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学习情境二: 过滤介质的选取,啤酒过滤技术,1,啤酒过滤介质的要求,要求: 化学组成无害、无色、无味 惰性、无菌及良好的渗透性,2,硅藻土的性质,主要成分:SiO2,湖底和海底的微生物骨架 产地:美国、德国、法国、意大利、西班牙、中国等 大小:1-200m 形状:圆形、针形和齿形 具粉尘危害性,应存放在干燥、无异味、通风良好、包装完好的条件下 1913年起用于过滤 密度100-250Kg/m3 表面积很大10000-20000m2/Kg 能滤除0.1-1m的颗粒,3,硅藻土的生产加工流程图,研磨,干燥,开采,添加,研磨,淘洗,添加,熔剂,焙烧,冷却,研磨,分选,打包,质量检测,4,硅藻土的生产加工流程,干土:细土 首先将原土压碎,然后置于一旋转炉中于400下干燥。 在这种状态下硅藻土的天然结构及其孔径得以保留,这样形成的硅藻土为细硅藻土。 煅烧硅藻土:中土 将干燥过的硅藻土加热到800,便能生产出过滤速度较快的硅藻土。 硅藻土颗粒的上表面在此过程中烧结在一起形成大的颗粒,而内部的孔洞结构和硅藻土的过滤活性则得以保留。 和流体材料一起煅烧的硅藻土:粗土 生产过滤速度更快的硅藻土时,于放置在旋转炉内的原土中加入氢氧化钠或者碳酸钠作为流体材料,以此来降低二氧化硅的熔点,然后在800-900下煅烧,通过烧结作用形成更大的混合物。 硅藻土中的氧化铁和氧化铝在此过程中转化成难溶解的混合硅酸盐,使得与流体材料一起煅烧的粗硅藻土看上去几乎呈白色。,5,啤酒过滤助剂粗硅藻土,粗硅藻土(大约放大了1000倍)此图片由德国Schenk过滤机制造有限公司提供,6,啤酒过滤助剂细硅藻土,细硅藻土(大约放大了1000倍)此图片由德国Schenk过滤机制造有限公司提供,7,硅藻土的自动添加装置,8,硅藻土的检验及要求,硅藻土的检验: 显微镜观察:结构,是否污染有砂土 物理测定:沉降、密度、筛选残留物、水值、焙烧损失 化学分析:水分、铁含量、二氧化硅含量 硅藻土的行业标准和指标 硅藻土助滤剂 JC/T 599-1995 硅藻土卫生指标 GB14936-94,9,过滤的原理,筛分效应 吸附效应 深度效应,10,过滤的原理,筛分效应,深度效应,吸附效应,11,过滤的原理,颗粒均被截留在一个表面 容易堵塞 过滤质量由微孔尺寸决定 典型应用 膜过滤 所有的硅土过滤 纸板过滤,12,过滤的原理,颗粒被截留在过滤介质的内部通径中 通常不能再生 典型应用: 硅藻土过滤 纸板过滤,13,过滤的原理,达到吸收能力,颗粒由于化学或物理反应被截留 可以再生 过滤质量由反应决定 典型应用: PVPP 硅胶、石棉、纤维素 活性炭,14,过滤介质的通透性指标,通透性,水值,Darcy,旧,新,透水值 DFW,水值 WW w,Seitz,Schenk,统一标准!,15,过滤介质的通透性指标透水值,透水值(DFW): 在一定条件下,一定时间内穿过一定面积过滤助剂滤饼的水量,V:水量 (升,l) t:穿过时间分钟 A:滤饼面积,16,过滤介质的通透性指标水值,水值(WW): 2kg 硅藻土涂于4040cm有效过滤面积,20下,进口压力0.2bar的透水量和时间之比。,17,过滤介质的通透性指标Darcy,通透性(Darcy): 一种过滤介质的1mDarcy是指:在测试液体粘度为1mPa.s、流过过滤面积为1cm2、过滤介质层厚为1cm、在1bar压差的条件下、所滤出的液体量为1ml。