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第11章过滤及分离设备 在葡萄酒酿造中 为了使葡萄酒长期保持清澈透明 除了自然澄清 需要进行多次过滤 过滤设备根据过滤推动力的不同可分为四种类 1 重力过滤机 利用滤浆自身的压头 2 加压过滤机 压滤机 在滤浆表面施加压力 3 真空过滤机 在过滤介质的另一侧抽真空 4 离心过滤机 利用离心力的分离作用 葡萄酒生产中常用压滤机 真空过滤机及离心分离机 1 1板框式压滤机 板框式压滤机是应用比较普遍的过滤机 采用的过滤介质为织物 过滤中要添加助滤剂 常用的助滤剂是硅藻土 称为板框式硅藻土过滤机 1 止推板 2 滤框 3 滤板 4 纵梁 5 压紧板 6 机座 7 油缸 2 板框式压滤机 止推板和机座由两个纵梁连接 构成机架 机架上靠近压紧装置一端放置着压紧板 在止推板与压紧板之间依次交替排列着滤框和滤板 滤框与滤板之间夹着滤布 压紧后 滤框与其两侧滤布之间形成滤室 滤布介质同时起着密封垫片的作用 防止滤框与滤板接触面间的泄漏 3 板框排列图及滤布 在止推板与压紧板之间依次交替排列着滤框和滤板 滤框与滤板之间夹着滤布 滤布一般采用棉织或合成纤维工业滤布 尺寸应大于板框外围尺寸 密度及层数视料液而定 滤板一般采用高分子聚合物 如增强聚丙烯等 制造 4 滤布 滤布一般采用棉织或合成纤维工业滤布 尺寸应大于板框外围尺寸 密度及层数视料液而定 滤板一般采用高分子聚合物 如增强聚丙烯等 制造 5 滤板和滤框 滤板和滤框两侧均设吊耳 安装时悬挂于两纵梁上 滤框是中空的 滤板两侧表面有沟槽 6 滤板和滤框 在滤板和滤框的右上角均有一小孔 安装后 这些小孔便形成了滤浆通道 滤框上还有与该小孔相连的通道 将滤浆导入框内 过滤时 滤液穿过滤布进入滤板 滤渣则积沉于滤布上 在框内形成滤饼 进入滤板的滤液沿沟槽向下流动 从每块滤板左下角的旋塞排出 明流式 或从每块滤板左下角小孔形成的通道排出 暗流式 7 明流式过滤 明流式过滤可以随时观察每块滤板中滤液的流动情况 如某滤布有破裂 流出的滤液必显混浊 应当立即关闭其旋塞 使该块滤板停止工作 8 暗流式过滤 暗流式过滤不可能个别地观察每块滤板中滤液的流出情况 暗流式的密闭性好 酒与空气接触少 氧化程度轻 在葡萄酒过滤中较多采用 9 过滤操作 助滤剂预涂层敷设过滤排渣及清洗 10 预涂层敷设 在循环桶中加入清酒和一定量的硅藻土助滤剂 使之混合均匀 用泵将混合液泵入过滤机 混合液经过过滤机后再流回循环桶 循环过程中助滤剂逐渐沉积于滤布表面 形成预涂层 直至流出的酒液清澈时止 1过滤机2酒泵3循环桶4待滤酒罐 11 预涂层敷设 预涂层厚度一般达2mm左右 助滤剂用量与过滤介质及助滤剂的粒度有关 硅藻土用量一般为每平方米过滤面积0 5 0 7kg 预涂时 循环酒液的用量一般为过滤机容积的1 3倍 预涂时的操作压力约为lbar左右 时间约为20 30分钟 12 过滤 预涂结束后即可开始过滤 开始时 进料阀门应缓慢开启 避免过滤压力变化太大而使预涂层脱落 过滤初期 压力逐渐升高 过滤中滤液可能比较混浊 然后慢慢变清 如发现板框之间渗漏较大 应检查是否压紧 由于滤布纤维的毛细孔作用而产生的少量渗漏是允许的 如发现滤液突然混浊 说明滤布可能破损 应及时更换 随着过滤时间的持续 滤饼不断增厚 阻力增大 流量减小 当流量小到一定值后 应终止过滤 进行排渣 13 板框式过滤机 14 板框式过滤机流程 15 排渣及清洗 过滤完毕后 先用压缩空气或清水将积存于过滤机中的酒液顶出 松开压紧板 将滤板 滤框及滤布逐块取出 卸去滤渣 用清水冲洗干净 安装好准备下次使用 16 2水平圆盘式硅藻土过滤机 A 机壳 B 原料泵 C 循环桶 D 计量泵 E 流量计 F 