Tecnologia é considerada melhor alternativa para fabricação de cerveja
Outubro de 2013
Por Marcelo Rampazzo
Nos últimos anos foram introduzidos diversos novos métodos de fil- tração de cerveja às cervejarias. A maioria das novas tecnologi-as foram bem-sucedidas, mas o método de Filtração de Cerveja por Membrana (BMF), vem ganhando força como uma alternativa para a tradicional terra diatomácea (DE). Desde a introdução da BMF em 2002, todos os principais grupos de fabricação de cerveja instalaram a tecnologia BMF e existem mais de 50 referências em todo o mundo. As vantagens da BMF são óbvias, quando comparadas com a filtração DE nos principais aspectos, inclusive o custo, a qualidade da cerveja e a sustentabilidade.
Funcionamento da BMF
A BMF usa membranas com fibras ocas de poliétersulfona com um tamanho de poro de 0,5 µm e diâmetro de 1,5 mm. Aproximadamente 2.800 membranas estão fixadas em um módulo de membrana (ver fig 1.). 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 é igual a aproximadamente três anos de operação. Não existe a necessidade da cerveja passar por um tratamento prévio como uma separadora centrífuga.
Foco no custo
Os custos operacionais dos filtros DE são determinados principalmente pelo preço de aquisição de DE, o custo do descarte de DE, o custo de processamento de DE na cervejaria, e os custos das utilidades aplicadas. Para a BMF, 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, agentes oxidantes cáusticos e isentos de cloro. Devido ao seu design, o sistema BMF tem um baixo volume retido, com um efeito positivo sobre o consumo de produtos químicos e água.
Os custos operacionais como mão de obra são inferiores para a BMF, devido à facilidade de operação quando comparado com a DE. Além disso, o sistema BMF 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 os custos operacionais. As perdas típicas de cerveja em um filtro DE são de 0,2-0,3%, enquanto com a BMF é de 0,1% para cervejas HG. Este número é teoricamente possível com DE, mas somente com tanques pré e pós-execução, bem como a capacidade de dosar esta cerveja de volta para o fluxo principal. No sentido de logística, isso pode ser inconveniente devido à limitação de mistura de marcas, e às vezes, a cerveja deve ser eliminada e considerada como uma perda.
De forma geral, os custos operacionais são mais baixos para a BMF do que para a DE, na maioria das regiões do mundo; para uma típica cervejaria latino-americana, os custos operacionais para a BMF são de 10%.
Os custos de investimento de capital (Capex) da DE são determinados pelo hardware mecânico, o que inclui o tanque de cerveja não filtrada, o tanque de DE, o tanque de cerveja filtrada, a unidade de dissolução e dosagem da DE, hardware elétrico, como painéis de campo e de PLCs, acompanhados do software e horas de trabalho para a engenharia, construção e comissionamento. A DE também requer capital para a construção de uma cozinha DE para recebê-la, transferi-la para a linha de filtro, e receber descarga da DE. A BMF requer basicamente, o mesmo hardware, mas também existem diferenças. Em lugar de um recipiente para o filtro, a BMF tem estruturas equipadas com os módulos de membrana e no lugar de uma cozinha DE, é exigido somente uma pequena unidade de limpeza CIP dedicada.
Basicamente, os custos de capital para ambas as tecnologias são iguais. Para uma nova instalação, a BMF tem custos mais baixos de capital, devido a não necessidade de uma instalação de processamento de DE.
Além disso, uma solução BMF compacta está disponível para cervejarias com uma capacidade anual de até 1,5 milhão de hectolitros. O sistema independente pré-montado é instalado como uma unidade pronta para ser ligada e usada, e então transformada sob medida para as necessidades específicas da cervejaria. A BMF compacta reduz os custos do investimento de forma significativa e, assim, oferece uma alternativa até mais atraente que a filtração DE.
Projeto e operação
Veja também
O próximo critério para a comparação são os aspectos de projeto e operação. Isto inclui a capacidade do método em tempo de start-up, a operação parar-iniciar-parar (tempo necessário para ter o sistema funcionando novamente depois de uma pausa de 6-12 horas), as mudanças de marca, a filtração de pequenos lotes, a simplicidade do processo, automação, extensão da capacidade, adaptação para alimentar fluxos, e capacidade dos agentes estabilizadores.
