Filtração sustentável de cerveja

Tecnologia de membranas reduz o descarte de resíduos sólidos

| MARCELO RAMPAZZO |

A Filtração de Cerveja por Membranas (BMF), introduzida em 2002, vem ganhando espaço da tradicional filtração com terra diatomácea (DE) nos principais fabricantes mundiais de cerveja. Dentre suas principais vantagens estão a sustentabilidade, a qualidade da cerveja e o custo.

Funcionamento do filtro de membranas

O Filtro de Membranas utiliza membranas com fibras ocas de 1.5 mm de diâmetro de polietersulfona e tamanho de poro de 0,5 mm.

Aproximadamente 2.800 membranas estão fixadas em um módulo de membrana.

A cerveja é transferida através do módulo com uma pequena diferença de pressão como força motriz. Para evitar que partículas turvas, que são principalmente células de levedura, se depositem na parede das membranas, um fluxo contínuo de cerveja tangencial à membrana é aplicado. As membranas têm uma vida útil mínima de 400 ciclos de limpeza antes de precisarem ser substituídas, o qual equivale a aproximadamente três anos de operação.

Uma das grandes vantagens desse sistema é que não existe a necessidade da cerveja passar por um tratamento prévio após a maturação, como por exemplo uma separadora centrífuga.

Sustentabilidade

A sustentabilidade leva em consideração a emissão de carbono, consumo de água, consumo de produtos químicos, descarte de resíduos sólidos, e riscos à saúde.

A terra diatomácea é um elemento filtrante de uso único. Ela deve ser transportada para a cervejaria e dependendo da localização, pode ser uma grande distância uma vez que a terra diatomácea é geralmente recolhida e produzida na Califórnia ou na França. Além disso, depois de utilizada, ela deverá ser eliminada, embora isso geralmente seja feito a distâncias inferiores a 1.000 km das instalações da cervejaria. O processo de produção da terra diatomácea é energeticamente intenso, uma vez que requer tratamento em fornos com temperaturas de aproximadamente 1000oC.

Consequentemente a emissão de carbono de todo ciclo de filtração de terra diatomácea é bastante elevada. Além disso, uma vez que esta é substituída após um único uso, leva a um descarte de resíduos sólidos, responsável por cerca de 50%de todo descarte de resíduos sólidos de uma cervejaria.

Além disso, o uso da terra diatomácea na cervejaria requer medidas estritas para evitar que o pó da terra seja inalado, o que poderá causar doenças pulmonares.

As membranas de filtração por sua vez operam sob o princípio de regeneração do elemento filtrante. Embora esse procedimento requeira a utilização de produtos químicos, é possível reutilizá-los também.

O consumo de água é comparável entre os dois sistemas de filtração, com valores típicos de 0,05-0,10 hl de água por hl de cerveja filtrada.

As membranas de filtração regeneráveis, com uma vida útil média de 400 ciclos de filtragem, resultam em uma emissão de carbono 40% menor em comparação ao filtro de terra diatomácea.

Foco no custo

Os custos operacionais dos filtros de terra diatomácea são determinados principalmente pelo preço de aquisição e descarte da terra, o custo de processamento da terra na cervejaria e os custos das utilidades aplicadas na operação do filtro.

Para o filtro de membranas, o custo operacional é, principalmente, o custo de reposição das membranas, a cada 400 ciclos de limpeza, e o custo de utilidades e produtos químicos, tais como água e agentes oxidantes cáusticos e isentos de cloro.

Devido ao seu design, o sistema de membranas tem um baixo volume retido, com um efeito positivo sobre o consumo de produtos químicos e água.

Os custos operacionais como mão de obra também são inferiores devido à facilidade de operação quando comparado com o filtro de terra.

Além disso, o sistema de membranas permite uma operação inteiramente automatizada, que reduz a mão de obra e evita erros de operação.

A perda de cerveja é o fator final que contribui para a redução dos custos operacionais. As perdas típicas de cerveja em um filtro de terra são de 0,2-0,3%, enquanto com as membranas a perda é de apenas 0,1% com cervejas HG.

Com relação ao investimento inicial, basicamente os custos para ambas as tecnologias são iguais. Para uma nova instalação, o filtro de membranas tem custos mais baixos de investimento devido a não necessidade de uma instalação de processamento e descarte de terra diatomácea. Além disso, como a área total ocupada é menor, há uma redução significativa no custo de investimento com construção civil.

Existem hoje no mercado soluções compactas de filtração por membranas para cervejarias com capacidade anual de até 1,5 milhão de hectolitros. Um sistema montado em forma de skid independente é pré-montado e instalado como uma unidade plug-and-play e então configurada sob medida para as necessidades especificas da cervejaria.

Operação simples

O filtro de membranas, por ser totalmente automatizado não requer preparações específicas como por exemplo a formação de pré-capa, permite mudanças quase que instantâneas de marca, filtração de pequenos lotes, extensão da capacidade e possibilidade de uso de agentes estabilizadores.

O processo de filtração por membrana pode ser interrompido e reiniciado a qualquer momento e toda filtração e processo de limpeza, incluindo mudanças de marca, são totalmente automatizados, facilitando o processo produtivo e evitando falhas, variações de qualidade e perdas de produção.

Foco na qualidade da cerveja

A comparação da qualidade da cerveja entre ambos sistema de filtração tem como base a turbidez, retenção de levedura, retenção de bactérias que deterioram a cerveja, prazo de validade, estabilidade do sabor, e os componentes típicos da cerveja, como cor e amargor. Neste ponto, a classificação do filtro de membranas é melhor em retenção de célula de levedura e de bactérias que deterioram a cerveja, prazo de validade e estabilidade do sabor devido a distribuição dos poros de tamanho pequeno da membrana e ao fato de que nenhuma quantidade de ferro ser adicionada a cerveja através do meio filtrante, como é o caso da terra diatomácea.

A distribuição dos poros de tamanho pequeno implica que existem poucos poros no filtro, maiores do que a média. Em um método de filtração tipo torta, como a terra, em que o desempenho de alto nível não é alcançado, existem poros com tamanhos maiores, o que leva a presença de partículas de maiores dimensões na cerveja filtrada, como bactérias que deterioram a cerveja (caso estejam presentes na cerveja não filtrada) e células de levedura.

A estabilidade reduzida do sabor de cervejas filtradas com terra é o resultado da assimilação do ferro. O ferro é um catalisador reconhecido para as reações bioquímicas oxidativas na cerveja, levando a sabores estranhos associados à cerveja envelhecida.

Conclusão

A filtração de cerveja por membranas é um investimento à prova de futuro, devido ao nível de sustentabilidade, custo acessível, características atraentes em projeto e operação, e melhor qualidade alcançável de cerveja.

Marcelo Rampazzo
Gerente de Negócios da Pentair
Food & Beverage Process Solution

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