После брожения и созревания фильтрация пива является одним из важнейших этапов перед газированием и розливом. Правильно подобранная система фильтрации влияет на прозрачность пива, стабильность вкусовых качеств, потери продукции, эксплуатационные расходы, трудозатраты и воздействие на окружающую среду.
Для небольшой крафтовой пивоварни, возможно, более подходящей будет простая и гибкая система. Пивоварне среднего размера может быть выгодна автоматизированная мембранная фильтрация, тогда как крупной промышленной пивоварне, как правило, требуется высокоавтоматизированная система непрерывной фильтрации, интегрированная с центрифугированием, стабилизацией, газированием и розливом. В данной статье описаны основные технологии фильтрации пива и приведены практические рекомендации по малые, средние и крупные пивоварни.
1. Зачем фильтровать пиво после брожения?
После брожения пиво, как правило, содержит дрожжевые клетки, частицы хмеля, белково-полифенольные комплексы, взвешенные твердые частицы, вещества, вызывающие помутнение, а также прочие мелкие частицы. Цель фильтрации заключается не просто в том, чтобы придать пиву прозрачный вид. Правильно разработанный процесс фильтрации позволяет добиться следующих результатов:
- Яркий и стабильный внешний вид пива
- Стабильное качество продукции
- Сниженное содержание дрожжей и твердых частиц
- Повышенная микробиологическая стабильность при сочетании с соответствующей последующей обработкой
- Повышение эффективности упаковочных операций
- Более длительный срок хранения
Осветление пива может осуществляться с помощью центрифугирования, фильтрации или комбинации этих технологий. Типичный технологический процесс может выглядеть следующим образом: Брожение → Охлаждение → Отделение дрожжей → Фильтрация → Стабилизация → Насыщение углекислым газом → Розлив Однако не каждой пивоварне требуются все эти этапы.
2. Основные технологии фильтрации пива
Наиболее распространенные технологии можно разделить на несколько категорий. При традиционной фильтрации пива используются кизельгур / DE Filtration (диатомовая земля, DE) в качестве фильтрующего наполнителя. Пиво проходит через фильтрующий слой, образованный кизельгуром, который задерживает дрожжи и мелкие частицы.
Преимущества: Отлаженная и проверенная технология, высокая производительность фильтрации, хорошие показатели осветления, подходит для производства традиционного лагера, относительно простой принцип фильтрации.
Недостатки: Непрерывное использование фильтрующего наполнителя; образуются твердые отходы; требуется обработка и утилизация отработанного диатомового песка; во время фильтрации и очистки могут возникать потери пива; по сравнению с современными мембранными системами требуется больше ручного вмешательства
Эти вопросы, связанные с эксплуатацией и утилизацией отходов, являются одними из причин, по которым пивоваренные заводы всё чаще обращают внимание на перекрестную мембранную фильтрацию.
3. Поперечно-поточная мембранная фильтрация
Поперечная фильтрация стала важной альтернативой традиционной фильтрации с использованием диатомовой земли. Вместо того чтобы пропускать всё пиво непосредственно через фильтрационный осадок, пиво протекает параллельно поверхности мембраны. Мембрана задерживает дрожжи и другие частицы, а осветлённое пиво проходит сквозь неё.
Одним из основных преимуществ является то, что при поперечно-поточной фильтрации не требуется использование одноразового фильтрационного осадка. Поэтому современные системы могут работать без применения кизельгура, а также поддаются автоматизации и очистке методом CIP. К типичным мембранам для пивоварения относятся полимерные мембраны с полыми волокнами и другие типы мембранных конструкций. Микрофильтрационные мембраны могут быть специально разработаны для удаления дрожжей и мутности пива.
Основные преимущества
- Без кизельгура
- Отходы менее плотной фильтрации
- Высокая степень автоматизации
- Снижение необходимости вмешательства оператора
- Стабильная эффективность фильтрации
- Хороший потенциал восстановления продукции
- Совместимый с CIP
- Подходит для пивоваренных заводов различного размера
Возможные недостатки
- Более высокие первоначальные инвестиции
- Очистка и техническое обслуживание мембран имеют большое значение
- Эффективность мембраны в значительной степени зависит от концентрации твердых веществ
- Надлежащая очистка на входе может значительно повысить эффективность работы
Например, в некоторых мембранных системах крафтовых пивоварен перед поперечно-поточной фильтрацией применяется центрифугирование, чтобы снизить нагрузку на мембраны со стороны дрожжей и твердых частиц.
