Дистилляция занимает большую часть технологического процесса производства спиртных напитков, однако полученный в результате спиртной напиток не всегда готов к хранению или розливу.

В зависимости от вида спиртного напитка и технологического процесса может потребоваться дополнительная очистка для удаления твердых частиц из сбраживаемого сусла, осветления свежеперегнанного спирта, удаления привкуса обожженной древесины, удаления частиц углерода или предотвращения помутнения после купажирования и доведения до нужной крепости.

Именно поэтому фильтрующее оборудование следует выбирать исходя из задачи, которую оно должно выполнять, а не просто по его номинальной степени очистки.

На ликероводочном заводе в начале технологического процесса может использоваться центрифуга, при осветлении — глубинный фильтр, а непосредственно перед розливом — картриджный фильтр. Другому производителю может потребоваться лишь один или два из этих этапов. Для производства виски может потребоваться специальный процесс холодной фильтрации, тогда как для производства водки — очистка с помощью активированного угля с последующей фильтрацией по частицам.

Ниже перечислено оборудование, которое охватывает основные способы фильтрации и сепарации, применяемые в промышленном производстве спиртных напитков.

 

Обычное оборудование для фильтрации и сепарации на ликероводочных заводах

Оборудование / Технологии	Основная функция	Типичные области применения спиртов
Декантерная центрифуга	Разделение твердой и жидкой фаз с высоким содержанием твердых частиц	Отдельные процессы ферментации и производства специальных спиртных напитков
Центрифуга с дисковым набором	Тонкое центробежное осветление	Отделение бродильного сусла, дрожжей и взвешенных веществ
Мешочный фильтр	Грубая или промежуточная фильтрация	Предварительная фильтрация, удаление углеродных частиц, защита оборудования
Пластинчато-рамный фильтр	Фильтрация под давлением с использованием фильтрующих листов	Виски, водка, ром, бренди, ликёры
Глубинный фильтр / Фильтрующие листы	Очистка, полировка и устранение помутнений	Виски, бренди, водка, белые и выдержанные спиртные напитки
Фильтр с диатомовой землей / кизельгуром	Предварительная фильтрация и осветление	Избранные сорта виски, бренди, рома и других спиртных напитков
Картриджный фильтр	Тонкая и окончательная фильтрация частиц	Виски, водка, джин, ром, бренди
Фильтрация с использованием активированного угля	Адсорбционная очистка	Водка и нейтральные спиртовые напитки
Микрофильтрация (MF)	Удаление мелких частиц и микроорганизмов	Избранные спирты и специальные области применения
Вакуумный фильтр	Грубое разделение твердых частиц и жидкости	Ограниченные возможности применения в сфере добычи
Ультрафильтрация (УФ)	Разделение макромолекул	Специализированные технологические применения
Нанофильтрация (NF)	Селективное молекулярное разделение	Специализированные технологии или системы водоподготовки

Эта таблица не представляет собой простой рейтинг от грубого к тонкому. Центрифуги и фильтры работают по принципиально разным принципам, а мембранные системы решают совершенно иной тип задач по разделению.

Для большинства ликероводочных заводов выбор оборудования определяется тремя вопросами:

Что нужно удалить?

На каком этапе производства его необходимо удалить?

В какой степени необходимо сохранить первоначальный характер этого напитка?

Эти вопросы гораздо полезнее, чем просто выбор самого мелкого из доступных значений размера фильтра в микронах.

 

Пластинчато-рамные фильтры

Пластинчато-рамная фильтрация по-прежнему остается практичным решением для периодической осветки на многих ликероводочных заводах.

Фильтр состоит из пластин и фильтрующих листов. При прокачке спирта через систему взвешенные частицы задерживаются фильтрующим материалом. Для различных продуктов и задач фильтрации можно выбирать листы разных марок.

Благодаря этому данное оборудование особенно полезно в тех случаях, когда ликероводочный завод нуждается в гибкости, а не в единой фиксированной схеме фильтрации.

Пластинчато-рамные фильтры могут применяться для:

• Осветление виски
• Очистка с помощью водки и нейтрального спирта
• Фильтрация бренди и рома
• Осветление ликера
• Фильтрация после смешивания или выдержки

Один и тот же базовый фильтр может использоваться для различных продуктов путём замены фильтрующих листов и изменения площади фильтрации.

Для небольших и средних ликероводочных заводов это оборудование также относительно просто в эксплуатации и обслуживании. Минус заключается в том, что в традиционных открытых системах операторам приходится самостоятельно заменять и очищать фильтрующие листы. В условиях высокой степени автоматизации производства предпочтение может отдаваться закрытым системам глубинной фильтрации.

