本發(fā)明涉及一種液體過(guò)濾技術(shù)，尤其涉及一種無(wú)機陶瓷膜液體過(guò)濾除菌技術(shù)。

作為一種液體過(guò)濾技術(shù)，廣泛應用于飲用水、礦泉水等飲料的過(guò)濾除菌，還有紅桃K母液的過(guò)濾，以及米灑、純生啤灑、鮮果汁的澄清和過(guò)濾除菌。

其中啤灑的低溫過(guò)濾除菌尤為重要。

我國的啤酒工業(yè)發(fā)展迅速，平均每年以6-8％的速度增長(cháng)。1998年產(chǎn)量已達1986.26噸，而且呈繼續發(fā)展勢頭。預計到2003年，我國啤酒總產(chǎn)量將達到2500萬(wàn)噸，超過(guò)美國，成為世界第一啤酒生產(chǎn)大國。

從釀造工藝上看，瓶裝啤酒為了達到保證期無(wú)菌，最常用的方法是高溫巴氏滅菌，這種傳統工藝在很大程度上改變了啤酒的風(fēng)味，破壞了啤酒中的一些營(yíng)養成份，使瓶裝啤酒實(shí)際上成為熱啤酒。

從國際啤酒消費結構來(lái)看，用冷態(tài)膜過(guò)濾和配置以無(wú)菌灌裝系統等生產(chǎn)的純生瓶裝啤灑，以其口感好、保持自然芳香、且易于存放等優(yōu)點(diǎn)，基本上代替了熱啤酒。如美國、法國等純生啤酒占啤酒消費的比重已達80％以上，日本更高達99％左右。

現常用的啤酒過(guò)濾除菌技術(shù)是：以聚丙烯、聚砜、尼龍等材料制成的“折疊式濾筒”，較普遍應用，其特點(diǎn)是過(guò)濾流量較大，因折疊式的表面積大，而且過(guò)濾精度較高；但壽命短，通常一根直徑φ60×762mm長(cháng)的濾芯，額定過(guò)濾160噸啤酒，而實(shí)際上連100噸都不到，而進(jìn)口濾芯價(jià)格昂貴，增加了運行成本；另外不耐高溫，用85℃的熱堿水清洗易變形，因此，設計上常配置一開(kāi)一備，增加了投資。

一種好的啤酒過(guò)濾除菌技術(shù)，應該是對各種啤酒在安全和經(jīng)濟的前提下，具有長(cháng)周期過(guò)濾穩定的能力，即：①它必須有一種能從啤酒中去除有害細菌的過(guò)濾器；②它應是經(jīng)濟的，就是過(guò)濾運轉費用低和短的償還時(shí)間；③過(guò)濾一定要溫和，不應該從啤酒中去除有益物質(zhì)，否則啤酒的芳香和營(yíng)養將受到損失。

這就要求無(wú)機膜管應具有范圍很窄的“微孔尺寸分布”(PSD)，即PSD一定要剛好能去除有害細菌，而讓其它有益的物質(zhì)通過(guò)。由于啤酒中有害細菌尺寸均大于0.5μm，因此，具有0.45μm的PSD的膜較為理想。

本發(fā)明的目的就在于克服現有啤酒過(guò)濾除菌技術(shù)中存在的問(wèn)題和不足，而提供一種過(guò)濾性能好，使用壽命長(cháng)，運行成本低和耐熱性能好的無(wú)機陶瓷膜自動(dòng)啤酒低溫除菌微濾設備。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現的：①采用無(wú)機陶瓷膜作為濾芯，并設計實(shí)用的膜組件。無(wú)機陶瓷膜選用圓柱形蜂窩狀做支撐體，用燒結法制備無(wú)機陶瓷膜。膜材料氧化鋁粉末，只要精確篩分就可得到所需要的不同平均孔徑的膜。過(guò)濾純生啤酒用的無(wú)機陶瓷膜平均孔徑為0.45μm。每根膜有效面積為0.2m2，透過(guò)量為400L/m2。依據過(guò)濾量大小，而確定膜的數量。膜的兩端用密封圈固定在花板上(法蘭上)，外殼為不銹鋼圓筒，組成膜組件。膜的功能層在蜂窩狀多孔體的內壁，通常稱(chēng)內壓式，通過(guò)增壓泵在壓力作用下，使小于平均孔徑的溶質(zhì)透過(guò)(透過(guò)液)，而大于平均孔徑的物質(zhì)被截留。由于純生啤酒過(guò)濾的平均孔徑為0.45μm，這剛好截留酵母及其它有害菌，而啤酒中有益成份順利透過(guò)。