4. Фильтрация с помощью свечей, картриджей и окончательная стерильная фильтрация
Не все фильтры, применяемые после брожения, предназначены для выполнения одной и той же задачи. Например, на пивоварне могут использоваться: Первичная очистка → Тонкая фильтрация → Окончательная мембранная фильтрация Финальная фильтрация может быть спроектирована с целью снижения количества оставшихся микроорганизмов или мелких частиц перед розливом, в зависимости от продукта и стратегии обеспечения срока хранения. Это особенно важно при производстве пива, которое требует высокого уровня микробиологической стабильности без исключительного использования пастеризации. Поэтому система фильтрации должна быть спроектирована в соответствии с окончательная спецификация пива, а не просто желаемая визуальная чёткость.
5. Что лучше всего подойдет для небольшой пивоварни?
Для небольшой крафтовой пивоварни ключевыми факторами обычно являются: низкие инвестиции, гибкость производства, небольшие партии, простота эксплуатации, минимальные потери пива, ограниченная доступность рабочей силы, простота очистки, а также возможность выпускать пиво различных сортов.
Вариант А — Картриджная / пластинчатая фильтрация
Для очень небольших пивоваренных заводов, особенно тех, которые производят разливное пиво, свежее крафтовое пиво, небольшие партии и нефильтрованные сорта пива. В таких случаях может оказаться достаточной простая система фильтрации. Система осветления на основе пластинчато-рамных фильтров или картриджей может быть целесообразной, если пропускная способность системы фильтрации относительно невысока. Однако пивоварне следует понимать, что простой фильтр может не обеспечить такой же уровень автоматизации или стабильности, как промышленная мембранная система.
Вариант B — Компактная поперечно-поточная фильтрация
Для небольшой пивоварни, которая стремится стабильно производить пиво с прозрачным оттенком и сократить расход фильтрующих добавок, Компактная мембранная фильтрация с поперечным потоком становится всё более привлекательной. Существуют коммерческие системы, специально предназначенные для крафтовых пивоварен. Например, компания Pentair в настоящее время предлагает компактную мембранную систему для производства пива, разработанную для крафтовых пивоварен, по цене примерно 30–80 гл/ч, при этом указана ещё одна компактная конфигурация стоимостью примерно 80–170 гл/ч.
Рекомендуемая конфигурация
Для развивающейся небольшой пивоварни: Бродильный чан → Резервуар для охлаждённого пива → Центрифуга / отделение дрожжей → Компактный поперечно-поточный фильтр → Резервуар для готового пива → Газирование → Розлив Данная конфигурация обеспечивает оптимальный баланс между автоматизацией и гибкостью.
Практические рекомендации по ТЯНТАЙ
Для небольшой пивоварни я бы, как правило, порекомендовал: Пивоварня, специализирующаяся на свежем крафтовом пиве и разливном пиве→ Простая очистка или фильтрация с использованием картриджей
Прозрачное пиво в бутылках/баночках → Компактная мембранная фильтрация
Пивоварня премиум-класса с низкими требованиями к потерям пива → Центрифуга + компактная поперечно-поточная фильтрация
6. Что лучше всего подойдет для пивоварни среднего размера?
Для пивоваренного завода среднего размера экономические факторы меняются. На таком уровне фильтрация уже не сводится лишь к покупке фильтра. Пивоваренному заводу следует учитывать следующие факторы: производительность системы фильтрации, суточный объем производства, количество бродильных чанов, скорость розлива, выход пива, уровень автоматизации, систему CIP, затраты на рабочую силу, расход фильтрующих материалов, утилизацию отходов, а также перспективы расширения производства.
Рекомендуемая технология: автоматизированная поперечно-поточная мембранная фильтрация
Для многих пивоваренных заводов среднего размера, Поперечная мембранная фильтрация — идеальное решение. Для пивоваренных заводов малого и среднего масштаба доступны коммерческие системы поперечного потока для производства пива; примеры таких систем можно найти примерно в 15–75 гл/ч.
Типичная система может выглядеть следующим образом: Бродильный чан → Центрифуга → Поперечно-поточный мембранный фильтр → Стабилизация → Резервуар для светлого пива → Газирование → Розливная линия
Центрифуга особенно полезна в тех случаях, когда пиво содержит значительное количество дрожжей, хмелевой массы или других твердых частиц, поскольку она снижает нагрузку от твердых частиц, поступающих в мембранную систему.
Почему такая конфигурация целесообразна
По сравнению с традиционной фильтрацией методом обратного осмоса (DE) поперечно-поточная фильтрация позволяет исключить расход фильтрующих материалов и сократить объем твердых отходов. Кроме того, её можно интегрировать в автоматизированную производственную линию. Для средней пивоварни, выпускающей различные сорта пива, такая гибкость может оказаться особенно ценной.