A comparação qualitativa é exibida na tabela 1. As conclusões mais importantes são, resumidamente, que a BMF melhor se classifica durante a fase inicial, operação de parar-iniciar-parar e simplicidade do processo. O processo de filtração por membrana pode ser interrompido e reiniciado a qualquer momento. Ademais, toda a filtração e processo de limpeza, incluindo mudanças de marca, são totalmente automatizados. A DE tem vantagens na adaptação às alterações dos fluxos de alimentação e compatibilidade relativas aos agentes de estabilização, especialmente sílica gel. 
No entanto, os géis de sílica compatíveis à BMF estão à disposição, o que aumenta significativamente o volume filtrado por ciclo.
A capacidade disponível dos dois métodos é comparável; ambos podem realizar o trabalho de filtração para valores de vazão baixos, de 50 hl/h até 900hl/h. Ambas as tecnologias funcionam por lotes, o que requer tempo ocioso para fins de limpeza ou descarga.
Cerveja com qualidade aperfeiçoada
A comparação da qualidade da cerveja entre DE e BMF 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 de BMF é melhor em retenção de célula de levedura e de bactérias que deterioram a cerveja, prazo de validade e estabilidade do sabor devido à distribuição dos poros de tamanho pequeno da membrana e ao fato de que nenhuma quantidade de ferro é adicionada à cerveja através do meio filtrante, como é o caso da DE. 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 DE, em que o desempenho de alto nível não é alcançado, existem poros com tamanhos maiores, o que leva à 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 DE 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 a cerveja envelhecida. O mecanismo da reação é exibido na figura 2. Mas não somente o ferro é assimilado pela cerveja por DE, mas também o arsênico de metais pesados segundo as mais recentes publicações da feira de Weihenstephan*. As melhores estabilidades físicas e de sabor para a BMF podem ser analisadas em publicações científicas (ver lista de referência).
Sustentabilidade
O último critério é a sustentabilidade, o que leva em consideração a emissão de carbono, consumo de água, consumo de produtos químicos, descarte de resíduos sólidos, e riscos à saúde.
A DE é um filtro de uso único. Ela deve ser transportada para a cervejaria, e dependendo da localização, pode ser uma grande distância, uma vez que a DE é geralmente recolhida e produzida na Califórnia ou na França. Além disso, depois de utilizada, ela deverá ser eliminada, embora isso geralmente seja feito à distância de 1.000 km das instalações da cervejaria. O processo de produção de DE é energeticamente intensivo, uma vez que requer tratamento em fornos com temperaturas de aproximadamente 1000oC. Consequentemente, a emissão de carbono da filtração DE é bastante elevada. Além disso, uma vez que é substituída após um único uso, leva a um descarte de resíduos sólidos, responsável por cerca de 50% do descarte total de resíduos sólidos de uma cervejaria. Além disso, o uso da DE na cervejaria requer medidas estritas para evitar que o pó da DE seja inalado, o que poderá causar doenças pulmonares.
As membranas da BMF operam sob o princípio de regeneração do ‘filtro’. Este requer um consumo mais elevado de produtos químicos, mas a reutilização de produtos químicos para a BMF reduz o consumo em 30%. O consumo de água é comparável entre DE e BMF, com os valores típicos de 0,05-0,10hl/hl. As membranas regeneráveis da BMF, com uma vida útil típica de 400 filtragens-ciclos, resultam em uma emissão de carbono 40% menor em comparação à DE.
Conclusão
De forma geral, a Filtração de cerveja por membrana (BMF) é um investimento à prova de futuro, devido ao nível de custo acessível, características atraentes em projeto e operação, e melhor qualidade alcançável de cerveja. Além disso, a opção pela BMF também é uma escolha para a sustentabilidade. O uso único da DE, que precisa ser transportada de locais de produção muito limitado e que exige um processo de produção energeticamente intensivo, além do risco à saúde e uma pressão crescente das autoridades sobre o descarte da DE, fazem da BMF o método favorável.
Referências
Methner, Frank-Jürgen, ‘Aplicações Práticas de Epectroscopis EPR em Cervejarias e Bebidas’, Apresentação no Congresso VLB em Berlim, em outubro de 2007.
Methner, Frank-Jürgen, ‘A influência do Processo de Filtragem e Uso de Diferentes Filtros na Estabilidade Coloidal da Cerveja, Apresentação no Simpósio EBC em Copenhagen, em setembro de 2012.
Níveis de arsênico no malte, lúpulo, kieselguhr e cerveja da Alemanha, Apresentação de Mehmet Coelhan na 245ª Reunião Nacional & Exposição ACS, em 7 de Abril, 2013, em Nova Orleans, Louisiana.