②為防止堵塞，在結構上設計為錯流過(guò)濾，由增壓泵使酒液在膜腔內循環(huán)。

③設計定時(shí)脈沖式反沖冼，同時(shí)配以氣水混合反沖，從而保證膜有較長(cháng)的過(guò)濾周期。

與現有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、由于本發(fā)明的微濾膜是無(wú)機陶瓷膜，其孔徑為0.45μm，所用膜材料為氧化鋁，其主要優(yōu)點(diǎn)有：①高化學(xué)穩定性，它意味著(zhù)能用強酸和苛性堿液在高溫下進(jìn)行再生。

②高機械強度，能承受高壓反沖洗。

③高熱穩定性，它使得高溫蒸氣滅菌成為可能。

④狹窄PSD，這些無(wú)機陶瓷膜用氧化鋁粉未充填制備，隨后燒結。只要氧化鋁粉末顆粒尺寸精確，就可望獲得相應狹窄PSD。

⑤使用壽命長(cháng)，通常認為使用壽命可超過(guò)8-10年。

2、由于是定時(shí)脈沖式反沖洗，有效防止膜組件的堵塞，獲得了穩定的大流量。

下面結合附圖和實(shí)施例詳細說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明組成框圖。

圖2為膜組件截面圖。

圖3為本實(shí)施例結構示意圖(主視)圖4為本實(shí)施例結構示意圖(俯視)。其中：A——過(guò)濾部分；B——反沖部分；C——清洗部分；D——控制部分；A部分：1——料液中間罐，因本發(fā)明為“錯流”過(guò)濾，因此又叫循環(huán)中間罐；2——主管道；QF1——氣動(dòng)蝶閥，當料液中間罐1液面低于下限時(shí)自動(dòng)關(guān)閉；3——增壓泵，泵壓=0.6pn，流速V=3-5m/s；4——高低壓保護開(kāi)關(guān)，按預先設置的壓力使增壓泵3工作，否則停機，保護膜組件不受損傷；5——匯流管；6——膜組件，SF1、SF2、SF3、SF4——手動(dòng)蝶閥，其中SF1、SF2做膜組件6完整性測試用，在每個(gè)工作班開(kāi)始前進(jìn)行；LJ1——電動(dòng)流量計；7——回流側匯流管；8——板式換熱器；9——回流管；10——放氣孔；11——液面自控器；12——透過(guò)液管道；QF2——氣動(dòng)蝶閥；LJ2——電動(dòng)流量計；SF5——手動(dòng)蝶閥；13——設備底盤(pán)；14——可調螺釘。

B部分：21——反沖管道；SF6——手動(dòng)蝶閥；

22——二位三通閥，由控制器41予先設定，按時(shí)轉換；23——氣缸，沖程可調，壓力可調，缸容大小能保證完成一次脈沖反沖所需的透過(guò)液；QF3——氣動(dòng)蝶閥。

C部分：31——清冼管道；32——排污口；SF7——手動(dòng)蝶閥；SF8——手動(dòng)蝶閥；D部分：41——PLC可編程控制器；a、b、c、e、f、g、h、i、j..——接口，分別與液而自控器11的a、氣動(dòng)蝶閥QF1的b、增壓泵3的c、高低壓保護開(kāi)關(guān)4的d、電動(dòng)流量計LJ1的e、氣動(dòng)蝶閥QF2的f、電動(dòng)流量計LJ2的g、二位三通閥22的h、氣缸23的i、氣動(dòng)蝶閥QF3的j點(diǎn)相連接。

51——原酒，52——啤酒灌裝線(xiàn)，53——無(wú)菌壓縮空氣，54——CIP正洗，55——CIP返洗，56——CIP回收(正洗)，57——CIP回收(返洗)，58——CO2入口，59——冷媒入口，60——冷媒出口。

1、由圖1可知，本發(fā)明由過(guò)濾部分A、反沖部分B、清洗部分C及控制部分D組成。

①過(guò)濾部分A由下列部件組成，并依次連接：料液中間罐1→主管道2→氣動(dòng)蝶閥QF1→增壓泵3→高低壓保護開(kāi)關(guān)4→匯流管5→手動(dòng)蝶閥SF1 →膜組件6→手動(dòng)蝶閥SF2→回流側匯流管7→手動(dòng)蝶閥SF3→電動(dòng)流量計LJ1→手動(dòng)蝶閥SF4→板式換熱器8→回流管9→料液中間罐1。膜組件6→透過(guò)液管道12→氣動(dòng)蝶閥QF2→電動(dòng)流量計LJ2→手動(dòng)蝶閥SF5。料液中間罐1頂端有放氣孔10，內安裝有液面自控器11。

②反沖部分B由下列部件組成，其連接關(guān)系是：反沖管道21的始端與無(wú)菌壓縮空氣53的管口相連接，尾端與透過(guò)液管道12相連接；在反沖管道21上依次安裝有氣動(dòng)蝶閥QF6、二位三通閥22、氣缸23、氣動(dòng)蝶閥QF3。