,K: 换算系数1.01325 v: 过滤量(cm3) H: 过滤层厚(cm) A: 流通面积(cm2) P: 滤饼上压力(bar),18,松散硅藻土密度SD:g/l,m2:量杯重和硅藻土重(克) m1:仅量杯重(克) V:所测干硅藻土的体积数(ml),越低越好,太高在湿态加压环境下不易保持: NW:150250g/l,国产土较高,进口土略低 90120 细, 160200 中,200250 粗,19,湿硅藻土密度ND:g/l,m:干硅藻土重量(g) V:湿硅藻土体积(l)= 硅土饼高度硅土面积,20,沉降速度: 10Min,在50ml量筒中加入1g硅藻土和蒸馏水,混合搅拌后静置到清亮,然后再次摇动,开始计至重新澄清的时间,其时间的一半为“半值时间”,沉降越慢,则涂层越均匀。,21,硅藻土的质量标准,22,其它过滤助剂 珍珠岩: 企业使用较多 石棉 -纤维素 活性炭 稳定剂,23,啤酒过滤助剂珍珠岩,24,啤酒过滤助剂珍珠岩,珍珠岩是一种由火山喷发形成的火山岩物质,主要由硅酸铝组成。 珍珠岩助滤剂是火山作用形成的天然珍珠岩在1100高温下急速膨胀2040倍经过独特的加工艺制造而成的、无毒、无味的膨胀珍珠岩。,25,啤酒过滤助剂珍珠岩,与硅藻土相比较: 堆积密度比硅藻土轻 通透性比硅藻土好 不易沉淀 吸附性强、流动性好、质轻、过滤快、过滤量大 使用情况 可在第二次预涂添加,与硅藻土混合添加(硅3:珍1) 可在啤酒过滤精度要求不高时添加,26,珍珠岩的质量标准,啤酒过滤助剂珍珠岩,27,啤酒过滤助剂石棉纤维,28,啤酒过滤助剂纤维素粉,29,啤酒过滤助剂潮湿的原纤维素,30,啤酒过滤助剂石棉、纤维素,使用 在预涂时添加 固定硅藻土层 防止滤层断裂 提高吸附作用 添加量3-5%,31,啤酒过滤助剂活性炭,活性炭颗粒表面图片,32,啤酒过滤助剂活性炭,活性炭作用原理:活性炭是一种很细小的炭粒 有很大的表面积,而且炭粒中还有更细小的孔-毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力,由于炭粒的表面积很大,具有很强的吸附性能。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性,可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质以达到: 脱色(颜色下降) 除嗅(气味消减) 去污提纯(口味改善) 主要用于不良气味和口味的去除(如:酵母味) 表面积:500-140m2/g 添加量:5-30g/hl,33,啤酒过滤助剂硅胶,34,啤酒过滤助剂硅胶,作用原理 在pH值4.1-4.3范围内,大多数蛋白质带正电荷,而硅胶带负电荷。 由于硅胶的表面积非常大(350-700m2/g) 吸附蛋白质(12000-60000分子量)的能力非常强,能在2-3分钟内完成吸附过程。 类型 水胶(含水量:50%以上) 干胶(含水量:5%),35,啤酒过滤助剂硅胶,使用 可在第二次预涂时添加:50-80g/m2 过滤添加:15-100g/hl,36,啤酒过滤助剂PVPP,37,啤酒过滤助剂PVPP,作用原理 PVPP属于聚酰胺化合物,分子中含有大量酰胺键,能高度选择性吸附多酚物质(依靠氢键); 能吸附40%以上的蛋白多酚复合物中的多酚:儿茶酸、花色素原和聚多酚; 对容易引起浑浊的二聚和四聚多酚的吸附能力更强。 类型 一次性PVPP 回收式PVPP,38,啤酒过滤助剂硅胶,使用 一次性PVPP:10-30g/hl 回收式PVPP:最大50g/hl,39,待过滤对象的性质,粗分散体:0.1m 举例 粗过滤或自然澄清 胶体:0.1-0.001m 举例 光学显微镜 分子分散体:0.1m 举例 电子显微镜,40,过滤支撑材料的比较,金属支撑面(叶片、烛棒) 30-50 m 支撑纸板 0.5-0.8m,41,使用举例,用于硅藻土过滤前的啤酒预澄清,后酵罐/大罐,无菌水,未过滤啤酒,澄清后啤酒,酵母,离心机,缓冲罐,过滤,42,
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