7. Что лучше всего подойдет для крупной пивоварни?
У крупных пивоваренных заводов требования совершенно иные. Система фильтрации должна быть способна обрабатывать сотни гектолитров в час, обеспечивать непрерывное производство, поддерживать производство нескольких марок пива, обрабатывать несколько партий брожения, обеспечивать автоматическую очистку CIP, автоматические циклы фильтрации, минимизировать потери продукта, обеспечивать высокую микробиологическую стабильность и интегрироваться с линией розлива. На этом уровне систему фильтрации следует рассматривать как часть комплексная система по производству пива, а не в качестве самостоятельного фильтра.
Рекомендуемая конфигурация
Типичная система большой мощности может включать: Ферментация→ Отделение дрожжей / центрифугирование → Поперечно-поточная мембранная фильтрация → PVPP / Стабилизация (при необходимости) → Заключительная фильтрация → Газирование → Емкость для светлого пива → Пастеризация или стерильная фильтрация (при необходимости) → Высокоскоростное розлив и упаковка
Для гораздо более крупных пивоваренных заводов доступны современные коммерческие мембранные системы; например, компания Pentair предлагает системы в диапазоне от примерно 200–900 гл/ч для крупных пивоваренных заводов.
8. Малые, средние и крупные пивоварни
| Масштаб пивоваренного завода | Рекомендуемая система фильтрации | Типичная область применения | Автоматизация |
|---|---|---|---|
| Небольшая крафтовая пивоварня | Картридж / Пластина / Компактный поперечно-поточный | Свежее и фирменное пиво | Низкий–средний |
| Развивающаяся небольшая пивоварня | Компактная поперечно-поточная система | Прозрачное пиво в бутылках/баночках | Средний–высокий |
| Пивоварня среднего размера | Автоматизированная система с перекрестным потоком + центрифуга | Пиво в коммерческой упаковке | Высокий |
| Крупная пивоваренная компания | Высокопроизводительная система «кросфлоу» + центрифуга + стабилизация | Крупномасштабное коммерческое производство пива | Очень высокий |
| Очень крупная пивоварня | Интегрированная автоматизированная линия фильтрации | Высокоскоростное непрерывное производство | Очень высокий |
Важно: При выборе фильтра не следует ориентироваться исключительно на размер пивоварни. Не менее важными факторами являются производительность, сорт пива, концентрация дрожжей, требуемая прозрачность, формат упаковки, запланированный срок хранения и график работы.
9. А как насчёт фильтрации DE?
Фильтрацию DE не следует считать “устаревшей”. Она по-прежнему является технически проверенным вариантом и может оставаться целесообразной в следующих случаях:
- Необходимо свести к минимуму первоначальные инвестиции
- На пивоваренном заводе уже имеется оборудование для фильтрации с использованием сухих дрожжей
- Требуется высокая фильтрационная способность
- Обращение с фильтрующим наполнителем и его утилизация допускаются
- На пивоварне работают опытные операторы фильтрационных установок
Однако новой пивоварне следует сравнить общая стоимость владения, а не ориентироваться исключительно на цену покупки. В расчёт следует включить: Фильтр + насосы + фильтрующие материалы + трудозатраты + потери пива + очистка + сточные воды + утилизация твердых отходов + техническое обслуживание Именно в этом случае мембранная фильтрация может стать экономически выгодной, несмотря на более высокие начальные инвестиции.
10. Поперечное течение и DE: практическое сравнение
| Фактор | Кизельгур / Германия | Мембрана с поперечным потоком |
|---|---|---|
| Первоначальные инвестиции | Нижний | Выше |
| Помощь в фильтрации | Обязательно | Не требуется |
| Твердые отходы | Высокий | Очень низкий |
| Автоматизация | Средний | Высокий |
| Участие оператора | Выше | Нижний |
| Потери пива | Может иметь большое значение | В целом низкий |
| CIP | Да | Да |
| Гибкость | Хорошо | Очень хорошо |
| Воздействие на окружающую среду | Выше | Нижний |
| Долгосрочные эксплуатационные расходы | Зависит от масштаба | Привлекателен при правильном использовании |
| Небольшая пивоварня | Возможно | Становится всё более привлекательным |
| Пивоварня среднего размера | Возможно | Идеально подходит |
| Крупная пивоваренная компания | Основан | Идеально подходит |
Системы с поперечным потоком специально разработаны для обеспечения непрерывной или периодической фильтрации без образования традиционного фильтрационного осадка, а автоматизированные системы позволяют управлять циклами фильтрации и очистки.