③清洗部分C由清洗管道31接入膜組件6，排污管32安裝在料液中間罐1的底部。清洗管道31上有手動(dòng)蝶閥SF7，排污管32上有手動(dòng)蝶閥SF8。

④控制部分C由PLC可編程控制器41和接口a、b、c、d、e、f、g、h、i、j組成。

2、膜組件6是本設備的核心過(guò)濾部分，由圖2可知，每個(gè)膜組件由一組無(wú)機陶瓷膜濾蕊6.1和密封圈6.2、不銹鋼花板6.3及不銹鋼圓筒6.4組成。其中每根膜濾蕊6.1為φ30mm.長(cháng)度1020mm，19孔，呈蜂窩狀多孔體；又多根膜濾蕊6.1為一組，也呈蜂窩狀分布；兩端用橡膠密封圈6.2固定在不銹鋼花板上6.3，花板6.3安裝在不銹鋼圓筒6.4上。本膜組件6安裝有7根膜濾蕊6.1；實(shí)際應用時(shí)，膜組件6可根據過(guò)濾量需要選擇不同根數的膜濾蕊6.1和各種組合。

3、過(guò)濾部分B在運行過(guò)程中常因堵塞使流量逐漸減小，需要反沖。本反沖部分C通過(guò)二位三通閥22的接點(diǎn)h與控制器41中的定時(shí)轉換脈沖信號h接口相連接，從而得到一種沖洗效果極好的定時(shí)的脈沖式反沖洗，保證穩定的大流量。

4、本發(fā)明實(shí)施例如圖3、圖4所示，過(guò)濾部分A的膜組件6有4組(6.a6.b,6.c,6.d)，呈上下排列，其左端分別通過(guò)手動(dòng)蝶閥SF1(SF1a、SF1b、SF1c、SF1d)與匯流管5相連接，其右端分別通過(guò)手動(dòng)蝶閥SF2(SF2a、SF2b、SF2c、SF2d)與回流側匯流管7相連接，均做氣密性實(shí)驗。根據生產(chǎn)規模的不同大小，膜組件6可適當增加和減少。

本發(fā)明的工作過(guò)程是：進(jìn)入本發(fā)明的原酒51必需是經(jīng)過(guò)硅燥土過(guò)濾的清酒，其主要要求有：①細菌總數≤100個(gè)/ml(厭氧菌等應在前道工序處理合格)。

②酵母菌＜5個(gè)/ml③濁度＜0.3EBC-TU④B-葡聚糖，越低越好⑤碘值：＜0.25符合上述指標要求的原酒51送至料液中間罐1，當液面在過(guò)濾狀態(tài)以及主管道2中的壓力在高低壓保護開(kāi)關(guān)4的設定值內，以及來(lái)自啤酒灌裝線(xiàn)52的要酒信號時(shí)，增壓泵3自動(dòng)啟動(dòng)，此時(shí)所有閥處于工作狀態(tài)。

要過(guò)濾的原酒，按預先設置的管道流向及合理壓力狀態(tài)進(jìn)入膜組件6，在壓力作用下，原酒51中小于0.45μm的物質(zhì)(溶液)透過(guò)膜的功能面，匯集到透過(guò)液管道12，到啤酒灌裝線(xiàn)52；而原酒中大于0.45μm的物資(酵母菌雜質(zhì)部分膠體物質(zhì))被截住或隨原酒51再回流料液中間罐1，為此不斷循環(huán)過(guò)濾就會(huì )獲得合格的無(wú)菌啤酒。

而料液中間罐1中的原酒濃度，隨著(zhù)時(shí)間的推移變得越來(lái)越大，當達到濃度最大設定值時(shí)，停止過(guò)濾作為“啤尾”處理。

膜在過(guò)濾過(guò)程中不可避免的會(huì )堵塞，為了保證在工作時(shí)間內有恒定的流量，本發(fā)明設有專(zhuān)門(mén)的反沖部分C。定時(shí)脈沖式反沖，是按予先設定的時(shí)間和壓力在過(guò)濾過(guò)程中實(shí)現自動(dòng)反沖。反沖管道21上的二位三通閥22受控制器41的定時(shí)轉換脈沖信號的控制。氣水混合反沖，氣是無(wú)菌壓縮空氣53，水為無(wú)菌水。由于是氣水混合反沖，較徹底清除了膜組件深層毛孔中的微粒而使其較好地恢復大通量當每個(gè)工作班結束時(shí)，由CIP較徹底的清洗，包括CIP正洗54、CIP返洗55,CIP回收(返洗)57、CIP回收(正洗)58。徹底清洗后的廢液從排污口32排出。清洗的潔凈度由傳感器、儀表自動(dòng)顯示。

由于本發(fā)明屬采用新技術(shù)取代傳統落后的工藝，因此，在純生啤酒以其它飲料中的生產(chǎn)中有著(zhù)廣闊的應用前景。