硅藻土轉(zhuǎn)向錯流過濾是發(fā)展趨勢。健康和環(huán)境因素是最初變革的主要原因，但如今，對高質(zhì)量和具有競爭力成本的需求促使越來越多的釀酒商主動變革。多年經(jīng)驗證明，錯流過濾適用于所有規(guī)模啤酒工廠，以及所有類型的啤酒。本文論述其在中小規(guī)模工廠，包括精釀工廠的應(yīng)用。

1855 年，F(xiàn)ick 研發(fā)了第一種基于硝酸纖維素的合成膜，并用各種流體進行測試。108 年后的1963 年，DuPont 引進了第一套錯流過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用了Loeb和Sourirajan 研發(fā)的非對稱膜。

在啤酒過濾方面，首次錯流過濾試驗由Diethard Wagner 于1993 年公布，隨后德國賽茨過濾器公司Seitz Filterwerke 的Karl Duchek 于1994 年首 次提出了一套功能性系統(tǒng)概念，包括質(zhì)量數(shù)據(jù)和經(jīng)濟方面的對比。該方案將錯流過濾技術(shù)與上游的離心過濾和下游的基于薄板的圓盤式過濾器相結(jié)合，按成本計算，產(chǎn)生了與傳統(tǒng)硅藻土過濾技術(shù)相媲美的啤酒質(zhì)量。

圖1：精釀工廠使用的錯流過濾系統(tǒng)

首次應(yīng)用于精釀啤酒企業(yè)是于1995 年安裝在德國布滕漢姆的Meusel 啤酒工廠。在這里，賽茨公司安裝了一套全自動的解決方案，將Westfalia 離心過濾與微流過濾系統(tǒng)結(jié)合在一起，隨后是盤式過濾器，過濾能力達30 hl/h。該過濾系統(tǒng)替代了硅藻土過濾器和板式過濾器，直至今天該系統(tǒng)仍順利運行。Meusel 目前生產(chǎn)18 種不同的啤酒品牌，包括10 款金色啤酒和8 款黑啤酒，濃度從7.8°P ～21°P，其中一些采用后添加酒花工藝。Meusel 年啤酒產(chǎn)量為1755 kl。

8 年后，又一家精釀工廠將硅藻土過濾替換成錯流膜過濾。在2003 年，德國厄爾德波特啤酒工廠安裝了首臺PROFi 過濾系統(tǒng)，其能力為100 hl/h。并聯(lián)運行2 個月后，老系統(tǒng)被拆除。工廠年產(chǎn)量約7000kl，包括4 款金色啤酒和3 款黑色啤酒，濃度從11°P ～14°P。

看到這些開創(chuàng)性工作，大型跨國集團意識到了這種趨勢。丹麥嘉士伯于2005 年安裝了400 hl/h 的系統(tǒng)，與硅藻土過濾機并排安裝，經(jīng)過短期測試后，所有品牌全部用新的錯流過濾系統(tǒng)?？坡erbund 啤酒工廠也采用了同樣的做法。荷蘭Norit 公司安裝了一套錯流過濾系統(tǒng)，用于過濾上面發(fā)酵的庫爾希啤酒Koelsch。原有硅藻土系統(tǒng)很快就停用了。

現(xiàn)在，全球每年約1.5 億千升啤酒采用錯流過濾系統(tǒng)過濾，幾乎能過濾每一種類型。

錯流過濾基本原理是在循環(huán)回路中使用中空纖維膜，既可以使用離心機進行預(yù)澄清的直流原理，也可以帶有滯留罐和回流回路，該種情況通常不使用離心機。在這兩種設(shè)計中，啤酒通過聚合中空纖維在閉合回路中循環(huán)。取決于進入過濾系統(tǒng)中啤酒的固體負荷，在沒有預(yù)澄清的系統(tǒng)中，循環(huán)流速要更高些。另外，在沒有離心機運行的情況下，清洗和冷卻需求往往更高。

陶瓷膜在近年來才用于啤酒的過濾。不過試驗已經(jīng)證明陶瓷膜具有更長的使用壽命，但該優(yōu)勢無法彌補膜表面積所要求的高成本，也無法彌補足夠流速穿過陶瓷模塊所需的更高的能耗。

錯流過濾引入之初，硅藻土行業(yè)就提出二者消耗的成本的爭議。因此，波特精釀啤酒工廠在系統(tǒng)啟動運行階段邀請一所獨立大學(xué)對硅藻土過濾和錯流過濾并行運行期間的直接成本進行了比對。結(jié)果表明錯流過濾更具有競爭性。Graf 和h?flinger 報告：“為了對成本進行對比，假設(shè)工廠特定折舊費用具有可比性，它們因此不包括在計算中。對成本、能耗、耗水量和工作時間進行了比較，可以很容易地評估。錯流過濾工藝成本取決于膜清洗完成后的過濾周期間隔，由這段時間的啤酒產(chǎn)量確定。錯流工藝可以連續(xù)大量過濾。兩種過濾工藝能耗和耗水量相似。由于自動化程度高，錯流過濾工藝對勞動力的要求大大降低”。

錯流過濾大大減少酒損失，這已經(jīng)被嘉士伯和K?lner Verbund 工廠證實。目前，膜過濾在許多裝置上已證明相對于硅藻土過濾具有成本優(yōu)勢。