11. Важный момент: не следует чрезмерно фильтровать крафтовое пиво
Более тщательная фильтрация не обязательно означает, что пиво будет лучше. В некоторых сортах крафтового пива намеренно сохраняются:
- Дрожжи
- Белок
- Соединения, полученные из хмеля
- Естественная дымка
- Вкусовые компоненты
Например, некоторые сорта пшеничного пива, «мутные» IPA и специальные сорта пива могут намеренно разливать без ясной фильтрации. Поэтому первым вопросом всегда должен быть: Какой сорт пива вы производите и какими должны быть конечные технические характеристики пива? В таком случае систему фильтрации следует подбирать соответствующим образом.
12. Как компания TIANTAI рекомендует выбирать фильтр для пива
При реализации проекта по строительству новой пивоварни компания TIANTAI рекомендует перед выбором системы фильтрации проанализировать следующие параметры:
① Годовой объем производства пива
Например:
- 500 000 л/год
- 2 миллиона литров в год
- 10 миллионов л/год
- 50 миллионов литров в год
② Максимальная производительность фильтрации
Не следует выбирать размер фильтра, ориентируясь исключительно на годовой объем производства.
Например: если пивоварне необходимо провести фильтрацию 20 000 л за одну партию, и здесь важен вопрос: как быстро эту партию необходимо передать на упаковочную линию.
③ Стиль пива
К различным сортам пива предъявляются совершенно разные требования к фильтрации.
④ Требуемая степень мутности
Например:
- Натуральный/мутный
- Слегка яркий
- Ослепительно яркий
- Высокоочищенный
⑤ Упаковка
К производству бутылок, банок и кег могут предъявляться разные требования.
⑥ Срок годности
К пиву, предназначенному для продажи на разлив на местном рынке, предъявляются совершенно иные требования, чем к пиву, поставляемому на международные рынки.
⑦ Пастеризация
В случае применения туннельной пастеризации или мгновенной пастеризации схема фильтрации может отличаться от той, которая используется для продуктов, транспортируемых по холодовой цепи.
⑧ Уровень автоматизации
Для пивоваренного завода, стремящегося к автоматизированному или полуавтоматизированному режиму работы, автоматизированная мембранная фильтрация становится особенно привлекательной.
13. Наши практические рекомендации
Не существует единой технологии фильтрации, которая была бы оптимальной для любой пивоварни.
Небольшая пивоварня
Рекомендуется: простая фильтрация или компактная поперечно-поточная мембранная фильтрация. Выбирайте поперечно-поточную фильтрацию, если пивоварня стремится получить прозрачное розливное пиво, снизить потери пива, сократить объем отходов и повысить уровень автоматизации.
Пивоварня среднего размера
Рекомендуется: центрифуга + автоматическая поперечно-поточная мембранная фильтрация. Такое сочетание позволяет значительно снизить нагрузку от твердых частиц и обеспечить стабильный автоматизированный процесс фильтрации.
Крупная пивоваренная компания
Рекомендуется: центрифуга + высокопроизводительная поперечно-поточная мембранная фильтрация + стабилизация + окончательная фильтрация. Система должна быть полностью интегрирована с системами CIP, газирования, хранения готового пива и розлива пивоваренного завода.
Развитие технологий фильтрации пива проходит путь от традиционных систем, основанных на использовании фильтрующих наполнителей, к автоматическая мембранная фильтрация, в частности, технология поперечного потока. Однако правильный выбор зависит от масштабов пивоваренного завода, сорта пива, требуемой прозрачности, графика производства, требований к упаковке и инвестиционной стратегии. Для небольшая крафтовая пивоварня, при этом приоритет обычно отдается простоте и гибкости. Для пивоварня среднего размера, автоматизация, утилизация пива и эксплуатационные расходы приобретают всё большее значение. Для крупная промышленная пивоварня, система фильтрации должна быть спроектирована как интегрированный, высокопроизводительный и высокоавтоматизированный процесс.
Лучшая система фильтрации пива — это не обязательно самая современная система, а та, которая соответствует продукции пивоварни, её производственным мощностям и бизнес-модели.
В рамках проекта по строительству новой пивоварни компания TIANTAI может разработать проект секции фильтрации на основе мощность по производству пива, объём бродильного чана, сорт пива, требуемая прозрачность, время фильтрации, мощность розлива и желаемый уровень автоматизации, а не выбирать фильтр, руководствуясь исключительно номинальным расходом.
Дейзи Электронная почта: [email protected]
