A research on the application of PALL membrane filtering system for draft beer in Kingway Brewery
黄兆奇

On the basis of researching the problems existed in the former membrane filtering system for draft beer of No.2 Kingway Brewery, this article put forward advice, principle and solution for the technical modification. The solution is proved by practical production to achieve the expected effect. It is also proved that the PALL membrane filtering system has advanced technology, reliable process, easy operation and low cost.
1、前言
金威啤酒生产二厂的纯生啤酒膜过滤系统系1997年引进德国赛茨（Seitz）公司的设备，于1998年投入生产运行，原设计过滤能力30千升/时，采用赛茨公司0.45微米40英寸除菌滤芯，每批次54支，批次过滤寿命2,000千升～3,000千升。因滤芯质量及产品售后服务等问题，后改用英国DH公司作为技术支持和滤芯供应商，采用价格相对较低的0.65微米30英寸滤芯，其流量尚能满足包装能力的要求，但啤酒最高过滤批次仅为5,000千升左右。在生产中，必须严格加强上游微生物的管理下，这成为纯生啤酒品质安全和产能发挥的制约因素，并对公司纯生啤酒品牌构成威胁。
为彻底解决困扰金威纯生啤酒生产的瓶颈问题，经反复调查，并与纯生啤酒膜过滤系统设备制造商美国颇尔公司（Pall）多次交流和论证，其间参观考察了颇尔公司的纯生啤酒膜过滤设备在深圳青岛啤酒朝日有限公司、燕京啤酒集团公司实际运行的状况。在金威二厂生产现场，对设备现状进行进一步诊断分析，对该系统设备的改造方案，如设备配置、技术工艺、质量控制、CIP清洗等进行了论证，特别对电气及自动化控制部分联机操作进行了论证及试验，提出了项目可行性分析报告。
本文通过分析金威生产二厂原纯生啤酒膜过滤系统存在的问题，提出了对其进行技改的意义、原则及方案。经生产实际应用，达到了预期效果，并证明PALL膜过滤系统技术先进、工艺可靠、操作方便，灵活性强且经济适用。
2、项目技改的意义及原则
对该项纯生啤酒膜过滤系统进行技改。做到：
①满足工艺要求，保证产品质量；
②提高生产效率；
③降低生产成本；
④提高生产可靠性与灵活性。
这样对提高金威二厂技术装备和管理水平也将产生十分有益的作用。
经分析，我们认为此项技改必须依照如下原则：
(1) 要采用当今最成熟可靠的纯生膜过滤系统技术和设备，确保改造后金威二厂装备水平的先进性，经济性，以及使用中的安全可靠性和便利性；
(2) 改造后的生产能力在应用0.45微米滤材条件下，要确保满足32千升/时的流量要求，啤酒产品完全符合国家标准；
(3) 改造后的纯生膜过滤系统必须与现有过滤车间的控制系统和设备实现完全无兼容，并作汉化处理；
(4) 未来滤芯耗材的供应稳定可靠，实现消耗下降，成本节约；
(5) 改造工期和进程不能影响金威二厂纯生啤酒对市场的保障；
(6) 改造工程成本低，投资回收快。
3、项目技改的方案及措施
经与颇尔公司技术人员共同研究，采用颇尔CFS集束式纯生啤酒膜过滤系统技术及设备对现有设备进行技术改造。
(1)系统组成
颇尔CFS-Triplex纯生啤酒膜过滤系统由啤酒预过滤、终过滤单元及独立CIP清洗等部分组成。其中预过滤采用31支聚丙烯材质、长40英寸、精度10微米绝对精度连续变径、深层打褶过滤芯；终过滤为72支尼龙66材质、长40英寸、0.45微米绝对精度除菌膜过滤芯，分装在6个独立滤壳单元内。独立CIP单元由11支绝对精度2.5微米、30英寸长的水过滤器，化学清洗剂自动添加装置、热交换装置组成。所有CIP清洗、膜完整性检测和滤酒过程全部在PLC程控下自动完成。自控功能强大，实时显示工艺状态，人机对话中文界面，并提供强大的文档记录功能。该系统工艺流程如图1所示。
(2)该设备的主要技术特征是：
①专门为啤酒除菌过滤独特设计的天然亲水性N66膜过滤滤材，精度高、可清洗再生、可测试性强、对啤酒风味无任何影响。72支滤芯过滤面积达到236平方米，可以保证32千升/时的流量。
②72支40英寸0.45微米绝对精度滤芯，按12支分别安装在6台滤壳内，组成6个独立过滤单元。系统设计每一单元独立进行在线完整性检测，检测结果准确可靠。
③倒悬式滤芯安装，可以彻底解决酒体中气泡的排空，避免气蚀现象，提高过滤面积的有效利用；程序化变温控制高效单元化清洗，可保证滤膜清洗彻底，克服了高温清洗时蛋白在膜表面的变性凝结，解决了滤芯运行和维护方面的一系列敏感问题，实现了使用寿命长，运行成本低的目标。滤芯批次过滤寿命超过10,000千升的。
④独立的CIP清洗可与酒机清洗同时进行，每一过滤单元独立操作, 清洗灭菌效果好，省时降耗（包括降低动力消耗和化学品消耗），提高设备利用率。清洗和过滤过程全自动控制，可避免任何人为因素的影响。
⑤控制系统显示全中文处理，操作简单。PLC采用 S7-300，界面清晰，与车间现有中控系统信号对接便捷，流畅。
4、项目实施及应用效果
2005年1月，金威与颇尔公司正式签订了项目技改合同。2005年3月，项目进行现场设备安装调试，仅用三周时间即切换安装完毕并投产。目前金威二厂投入运行的Pall纯生啤酒膜过滤系统设备运行正常，达到了预期目标，并全面通过了项目验收。
(1) 进一步保证了产品质量
绝对精度除菌膜过滤芯由0.65微米改为0.45微米后，加之完整性测试系统的可靠保障，微生物控制的安全性进一步提高。
(2) 提高了生产效率，充分实现了生产的灵活与便利性
独立的CIP设计，实现了与酒机清洗的独立实施和并行操作；当个别过滤单元偶然出现完整性测试不通过封闭维护时，其他过滤单元可以继续生产不受影响，平均每月节约工效24小时，节约的时间每月可多生产啤酒600 千升~ 700千升。
(3) 降低了生产成本
技改后，膜过滤批次由过去的5000千升/批左右提高到现在的15000千升/批，综合吨酒过滤成本由过去的44元下降到22.8元。
经测算，一年多时间即可回收技改投资，其经济上是合理的并将给企业带来较大经济回报。
(4) 该系统膜过滤采用了单元化管理，但当某单元完整性检测不通过出现报警时，仍需对该单元中12支滤芯逐一鉴别，以避免整批滤芯报废损失。为此，金威啤酒二厂及时引进Pall公司Compact Star完整性检测装置，方便在现场对单支滤芯进行快速测试。
5、结论
(1) PALL膜过滤系统在金威啤酒厂的应用表明，该系统设计独特、技术先进、工艺可靠、操作方便，且经济适用。
(2) PALL膜过滤系统在金威啤酒厂的成功应用，为金威二厂提高产品质量、降低生产成本、提高生产效率，同时，对提高企业的技术装备和管理水平将产生十分有益的作用。
(3) 企业技改中，要积极采用先进、适用的新技术，包括应用最新的科研成果及采用新设备、新工艺、新材料等。在可能的条件下，还要引进国外的先进技术，加快和提高企业发展的步伐，使企业通过技术改造，在产品、质量、技术、工艺、产能等方面有一个较大的提高。

作者单位：金威啤酒集团有限公司