 

Глубинная фильтрация и фильтрующие листы

Глубинная фильтрация особенно полезна в тех случаях, когда спиртное содержит мелкие взвешенные частицы, которые необходимо удалить, не полагаясь исключительно на фильтр с очень мелкими порами.

В отличие от поверхностных фильтров, которые задерживают частицы только на поверхности, глубинный фильтрующий материал имеет трёхмерную структуру, в которой частицы удерживаются. Состав фильтрующего слоя также может влиять на адсорбцию и удаление веществ, вызывающих помутнение.

Благодаря этому глубинная фильтрация может применяться как для осветления, так и для доочистки.

На ликероводочном заводе фильтрующие листы могут подбираться для выполнения различных задач:

Фильтры более грубой очистки, предназначенные для удаления твердых частиц и защиты последующих фильтров.

Более мелкие фракции для доводки спирта перед розливом в бутылки.

Специализированные марки, предназначенные для устранения помутнения и применения в случаях, когда необходимо тщательно контролировать взаимодействие фильтрующего материала и спирта.

Таким образом, выбор фильтрующего листа зависит не только от размера частиц. На результат могут повлиять состав спирта, крепость, температура и желаемый конечный вид продукта.

Это приобретает особую важность при производстве виски и бренди, где использование неподходящих фильтрующих материалов может привести к появлению нежелательных экстрагируемых веществ или повлиять на стабильность готового спиртного напитка.

 

Фильтрация с использованием диатомовой земли / кизельгура

Диатомовая земля, широко известная как DE или кизельгур, представляет собой фильтрующий наполнитель, используемый при фильтрации с предварительным нанесением покрытия.

Перед фильтрацией продукта на фильтрующую поверхность наносится фильтрующий агент, образующий пористый фильтрационный осадок. Затем спирт проходит через этот слой, а взвешенные частицы задерживаются в осадке.

Фильтрация методом DE обеспечивает эффективное осветление и способна выдерживать относительно высокую нагрузку по твердым частицам. Ее можно рассматривать в следующих случаях:

• Виски
• Бренди
• Ром
• Ликеры
• Другие спиртные напитки, требующие углубленного изучения

Различные сорта DE обладают разными фильтрационными характеристиками, поэтому фильтрующий наполнитель необходимо подбирать с учетом типа спирта и желаемой степени осветления.

Тем не менее, существует практическое различие между фильтрацией с использованием предварительного слоя диоксида кремния (DE) и современными глубинными фильтрующими листами. DE представляет собой расходный фильтрующий материал, а это означает, что отработанный материал необходимо удалять и утилизировать после завершения работы. Подготовка предварительного слоя также добавляет ещё один этап технологического процесса.

По этой причине ликероводочный завод может выбирать между традиционной системой DE и системой глубинной фильтрации на основе фильтрующих листов или в закрытом корпусе в зависимости от масштабов производства, трудозатрат, эксплуатационных расходов и коэффициента выхода продукта.

Поэтому DE следует рассматривать как один из полезных вариантов в рамках более широкой области глубинной и предварительной фильтрации, а не как фильтр, используемый по умолчанию для всех спиртных напитков.

 

Картриджные фильтры

Картриджная фильтрация, как правило, применяется в тех случаях, когда ликероводочному заводу требуется контролируемая тонкодисперсная фильтрация в закрытой системе.

Фильтрующие элементы устанавливаются в гигиеническом корпусе, и спирт проходит через выбранный картридж перед отправкой на хранение, купажирование или розлив.

Одно из её главных преимуществ заключается в том, что она органично вписывается в современную производственную линию. Корпус картриджа занимает относительно мало места, фильтрующие элементы можно быстро заменить, а систему можно интегрировать в автоматизированные процессы транспортировки и розлива.

К типичным обязанностям относятся:

• Финальная полировка
• Удаление мелких частиц
• Удаление мелких частиц углерода
• Защита оборудования для розлива
• Фильтрация после созревания или купажирования

Зачастую эффективнее установить грубый фильтр перед картриджем, чем возлагать на тонкодисперсный картридж задачу очистки от всех твердых частиц.

Например:

Удаление крупных частиц → Глубинная фильтрация → Картриджная фильтрация → Розлив в бутылки

Такой подход снижает преждевременную нагрузку на конечный фильтр и позволяет повысить общую экономическую эффективность фильтрации.

 

Мешочные фильтры

Мешочные фильтры обычно устанавливаются перед системами более тонкой фильтрации.