视镜 G 电动机 H 安全阀 L 碟形活门操作手柄 M 粗滤器 N 残渣过滤器 O 压力表 P 视镜 Q 清洗喷水管 1 18阀门 过滤机结构图 17 结构及工作原理 在机壳所形成的密封腔 滤室 内装着过滤元件滤盘 滤盘水平地安装在一根空心轴上 相互间用隔圈相隔 滤网与托盘间形成的间隙与空心轴相通 过滤时 滤渣沉积于过滤面表面 滤液经空心轴及阀2流出 18 过滤机滤板结构及安装剖视 滤盘上表面是由细钢丝网形成的过滤面 下表面为托盘 起接滤液的作用 细钢丝网与托盘间夹着一层粗钢丝网 19 过滤操作 助滤剂预涂层的敷设过滤残液过滤排渣清洗 20 助滤剂预涂层敷设 开启阀1 3 4 7 8 关闭其余阀 起动原料泵B 预涂循环液在泵的输送下 进入滤室 充满滤室后经阀8排往循环桶 21 助滤剂预涂层的敷设 当循环液充满循环桶一大半时 使阀4 5 6开启 其余关闭并启动泵B 这样 滤室与循环桶之间在泵的作用下 形成了循环过滤 使液流从阀8中流出以排除聚积在过滤机上部空间的空气 然后关闭阀8 22 助滤剂预涂层敷设 在循环桶中加入一定量的硅藻土或其他助滤剂 并开启计量泵D进行搅拌 在循环过程中 助滤剂不断层积于滤网表面 形成预涂层 当从视镜F中观察到液流清亮时 说明预涂层已形成 助滤剂用量 硅藻土每平方米过滤面积1 5kg 纤维素每平方米过滤面积0 4kg 23 助滤剂预涂层的敷设 助滤剂可一次加入 也可在过滤过程中陆续加入 其操作方法如下 开启阀1 3 4 9 关闭其余阀 在循环桶中加入助滤剂 每m2过滤面积加硅藻土3kg 可分多次加入 调节计量泵流量达到适当值 从视镜F观察液流是否正常 若流动不正常 可将阀10反复开启几次 直到正常为止 24 过滤 开启1 2 4 9阀 关闭其余阀 原料在泵的作用下 从粗滤器M进入滤室 过滤后滤渣层积于滤网表面 清液从空心轴通道进入下端管道 再经阀2排出 过滤流量可通过开启阀4的大小调节 由流量计E显示 25 过滤 开始过滤时 流量不要太大 以免压力过早升高而造成过滤层堵塞 过滤中 要根据需要 每隔一段时间给循环桶中补充一定量的助滤剂 26 过滤 随着过滤过程的持续 滤饼逐渐增厚 过滤阻力增加 过滤流量减小 当从流量计E中观察液流较细微时 应当停止过滤 27 残液过滤 过滤结束时 利用残液过滤器N将滤室及循环桶中的残液进行再过滤 开启2 4 5 9阀 关闭其余阀 待循环桶中的残液排空后 开启阀3 关闭阀2 5 让滤室中的残液进行循环过滤 28 残液过滤 当从视镜F中观察到液流稍微清亮时 关闭阀4 开启阀7 8 12 15 使残液在泵的作用下 经残液过滤器N过滤后流入循环桶 当循环桶中滤液流满后 关闭阀7 开启阀5 进行循环过滤 直至从视镜P中观察到液流清亮时 关闭阀15 开启阀16 将清液排出 29 残液过滤 当循环桶中的残液过滤完后 关闭阀5 16 开启阀7 15 进行下一循环的过滤 直至所有残液滤完为止 开启阀14 将残液过滤器中的滤液排尽 30 排渣操作 在过滤机下面放一接渣容器 操纵手柄L 将碟形活门打开 起动电机G 使滤盘旋转 滤渣在离心力作用甩出并落入下面的接渣容器中 取出残渣过滤器的滤芯 清洗干净 31 清洗操作 循环桶中注入清水 开启阀5 11 关闭其余阀 启动电机G及泵B 反复冲洗 将残留脏物洗净 开启阀10 将连接计量泵D的管道清洗干净 32 应用特点 过滤面水平向上 助滤剂层易于敷设 不易脱落 可在过滤过程中陆续地加入助滤剂 过滤持续的时间长 自动排渣及清洗 节省人力和时间 结构复杂 造价高 各种阀门较多 操作需特别留意 33 硅藻土过滤机 34 手动排渣 自动排渣 35 过滤机过内部滤板结构图 立式滤板 卧式滤板 36 过滤机流程图 37 过滤机流程图 38 过滤机流程图 39 过滤机流程图 40 