнители более мелкой фракции можно использовать для более интенсивного осветления.
Фильтрация DE подходит для пивоваренных заводов, которым требуется проверенный традиционный процесс фильтрации. Его можно использовать как в крафтовом, так и в промышленном пивоварении, при этом система фильтрации и площадь фильтрующих поверхностей подбираются в соответствии с производственными требованиями.
Существуют также некоторые ограничения. DE является расходным фильтрующим материалом, поэтому пивоварне необходимо организовать хранение, дозирование, обращение с отработанным фильтрующим материалом и его утилизацию. Кроме того, пиво может задерживаться в фильтрационном осадке, что приводит к потерям продукции.
Эти факторы побудили многие пивоваренные заводы изучить возможности использования центрифугирования, глубинной фильтрации или мембранной фильтрации в качестве альтернативных или дополнительных технологий.
Пластинчато-рамные фильтры
В пластинчатых фильтрах фильтрующие листы устанавливаются между рядом пластин. Пиво прокачивается через эти листы под давлением, при этом дрожжи и взвешенные частицы задерживаются фильтрующим материалом.
Эта система особенно полезна для периодической фильтрации, поскольку площадь фильтрации можно регулировать в соответствии с производственными потребностями, а фильтрующие листы — подбирать с учетом требуемой степени очистки.
Пластинчато-рамные фильтры могут применяться для:
- Пакетная очистка пива
- Тонкая фильтрация
- Полировка
- Производство крафтового пива
- Производство пива на малых и средних пивоварнях
Для небольших пивоваренных заводов относительно простая конструкция и гибкий выбор фильтрующих листов могут сделать пластинчато-рамную фильтрацию практичным решением.
Основным ограничением является ручное управление. В традиционных системах для установки, замены и очистки фильтрующих листов необходимо открывать корпус, и в ходе этих операций могут происходить потери пива.
Мембранная и поперечно-поточная фильтрация
Мембранная фильтрация представляет собой альтернативу традиционной фильтрации с использованием фильтрующих наполнителей.
При поперечно-поточной фильтрации пиво протекает тангенциально по поверхности мембраны, а не непосредственно через неподвижный фильтрационный осадок. Часть жидкости проходит через мембрану, в то время как удерживаемые твердые частицы остаются на стороне подачи и вымываются поперечным потоком.
Данный подход позволяет добиться очистки и, в зависимости от конфигурации мембраны, обеспечить микробиологическую стабилизацию без использования диатомовой земли.
К потенциальным преимуществам относятся:
- Не допускается работа с диатомовой землей
- Сокращение объема отходов фильтрующих материалов
- Закрытая обработка
- Стабильные показатели фильтрации
- Возможное снижение затрат на расходные материалы
- Высокая степень автоматизации процессов
Однако, мембранные системы не являются простой заменой фильтра DE.
Загрязнение мембраны может стать серьезной проблемой, если поступающее в систему пиво содержит большое количество дрожжей или коллоидных веществ. Поэтому крайне важно обеспечить эффективное предварительное осветление и надлежащий режим очистки.
В случае небольших пивоваренных заводов при принятии решения следует также учитывать капитальные затраты, объемы производства, требования к очистке, замену мембран, а также то, действительно ли пивоваренному заводу необходим такой уровень автоматизации.
Мешочные фильтры
Роль мешочных фильтров в производстве пива более ограничена, чем в некоторых других технологических процессах по производству напитков.
Как правило, они используются в качестве грубых или вспомогательных фильтров, а не в качестве основного финального фильтра для пива.
Пивоваренный завод может использовать мешочный фильтр для удаления относительно крупных частиц перед этапом более тонкой фильтрации или для защиты последующего оборудования.
Например:
Удаление крупных частиц → Мешочный фильтр → Тонкодисперсный фильтр
Однако фильтрация через мешки, как правило, не является предпочтительным методом для окончательной осветки готового пива.
Для пивоваренного завода, стремящегося обеспечить стабильное качество светлого пива, центрифугирование, фильтрация с использованием диафрагм, глубинная фильтрация, картриджная фильтрация или мембранная фильтрация, как правило, станут более целенаправленным решением.
Фильтрация пива: почему “более точная” не всегда означает “лучшая”
Центрифуга не работает в соответствии с номинальным значением в микронах так же, как фильтрующий материал. Её производительность зависит от таких факторов, как размер частиц, плотность частиц, концентрация твердых веществ, вязкость пива, температура и центробежная сила.
Мембранная фильтрация представляет собой еще один вид фильтрации и выбирается с учетом характеристик мембраны и требуемого степени разделения.
При проектировании технологического процесса пивоваренного завода более уместным будет следующий вопрос:
Что необходимо удалить и на каком этапе это следует сделать?
Выбор системы фильтрации для различных сортов пива
Различные сорта пива не всегда требуют одинакового процесса фильтрации.
Лагер и пилснер
При производстве сортов светлого лагера, как правило, уделяется особое внимание яркому внешнему виду и стабильной прозрачности.
В традиционной пивоварне вместо этого может применяться фильтрация с использованием диоксида кремния, за которой следует этап тонкой фильтрации.
На крупных пивоваренных заводах центрифугирование позволяет снизить нагрузку твердых частиц на последующую систему фильтрации и способствует поддержанию стабильной пропускной способности.