保持啤酒質(zhì)量和特性是重要的考慮因素。德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)唯森科研中心對膜技術(shù)和硅藻土過濾進行了詳細對比。期間選用不同類型的啤酒（拉格型啤酒、黑啤酒）進行6 次不同的過濾過程，并對啤酒樣品進行了各種分析，品評人員進行了品評。除了感官分析和化學(xué)分析外，同樣也進行了微生物分析。

在感官測試中，從硅藻土過濾機和錯流過濾機中平行取樣。由慕尼黑工業(yè)大學(xué)品評小組人員對啤酒樣品公正地進行三點試驗法和DLG 感官測試。在所有測試的樣品中，在口感和值得注意的事項方面沒有明顯的差異。因此，感官特征沒有受到新型錯流過濾系統(tǒng)的影響。啤酒分析包含了標準的數(shù)據(jù)和對相關(guān)發(fā)酵副產(chǎn)物的分析。在第一個測試系列中，分析了未過濾、錯流過濾和硅藻土過濾的啤酒變化，見表1。對拉格型啤酒和黑啤酒做了進一步的對比分析，見表2 和表3。

結(jié)果表明考慮硅藻土添加用水稀釋的影響，在所有啤酒樣品中未發(fā)現(xiàn)明顯差異。偏差均在特定分析的標準公差范圍內(nèi)。因此未觀察到錯流過濾對啤酒質(zhì)量的影響。

表1：分析對比

微生物還原性能是另一個關(guān)鍵因素。為了檢查系統(tǒng)的去除率，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)使用標準啤酒酵母和過氧化乳酸桿菌和微球菌進行了酵母和細菌的挑戰(zhàn)性測試，這些微生物在過濾系統(tǒng)的上游大量添加?？紤]啤酒的微生物安全性，在灌裝生產(chǎn)線的上游直接安裝了一套CFS 膜過濾系統(tǒng)。在錯流過濾系統(tǒng)的下游和最終的膜過濾器之后取樣，見表4。

即使上游啤酒腐敗微生物的添加劑量異常地高，離心機、錯流過濾系統(tǒng)和最終的膜過濾CFS 系統(tǒng)的組合應(yīng)用證實該系統(tǒng)具有最大的微生物安全性。因此，錯流過濾技術(shù)優(yōu)于硅藻土過濾，當與膜過濾器結(jié)合在一起使用時，能在灌酒機入口提供無腐敗微生物的啤酒。

表2：拉格型啤酒分析

精釀啤酒商在啤酒口味和質(zhì)量上付出了很多努力，因此對口味活性物質(zhì)影響因素總是討論的焦點。上述結(jié)果已經(jīng)證明錯流過濾技術(shù)對啤酒像硅藻土過濾一樣溫和。目前已有許多類型啤酒用錯流過濾系統(tǒng)過濾，包括艾爾啤酒、苦味啤酒、世濤啤酒、濃啤酒、帶有特殊風(fēng)味的黑啤酒，酒花強度增強的啤酒，如IPAs 啤酒、波特啤酒、無醇啤酒和小麥啤酒。另外，果味產(chǎn)品采用錯流過濾系統(tǒng)也非常成功，對啤酒質(zhì)量無任何影響。

表3：黑啤酒分析

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微釀、精釀啤酒商的持續(xù)成功促使他們的啤酒應(yīng)用新的途經(jīng)進入市場。進入零售店和更長的分銷路線要求產(chǎn)品在口感、濁度和微生物含量方面更穩(wěn)定。過濾是滿足這些要求的一種方法。采用PROFi 錯流過濾系統(tǒng)，啤酒特性保持不變，微生物質(zhì)量優(yōu)良，與硅藻土過濾相比，成本相當或偏低。目前，錯流過濾系統(tǒng)是可用的，特別滿足精釀啤酒商的要求。圖1 顯示了常用的錯流過濾系統(tǒng)，過濾能力30 ～120 hl/h。

啤酒過濾系統(tǒng)是發(fā)酵和成熟后為澄清而設(shè)計的。包括一個中空纖維膜過濾裝置，位于啤酒工廠離心機的下游。組合適當?shù)募夹g(shù)來分離不同的固體物要求過濾器設(shè)計具有溫和的啤酒過濾及良好的經(jīng)濟性特征。離心機在過濾系統(tǒng)之前能分離固體，如酵母、膠體和穩(wěn)定性物質(zhì)。膜過濾塊MBL 去除膠狀微粒、殘余的酵母和易形成渾濁的物質(zhì)。當膜系統(tǒng)中的固體含量較低時，用于控制污染層錯流過濾速度或能量需求是最小的。這使得啤酒處理變得非常溫和。

表4：錯流過濾系統(tǒng)與最終的膜過濾系統(tǒng)CFS 微生物性能測試對比

錯流系統(tǒng)在沒有酵母罐的情況下運行，占地面積更小，過程控制更好。另外不會接觸鐵錳離子對啤酒風(fēng)味和氧化味造成的負面影響。系統(tǒng)密閉，攝氧量低。

多年的實踐證明錯流過濾在經(jīng)濟性、靈活性和啤酒質(zhì)量等方面均優(yōu)于硅藻土過濾。