Фильтрующий мешок задерживает взвешенные частицы при прохождении жидкости через него. Поскольку мешок способен выдерживать относительно высокую нагрузку в виде частиц, он хорошо подходит для случаев, когда спирт содержит частицы, оставшиеся после выдержки в бочках, мелкий уголь или другие вещества, которые быстро забили бы фильтрующий картридж мелкого действия.

На ликероводочном заводе может быть установлен мешочный фильтр:

• Перед картриджным фильтром
• После очистки активированным углём
• В процессе удаления нагара с бочек
• В качестве защитного фильтра на перекачивающей линии
• Перед следующим этапом полировки

Оборудование относительно простое, а замена фильтра не представляет сложности.

Таким образом, его роль носит преимущественно практический характер: сначала удалить крупные частицы и защитить более дорогостоящий этап тонкой фильтрации, расположенный далее по потоку.

Как правило, мешочный фильтр выбирают не только потому, что в рамках проекта требуется “конечная тонкая фильтрация”.”

 

Центрифуги с дисковым набором

Дисковая центрифуга осуществляет сепарацию без использования традиционного фильтрующего материала.

Внутри вращающегося барабана жидкость подвергается воздействию высокой центробежной силы. После этого мелкие взвешенные частицы, дрожжи и другие твердые вещества можно отделить в зависимости от их плотности.

Благодаря этому данная технология оказывается полезной в тех случаях, когда требуется осветление, но поступающий поток по-прежнему содержит достаточное количество твердых частиц, из-за чего тонкая фильтрация становится неэффективной.

На ликероводочных заводах возможные области применения включают:

• Осветление бродильного сусла
• Удаление дрожжей
• Тонкое разделение твердой и жидкой фаз
• Сокращение количества твердых частиц, попадающих в последующее оборудование
• Отдельные процессы производства агавы и специальных спиртных напитков

Главное заключается в том, что центрифуга — это не просто замена фильтру.

Дисковая центрифуга наиболее эффективна в тех случаях, когда разделение основано на разнице плотности, а непрерывный режим работы способствует повышению эффективности процесса. При необходимости более тщательного удаления твердых частиц из готового спирта может потребоваться установка последующего картриджного или глубинного фильтра.

 

Декантерные центрифуги

Декантерная центрифуга предназначена для потоков с концентрацией твердых частиц, значительно превышающей концентрацию в жидкости, обычно наблюдаемую на заключительном этапе фильтрации.

Внутри горизонтальной вращающейся чаши твердые частицы оседают под действием центробежной силы и непрерывно транспортируются шнековым конвейером к выходу для твердых частиц.

Благодаря этому декантер подходит для таких предшествующих технологических процессов, как:

• Ферментация с высоким содержанием твердых веществ
• Агава и другие растительные виды сырья
• Производство отдельных сортов фруктовых спиртных напитков
• Разделение твердой и жидкой фаз перед дистилляцией
• Специализированные технологические процессы, в которых требуется непрерывное удаление больших количеств твердых частиц

Таким образом, декантер в большей степени связан с процессом разделения твердых частиц и жидкости, чем с окончательной фильтрацией спирта.

На традиционных заводах по производству виски, водки, джина или рома, где перерабатывается уже осветлённая брага, может не быть особых причин для установки декантера. Его ценность становится гораздо более очевидной, когда в процессе производства образуется значительное количество твердых частиц.

 

Фильтрация с использованием активированного угля

Очистка с помощью активированного угля — это не обычная фильтрация с помощью частиц.

Его основная функция заключается в адсорбции: определенные соединения притягиваются к угле и удерживаются им. Благодаря этому активированный уголь особенно востребован при производстве водки и нейтральных спиртов, где устранение нежелательных цветовых, ароматических или вкусовых компонентов может быть частью технологического процесса.

Упрощённая последовательность производственных операций может выглядеть следующим образом:

Дистилляция / ректификация → Очистка активированным углем → Фильтрация по частицам → Проверка → Окончательная фильтрация

Процесс углеродной очистки должен тщательно контролироваться. Цель заключается не в том, чтобы удалить из спирта все соединения, поскольку чрезмерная очистка может привести к утрате тех характеристик, которые производитель хочет сохранить.

После угольной очистки обычно применяется отдельная стадия фильтрации через частицы для удаления мелких частиц угля, прежде чем спирт проходит дальше по производственной линии.

 

Мембранная фильтрация: MF, UF и NF

Мембранная фильтрация может применяться в производстве спиртных напитков, однако она относится в основном к специализированным применениям, а не к рутинной конечной фильтрации традиционных спиртных напитков.

Микрофильтрация (MF)

При микрофильтрации используется мембрана с относительно крупными порами по сравнению с УФ и НФ. Этот метод может применяться для удаления мелких частиц и, в зависимости от типа мембраны и условий эксплуатации, для снижения количества микроорганизмов.

