Uma separação necessária

Entre as diversas operações existentes em um processo de produção, a filtração é sem dúvida objeto frequente de estudos e constantes evoluções tecnológicas. Esses resultados impactam sobremaneira a qualidade e sucesso dos produtos no mercado

CARLOS DONIZETE PARRA

De modo geral, a filtração pode ser definida como a separação de um sólido e um líquido, fazendo com que o sólido fique retido num meio poroso e o líquido passe através desse meio. A força motriz do processo é uma diferença de pressão através desse meio. O líquido, normalmente, é o produto que possui valor comercial e o sólido é o produto indesejável que deverá seguir para descarte, com ou sem valor comercial, dependendo do produto. Esses subprodutos da filtração vêm ganhando importância ultimamente nas indústrias de bebidas, a maioria já revende esse material para outros fins comerciais, reduzindo custos de produção e contribuindo para preservação do meio ambiente.
Nas indústrias de alimentos e bebidas, a filtração aparece na produção de suco de frutas, óleos vegetais, vinho, cerveja, refrigerantes, água mineral e outros tipos de bebidas. Diversos métodos e equipamentos podem ser utilizados na filtração de bebidas, dependendo do meio que se deseja filtrar e o estado em que ele se encontra. A grande maioria dessas empresas realiza a filtração através de filtros prensa, filtros rotativos ou filtros por membranas.

Tipos de filtros

O filtro prensa utiliza placas perfuradas e marcos colocados de forma alternada. Usa tela (tecido de algodão ou de materiais sintéticos) para cobrir os dois lados das placas. O fluido escorre entre o filtro de tecido e a placa pelos canais de passagem e sai pela parte inferior de cada placa. A filtração prossegue até que o espaço interno da armação esteja completamente preenchida com sólidos. Quando isso acontece retira-se a placa com a torta para ser descartada, monta-se novamente a placa e reinicia a operação.

O filtro rotativo a vácuo é basicamente constituído por um tambor rotativo que tem na sua extremidade um reservatório contendo o líquido que será filtrado. Ele filtra, lava e descarrega a torta de forma contínua.

O tambor é recoberto com um meio filtrante de acordo com as necessidades do produto.Uma válvula automática no centro do tambor ativa o ciclo de filtração, secagem, lavagem e retirada da torta. O filtrado sai pelo eixo de rotação. Existem passagens separadas para o filtrado e para o líquido de lavagem.

A filtração por membrana vem ganhando cada vez mais espaço na indústria de bebidas devido suas constantes evoluções tecnológicas e flexibilidade de aplicações.
Nesse processo de filtração a membrana age como uma barreira semipermeável e o líquido a ser filtrado passa por ela através de uma determinada pressão.

Dentre as tecnologias existentes estão a osmose reversa, nanofiltração, ultrafiltração e microfiltração.

Na osmose reversa a pressão aplicada na solução é maior do que a própria pressão osmótica da solução, fazendo com que as moléculas de água e o solvente da solução se difundam através da membrana. Esse tipo de processo é bastante utilizado para tratamento de água.

A ultrafiltração é um processo de filtração por membrana muito similar à osmose reversa.

A pressão é usada para obter uma separação de moléculas utilizando uma membrana polimérica semipermeável, que separa solutos de alto peso molecular como proteínas, polímeros. É um processo muito utilizado nas indústrias de laticínios.

Na microfiltração o fluido passa pela membrana sob pressão, com o objetivo de separar partículas de tamanho mícron, ou seja, aquelas que são maiores que as separadas na ultrafiltração, como bactérias, bolores e leveduras. Na indústria de bebidas pode ser utilizada em diversas operações como suco de frutas, cervejas, vinhos, entre outros.

Bebidas e alimentos necessitam do processo de filtração por questões intrínsecas de cada produto

A principal evolução nos processos de filtração foi justamente o desenvolvimento do sistema por membranas, que tem como principal vantagem possuir um meio filtrante renovável. As evoluções verificadas nos últimos anos proporcionaram a esse sistema maior produtividade ao processo, devido ao reduzido tempo de set up entre as operações de filtração, redução de espaço ocupado devido a montagens em skids muito compactos. Os módulos de membranas são maiores e o espaço ocupado é consideravelmente menor. Os processos de filtração foram otimizados com ciclos de filtração maiores. A demanda da sociedade por práticas sustentáveis de produção favorecem a utilização desse sistema com redução na utilização de água e produtos químicos, além do que a redução do uso de utilidades deixa esse sistema mais competitivo.