过滤机流程图 41 过滤机流程图 42 硅藻土过滤机流程图1 43 硅藻土过滤机流程图2 44 硅藻土过滤机流程图3 45 硅藻土过滤机流程图4 46 过滤机流程图 47 板框式纸板过滤机 板框式纸板过滤机结构形式与板框式压滤机基本相似 板框式纸板过滤机过滤介质是纸板 过滤时不添加助滤剂 主要用于葡萄酒的精过滤 板框式压滤机采用的过滤介质是滤布 过滤时要添加助滤剂 主要用于葡萄酒的粗过滤 不同点 两者采用的过滤介质不同 用途不同 48 板框式纸板过滤机工作原理 当料液从a口进入O腔后 大部分料液经进液管及其通道进入B腔 在压力作用下 使滤液透过纸板进入A腔 进入A腔的滤液经通道及出液口b排出 滤渣则沉积在B腔的两侧面上 49 板框式纸板过滤机 50 过滤介质分类 按过滤纸板的材料 过滤纸板分为三种类型 石棉板主要由石棉 纸浆 硅藻土及粘合剂制成 纸板主要由脱色木质纸浆 棉绒纤维 锻烧硅藻土及合成纤维制成 聚乙烯纤维纸板主要由聚乙烯纤维制成 根据过滤效果或过滤目的不同 一般将过滤纸板分为两大类 除菌板又称甲类板 主要用于装瓶前的过滤 以除去葡萄酒中小分子细菌及微粒 避免装瓶后出现混浊 沉淀 微生物等病害 澄清板过滤目的是使葡萄酒在贮藏期间保持稳定 51 除菌板型号 根据过滤纸板的孔隙大小 除菌板有三种型号 甲 1型 EK型 甲 2型 EKS型 甲 3型 EKS 型及EKS2 澄清板有四种型号乙 1型 K3型 乙 2型 K5型 乙 3型 K7型 乙 4型 K10型 型号的数字越大 孔隙越小 52 纸板的放置 纸板有正 反两面 反面表面呈波浪形也叫 麻面 是进酒面 正面表面有网状格纹 也叫 光面 是出酒面 放置时 B腔的两个侧面应为麻面 A腔的两个侧面应为光面 53 过滤操作 关闭进出口阀门 打开放气阀 开启原料泵 缓缓打开进口阀门 使料液进入过滤机 当过滤机中空气完全排出 关闭排气阀 料液从开启着的阀门流出时 再缓缓打开出酒阀 调整进出口阀门的开启度 使进出口的压力差不要超过额定压力 及时取样检查 过滤过程中要保持压力稳定 避免压力变化太大或压力过高使纸板破裂或纤维脱落 影响过滤质量 54 清洗消毒 使用后板框卸下 刷洗干净后安装好 再进行消毒 消毒一般采用高温蒸汽消毒 按以下步骤进行 关闭出口阀 接蒸汽送进管 半开其余全部阀门 蒸汽压力 0 5bar 温度 115 缓缓开启出口阀 使蒸汽流过过滤机 并从开启着的阀门排出 检查压力表不得有任何压力指示 使蒸汽在没有压力的情况下通过过滤机 调节阀门的开启度 使各阀门的汽流强度趋于一致 并维持20分钟左右 蒸汽消毒后 用无菌清水冲洗10 20分钟 55 56 3真空过滤机 1 转鼓2 滤液接收器3 料池4 排料泵5 真空泵6 补水箱7 循环桶8 给料泵 真空过滤机系统示意图 57 一 真空过滤机系统及转鼓结构 1转鼓2滤液收集器3料池4排料泵5真空泵6补水箱7循环箱8给料泵 真空过滤机系统图 58 转鼓结构 1滤网2衬筒3隔筒4吸液管5主轴6料池7机架 主轴为一空心管 一端密封 一端通过管道与滤液收集器连通 在空心主轴上辐状分部着多根吸液管 吸液管的一端与主轴孔相通 另一端与隔筒和衬筒间所形成的空腔相通 衬筒上有筛孔 外面包了一层细钢丝滤网 转鼓为圆筒形 安装在敞开口料池的上方 并在料池中有一定的浸没度 转鼓主轴两端设有支承 可在驱动装置的带动下旋转 滤液收集器被液环式真空泵抽成真空 59 二 工作原理 工作时 滤液收集器被抽真空 料浆在大气压力作用下 经滤网过滤 滤液沿吸液管及主轴孔进入滤液收集器 再由排料泵排出 滤渣沉积于滤网上的预涂层表面 60 三 操作 开启阀A E 关闭其余阀 起动原料泵4 给循环桶中注入循环液使液面距离桶口约25 30cm 1 预涂层敷设 关闭泵4及所有阀门 循环桶中加入助滤剂 