Возможные области применения включают отдельные виды уайт-спирита, технологические потоки и специальные требования к осветлению.

Ультрафильтрация (УФ)

Ультрафильтрация в большей степени основана на разделении по размеру молекул, чем традиционная фильтрация частиц. Она позволяет удерживать белки, коллоиды и другие крупные молекулы.

Таким образом, УФ-очистка может быть полезна для определенных технологических потоков, где целью является отделение макромолекулярных компонентов. Обычно нет необходимости просто придавать готовому виски или водке визуальную прозрачность.

Нанофильтрация (NF)

Нанофильтрация обеспечивает ещё более селективное разделение и в основном применяется в специализированных технологических процессах, при концентрировании или очистке воды.

В большинстве стандартных процессов розлива на ликероводочных заводах технологии MF, UF и NF не могут заменить грамотно спроектированную систему глубинной или картриджной фильтрации.

 

В чем заключаются различия в требованиях к фильтрации в зависимости от вида спиртного напитка

Процесс фильтрации не стандартизирован для всех спиртных напитков. Оптимальные параметры фильтрации зависят от сырья, метода дистилляции, процесса выдержки и желаемых характеристик конечного продукта.

Виски

Фильтрация виски может преследовать несколько различных целей.

После созревания может потребоваться удаление относительно крупных частиц, таких как уголь из бочек. После купажирования и доведения до нужной крепости производитель также может захотеть регулировать степень мутности и добиться однородного внешнего вида.

Для виски, прошедшего холодную фильтрацию, упрощённая последовательность может выглядеть следующим образом:

Созревание → Грубая фильтрация → Охлаждение → Тонкая глубинная фильтрация → Окончательная доочистка → Розлив по бутылкам

Условия фильтрации зависят от крепости напитка при розливе, температуры охлаждения и желаемого стиля продукта.

Производитель виски, который предпочитает не применять холодную фильтрацию, может использовать менее интенсивный процесс осветления, особенно в тех случаях, когда сохранение большего количества природных соединений является частью позиционирования продукта.

Водка

Как правило, при производстве водки основное внимание уделяется прозрачности и нейтральному вкусовому профилю.

В тех случаях, когда в технологическом процессе используется активированный уголь, фильтрация выполняет две отдельные функции. Во-первых, обработка углём изменяет свойства спирта за счёт адсорбции. Во-вторых, последующая фильтрация удаляет мелкую угольную пудру и оставшиеся взвешенные частицы.

Практическая последовательность действий может выглядеть следующим образом:

Очистка → Обработка углеродом → Фильтрация частиц → Проверка качества → Окончательная фильтрация

Система фильтрации должна быть спроектирована таким образом, чтобы конечный продукт был прозрачным, но при этом не терял характерных свойств, сформированных в процессе дистилляции.

Джин

Производство джина в большей степени зависит от процесса экстракции растительных компонентов.

При паровой экстракции в спиртное обычно попадает меньше твердых частиц, чем при методах, предполагающих прямое вымачивание растительного сырья. В результате мацерации и других методов экстракции в напитке могут оставаться мелкие частицы растительного сырья, которые необходимо удалить перед розливом.

Возможный процесс выглядит следующим образом:

Экстракция растительного сырья / дистилляция → Грубая фильтрация → Тонкая фильтрация → Контроль качества → Разлив по бутылкам

Для получения относительно чистого растительного дистиллята может быть достаточно одной ступени тонкой фильтрации. Если спиртной напиток содержит больше взвешенных растительных частиц, для защиты конечного картриджа можно использовать мешочный или глубинный фильтр, установленный на входе в систему.

Ром

Для рома не существует единых универсальных требований к фильтрации.

Светлый ром могут подвергать более интенсивной очистке для придания ему прозрачного вида, в то время как в роме более насыщенного стиля могут намеренно сохранять больше веществ, придающих ему характерный аромат, вкус и ощущение во рту.

Поэтому цель заключается в контролируемом осветлении, а не в максимальной фильтрации.

Бренди

Производство бренди может сопровождаться дополнительными сложностями при сепарации, поскольку процесс начинается с фруктов.

Количество взвешенных веществ перед дистилляцией зависит от способа обработки и брожения фруктов. В подходящих случаях центробежное отделение позволяет снизить содержание твердых веществ перед дистилляцией.

После созревания и купажирования для окончательного осветления можно прибегнуть к глубинной фильтрации или фильтрации с использованием картриджей.