A centrifugação é uma outra forma de separação de sólidos insolúveis em líquido.
Nesse caso a força motriz da filtração é centrifugação, onde a suspensão é colocada em um câmara rotatitva com paredes perfuradas alinhadas com o meio filtrante.

O filtrado passa e a torta fica presa ao meio filtrante através da força centrífuga. Na indústria de bebidas, as centrífugas são constantemente utilizadas no processo de clarificação. O mercado nacional já possui equipamentos de alto rendimento, mesmo para produtos com grande quantidade de sólidos.

As pequenas cervejarias artesanais já utilizam a centrifugação logo após a fermentação para retirar as partículas de leveduras e lúpulos que, porventura, ainda tenham restado na cerveja. Nas cervejarias de grande porte são instaladas centrífugas de alta eficiência que podem retirar até 95% da levedura antes mesmo de a cerveja iniciar o processo de filtração.

Na produção de cerveja, o processo de clarificação pode começar pela maturação, em que já ocorre uma pré-clarificação, seguida de centrifugação ou mesmo utilizando uma pré-filtração.

Filtração ideal

Como se vê uma variedade de filtros pode ser utilizada na indústria de bebidas, seguindo critérios técnicos e comerciais, de acordo com a viabilidade econômica de projetos específicos. No entanto, ao escolher um sistema de filtração alguns requisitos básicos devem ser observados, como:

• Natureza e tipo de fluído,
• Fluxo desejado ou requerido;
• Temperatura do fluído;
• A queda de pressão ao longo do filtro (define os requisitos de bombeamento);
• Área de superfície do filtro;
• Volume do filtro;
• Grau de filtração necessária;
• Necessidade ou não de pré-filtração;
• Facilidade de descarregar a torta formada no processo de filtração.

A filtração está presente na maioria dos processos de produção de alimentos e bebidas

Na escolha do filtro é necessário a definição do tipo de fluído e do tamanho das partículas a serem filtradas. Também nessa fase pode-se definir pelo uso ou não de coadjuvantes de filtração, que nada mais são que auxiliares nesse processo. Uma filtração ideal descartaria o uso de qualquer tipo de coadjuvante/auxiliar, mas na maioria dos casos isso acaba sendo necessário.

A função primordial da filtração é a eliminação de partículas e microrganismos, mas vai muito mais além podendo contribuir no aspecto visual da bebida, conferindo mais brilho e limpidez. Outra função importante é a preservação da bebida, garantindo estabilidade ao produto com consequente aumento do shelf life. A estabilidade contribui com a melhora do aroma e sabor da bebida. O contrário, às vezes, também pode acontecer. Bebidas de guarda, caso de alguns tipos de cerveja e vinho nem sempre passam por filtração com o objetivo de prolongar a fermentação por mais tempo mesmo depois do envase. Cada tipo de bebida, processo e até mesmo a embalagem que será utilizada vão contribuir para definição do sistema de filtração ideal.

Aplicações

No caso dos lácteos, a necessidade de processos como a pasteurização e esterilização, além do uso de embalagens diferenciadas como a cartonada e mais recentemente o PET, exigem alternativas diferenciadas como a microfiltração, necessária para garantir algumas propriedades do leite. A microfiltração aumenta a segurança microbiológica e ainda preserva o sabor do leite.

Na produção de sucos há pré-filtros usados na separação de polpa bruta (como laranja, abacaxi, goiaba, caju), filtros autolimpantes ou laváveis e filtros de carvão ativado, especialmente desenvolvidos não só para remover as impurezas como para controlar as cores dos sucos, tornando-os mais cristalinos. Por fim, há os filtros utilizados para o final do processo, instalados antes do envase, geralmente quando o suco está diluído, fase que exige maior segurança.