Пиво в стиле IPA и хмельное пиво
Пиво с высоким содержанием хмеля может быть сложнее осветлить, поскольку частицы хмеля и помутнение, связанное с полифенолами, могут способствовать появлению мутности.
Интенсивная фильтрация не всегда является желательной, поскольку чрезмерное удаление веществ может повлиять на те характеристики, которые пивовар хочет сохранить.
Для многих современных сортов пива с ярко выраженным хмелевым вкусом цель заключается не в достижении максимальной прозрачности, а в контролируемом осветлении.
Пшеничное пиво и пиво с естественной мутностью
Некоторые сорта пива специально разливают с добавлением дрожжевых осадков или веществ, образующих мутность.
В таких случаях тщательная фильтрация может оказаться ненужной или нежелательной.
Это важный момент, который следует учитывать при проектировании пивоварни: фильтрационное оборудование должно подстраиваться под конкретный сорт пива, а не подвергать каждое пиво одинаковому процессу осветления.
Крупномасштабное коммерческое производство пива
По мере увеличения производственных мощностей пивоваренного завода фильтрация становится не только вопросом качества продукции, но и вопросом, связанным с эксплуатацией и экономикой.
Крупной коммерческой пивоварне, возможно, следует учесть следующее:
- Постоянное разъяснение
- Высокая производительность по розливу пива
- Расход фильтра
- Потери пива
- Требования CIP
- Автоматизация
- Постоянная мутность
- Интеграция с резервуарами для светлого пива
- Интеграция с упаковочными линиями
Поэтому крупная пивоваренная компания может сочетать центробежное осветление с глубинной, картриджной или мембранной фильтрацией в зависимости от ассортимента продукции и технологической концепции.
В отличие от этого, небольшая пивоварня, возможно, отдаст предпочтение пластинчато-рамному фильтру или компактной картриджной системе, поскольку для неё более важны низкие капитальные затраты и простота эксплуатации.
Что следует учитывать при выборе фильтра для пива?
Выбор подходящего фильтра следует осуществлять исходя из технологических требований пивоваренного завода, а не только на основании показателей фильтрации.
Стиль пива
Превосходный лагер, мутное IPA и пшеничное пиво с естественной мутностью имеют разные показатели очистки.
Нагрузка дрожжами и твердыми веществами
Чем больше твердых частиц попадает в фильтр, тем быстрее забивается фильтр тонкой очистки. Поэтому эффективная предварительная очистка может существенно повлиять на эффективность фильтрации.
Необходимая ясность
Результат может варьироваться от пива с естественной мутностью до пива кристальной прозрачности.
Срок хранения
Пиво, предназначенное для длительной дистрибуции и хранения, может потребовать более тщательной окончательной фильтрации или микробиологической стабилизации.
Потери продукции
Каждый фильтр задерживает некоторое количество пива. Поэтому систему следует оценивать не только по эффективности фильтрации, но и по степени извлечения продукта.
Расходные материалы
Для фильтрации методом DE требуется фильтрующий наполнитель, в то время как одноразовые фильтрующие листы и картриджи влекут за собой постоянные затраты на расходные материалы. Мембранные системы снижают зависимость от одноразовых фильтрующих материалов, но при этом требуют очистки и замены мембран.
Производственные мощности
Система фильтрации, подходящая для пивоварни с объемом партии 500 л, может значительно отличаться от системы, необходимой для пивоварни, выпускающей несколько партий в день объемом 5 000 л или 8 000 л каждая.
Решения компании «Тяньтай» для пивоваренного производства в данном диапазоне охватывают объёмы от 500 л до 8000 л на партию; системы пивоварения масштабируются за счёт различных конфигураций варничных установок, мощности бродильных чанов, уровней автоматизации, инженерных сетей, резервуаров для хранения готового пива и систем розлива. Компания «Tiantai» также поставляет пивоваренные системы за пределами указанного диапазона — от небольших пивоваренных заводов до коммерческих и промышленных объектов.
Решения по фильтрации для пивоварни «Тяньтай»
Компания «Тяньтай» разрабатывает и производит комплексные пивоваренные установки как для крафтовых пивоварен, так и для крупных коммерческих и промышленных пивоваренных заводов.
Мощность пивоваренного завода может варьироваться от установок для небольших партий до крупномасштабных производственных комплексов, включающих варочный цех, ферментацию, осветление, хранение готового пива, систему CIP, холодильное оборудование, розлив, автоматизацию и инженерные системы, сконфигурированные в соответствии с производственными требованиями. Предлагаемые компанией «Тяньтай» решения для пивоваренных заводов варьируются от систем объемом 100 л до более чем 200 гл, при этом решения объемом от 500 л до 8000 л предоставляют различные конфигурации и уровни автоматизации в зависимости от мощности пивоваренного завода.
Цель заключается не просто в том, чтобы сделать пиво максимально прозрачным.
Цель заключается в обеспечении необходимого уровня осветления и фильтрации пива при одновременном сохранении вкусовых качеств, минимизации потерь продукции, контроле эксплуатационных расходов и поддержании стабильного уровня производства на пивоваренном заводе.
Планируете построить новую пивоварню или модернизировать существующую систему фильтрации пива? Компания «Тяньтай» может разработать технологический процесс осветления и фильтрации с учетом сорта вашего пива, производственной мощности и общего технологического цикла пивоварни.