Выбор фильтрующего материала особенно важен для спиртных напитков, содержащих компоненты, которые могут вступать во взаимодействие с экстрагируемыми минералами из фильтрующего материала. Это одна из причин, по которой технические характеристики фильтров следует рассматривать как часть проекта продукта, а не выбирать их исключительно по номинальному коэффициенту удержания.

Текила и спиртные напитки из агавы

При производстве на основе агавы до начала дистилляции может образовываться значительная нагрузка твердых веществ, в зависимости от процесса экстракции и ферментации.

При необходимости перед дистилляцией можно предусмотреть центробежное разделение твердой и жидкой фаз, чтобы уменьшить количество твердых частиц, попадающих в дистилляционный аппарат и последующее оборудование.

После дистилляции требования к фильтрации зависят от того, разливается ли спиртное в молодом виде, после выдержки или после созревания и купажирования.

Возможный процесс выглядит следующим образом:

Переработка агавы → Брожение → Разделение твердой и жидкой фаз → Дистилляция → Созревание / Купажирование → Окончательная фильтрация

Это еще раз иллюстрирует различия в назначении центрифуги и финального фильтра: одна удаляет твердые частицы на ранних этапах процесса, а другая подготавливает спирт к этапу производства готовой продукции.

 

Как выбрать подходящую систему фильтрации

Выбор подходящей системы фильтрации следует осуществлять, исходя из технологического процесса.

Начните с готового спиртного напитка и определите требуемые характеристики внешнего вида, стабильности и органолептического профиля. Затем определите, какие компоненты необходимо удалить для достижения этого результата и на каком этапе это следует сделать.

Следует учитывать несколько факторов.

Тип спиртного: к виски, водке, джину, рому, бренди и текиле предъявляются разные требования к фильтрации.

Содержание твердых частиц: Поток с высоким содержанием твердых частиц может потребовать центрифугирования или грубой фильтрации перед использованием оборудования более тонкого действия.

Этап фильтрации: Фильтр, установленный перед дистилляцией, выполняет совершенно иную функцию, чем фильтр, установленный непосредственно перед розливом.

Четкость цели: требуемый внешний вид определяет подходящую стратегию фильтрации.

Устойчивость к помутнению: виски и некоторые другие спиртные напитки могут требовать особых условий фильтрации, чтобы сохранять прозрачность после охлаждения или разбавления.

Очистка с помощью активированного угля: спиртные напитки, прошедшие обработку углём, требуют последующего удаления частиц.

Характеристики продукта: Чрезмерная фильтрация может привести к удалению соединений, которые определяют аромат, вкус, цвет или текстуру напитка.

Производственная мощность: По мере увеличения мощности всё большее значение приобретают такие факторы, как площадь фильтра, расход, циклы фильтрации, выход продукта, а также затраты на рабочую силу и расходные материалы.

Очистка и гигиена: при интеграции фильтрующего оборудования в ликероводочный завод необходимо учитывать материалы, контактирующие с продуктом, санитарную конструкцию и общую стратегию CIP.

 

Фильтрация как часть комплексной ликероводочной установки

Не существует универсальной системы фильтрации, подходящей для всех ликероводочных заводов.

Производителю крафтового джина после дистилляции растительного сырья может потребоваться лишь фильтр с мелким картриджем. Вискикурне может потребоваться удаление крупных частиц с последующей глубинной фильтрацией и, при необходимости, холодной фильтрацией. Производитель водки может сочетать ректификацию, очистку активированным углем и окончательную фильтрацию частиц. Производителю текилы может потребоваться гораздо более тщательное разделение твердой и жидкой фаз перед дистилляцией.

Поэтому оборудование следует проектировать с учетом всего производственного процесса, а не подбирать в качестве отдельной фильтрационной установки.

Компания «Тяньтай» предлагает комплексные решения для производства виски, водки, джина, рома, бренди, текилы и других спиртных напитков, при этом технологические схемы разрабатываются с учетом сырья, методов ферментации, дистилляционного оборудования, производственной мощности и характеристик готового спиртного напитка.

Оборудование для фильтрации и сепарации может быть интегрировано в полную линию ликероводочного завода — от начальных этапов разделения твердых частиц и жидкости до осветления, доочистки и конечной фильтрации.

Цель заключается не просто в том, чтобы обеспечить максимально качественную фильтрацию.

Цель состоит в том, чтобы удалить нужный материал на нужном этапе, сохранив при этом требуемую прозрачность, стабильность, характер спирта и выход продукта.

Как для нового ликероводочного завода, так и для модернизации существующего предприятия компания «Тяньтай» может подобрать соответствующее оборудование для фильтрации и сепарации с учетом вида спиртного напитка, производственной мощности и всех технологических требований.