Na produção de vinhos são muito utilizados os carvões ativados, que servem para controlar a qualidade final do produto, embora na etapa inicial o mais comum sejam os cartuchos descartáveis nominais e bags. Na etapa final de filtração, os fabricantes têm utilizado os filtros absolutos descartáveis e membranas de ultrafiltração, em substituição aos meios filtrantes descartáveis de celulose e auxiliares filtrantes inorgânicos.

A terra diatomácea também é utilizada para clarificação ou polimento antes do engarrafamento, aplicação muito usada por grandes engarrafadores de cachaça que a utilizam como pré-filtro e filtros finais de cartuchos.

Nas cervejarias

Adequados para grandes volumes, o filtro de terra (de pratos e quadros; horizontais e verticais) de diatomácea são muito utilizados pelas grandes cervejarias. Após passar pelo filtro a turbidez é analisada. Se estiver dentro dos padrões desejados segue para um filtro de polimento que tem como função reter qualquer tipo de resíduo do sistema anterior. Os filtros de terra diatomácea têm sua utilização muito discutida pelas empresas, atualmente, devido a questões ambientais, de custos operacionais e outras.

A filtração está presente na maioria dos processos de produção de alimentos e bebidas

Para pequenas e microcervejarias são bem interessantes os filtros de placas que necessitam de menos operações, com custo-benefício melhor para esse porte de empresa. A maior parte dos fabricantes de cerveja artesanal de pequeno porte no Brasil não utiliza nenhum tipo de filtração atendendo um nicho específico de consumidores que optam por cervejas não filtradas. As microcervejarias que utilizam a filtração devem tomar certos cuidados ao utilizarem métodos de filtração não tão seguros que podem incorporar oxigênio à bebida comprometendo sabor e outras características à bebida, inclusive o tempo de vida do produto.

No caso da cerveja, a filtração consiste em um diferencial que pode ser determinante na hora de agradar o consumidor. Responsável pela remoção de resíduos sólidos provenientes da fermentação, o processo de filtração ocorre no final do processo produtivo e deve ser bem calculado e executado para que não ocorra o comprometimento da qualidade mesmo depois do envase, com reflexos na espuma e resultando até na oxidação da bebida. Bem realizada, contribui para um melhor aspecto visual e garante uma cerveja mais límpida, característica priorizada pelo consumidor brasileiro.

No entanto, uma cerveja filtrada necessita de muito mais cuidados em todos os sentidos. Com a retirada da levedura, por exemplo, a cerveja fica desprotegida e necessita de pasteurização imediata. Uma cerveja filtrada também deve estar muito bem estabilizada na parte protéica, devido a fácil visualização dos microgrumos no copo.

O processo de clarificação pode começar pela maturação, em que já ocorre uma pré-clarificação, seguida de centrifugação ou mesmo utilizando uma pré-filtração.

Pioneirismo e tecnologia

Sediada em Ribeirão Preto (SP), a Cervejaria Pratinha conta com 11 rótulos, sendo a maioria sempre presente em linha e outros sazonais, como a Culotte de la Duchesse, uma Red Flanders maturada por um ano antes de ser engarrafada.

Desde a fundação, a Pratinha busca por processos de produção inovadores e diferenciados que possam apresentar benefícios de qualidade aos produtos. Prova disso é que a empresa é uma das poucas no país, e no mundo, a testar a utilização de algas marinhas (spirulina) para captar o CO2 da fermentação e diminuir o impacto ambiental e a ter aquecimento solar da água para fabricação de cervejas e uma centrífuga que substitui o filtro utilizado normalmente para deixar a cerveja cristalina. Algumas cervejarias já utilizam esta centrífuga, mas a Pratinha será a primeira do país a utilizá-la antes de mandar o mosto para o tanque de fermentação (mosto quente), aumentando, assim, não só o rendimento, mas a eficiência na remoção de resíduos em suspensão, conhecido como “trub”, contribuindo para a qualidade da cerveja.

Referências

Livro Tecnologia Cervejeira, SENAI, 2014.
Engarrafador Moderno, Nani Soares, 2013.
Portal Tratamento de Água.

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