启动电机13进行搅拌 调整料池液面探头S 使液面能没过转鼓约3 4cm 61 1 预涂层敷设 开启阀L B 将原料泵4置于 自动 位置起动 此时循环桶中的混合液便可经泵4送往料池 滤液进入收集器2 再经泵5送往循环桶 起动电机9 使转鼓旋转 开启阀F 起动真空泵6及排料泵5 62 继续循环 在滤网表面形成一层预涂层 循环过程中要及时往循环桶中补充循环液 维持液面原高度恒定 每隔5 10分钟加一定量的助滤剂 一般硅藻土为2kg 使预涂层厚度达到6 7cm为止 63 2 过滤操作 开启阀C E 将料池中的循环液全部泵往循环桶 将探头S抬起 置于距转鼓顶约为鼓径的2 3处 此时浸没度约为43 预涂层形成后 移动刮刀当接近预涂层表面时 限定刮刀位置 再将刮刀后退到原处 64 过滤操作 开启阀A B 关闭阀C E 往料池中供料 泵4置于 自动 位置 起动电机10 料池中液面高度由液位传感器控制 传感器触点下端有处于不同高度的两个触点S 探头 当液面较低时 低触点被浸没在料液中 接通原料泵4的电路 泵4开启 向料池中供料 当液面上升至使两探头同时被浸没时 原料泵4的电路断开 泵关闭 停止供料 65 过滤操作 若从视镜12中观察液流清亮时 开启阀G 关闭阀F 开始过滤 当过滤中滤液收集器中产生泡沫 开启阀I 降低真空度 真空度一般控制在0 5 0 6bar间 66 过滤操作 随着过滤的进行 转鼓表面滤渣逐渐加厚 当达到一定厚度5mm左右 时 应及时刮去 启动刮刀前进电机轻轻刮 避免将预涂层刮破 刮削厚度取决于滤渣厚度 一般为0 6 2mm 67 3 过滤结束 关闭泵4 停止向料池中供料 当滤液收集器中抽空后 关闭排料泵5 通过阀C将料池中的残液排出 关闭真空泵6 过滤进行到一定程度 滤饼层因吸附杂质使过滤阻力增加 从视镜11中观察液流量较小时 应停止过滤 68 4 清洗 在循环桶中注入清水后开启阀B P N 起动泵4 将滤网上的滤渣及预涂层冲洗掉 冲洗脏物从活门Q排出 继续冲洗滤网 冲干净后关闭电机9 使转鼓停止旋转 再关闭泵4 69 真空过滤机流程图 70 真空过滤机流程示意图 71 真空过滤机流程示意图 72 真空过滤机应用特点 优点 连续式操作 效率高 劳动强度小 能够在过滤过程中刮除滤渣 减小滤层堵塞 因而能适用于稠厚物料 如酒泥等 的过滤 过滤面在大气压一侧 便于检查维修 缺点 物料在空气中接触的面积大 时间长 易氧化及污染 还会造成酒中的酒精成分挥发大 使酒度降低 结构复杂 造价高 体积大 占地面积大 73 4膜过滤机 膜过滤的滤芯是由纤维和其他高分子聚合物构成的过滤膜 其过滤原理主要是筛析过滤 过滤膜的孔隙率高达80 膜厚约为0 15mm 材料孔径致密 可截留极小的细菌 滤芯具有较强的机械抗性和抗热能力 能够承受3 5bar的工作压力及80 的灭菌温度 滤芯有平板状 管状 毛细管状 空心纤维 等几种结构形式 葡萄酒生产中主要用于装瓶前的除菌过滤 过滤澄清的葡萄酒 74 一 膜过滤器结构 1 压力表 2 上端盖 3 滤筒 4 毛细管滤膜 5 下端盖 在滤筒3中装着许多根毛细管滤膜4 膜4的两头沿管外壁用环氧树脂胶粘结并固定在不锈钢滤筒中 上下端盖与滤筒上下端面结合处用橡胶垫密封并用卡箍联接 75 料液在泵的作用下从进口沿毛细管孔道流动 并从回流管流出 流动过程中 清液在压力作用下 透过毛细管管壁的孔隙从清液出口流出 其余随滤渣又流回原液罐 如此循环实现过滤 二 工作原理 76 料液流动的方向平行于滤膜 料液在泵的作用下进入膜组件后分成两路 一路是透过液 一路是截留液 透过液透过膜面流出 在管外收集 截留液则以高的剪切速度沿膜面流过 以吹扫走被膜截留 集聚于膜表面的积沉物 防止或减小膜孔堵塞 流动速度越大 过滤作用越明显 77 过滤通常分两级串联使用 滤浆进入外壳