Visão Geral

A indústria de cervejas artesanais tem crescido exponencialmente desde o inicio dos anos 70, quando os cervejeiros buscavam inspiração em técnicas centerárias com foco na entrega de produtos de alta qualidade, inovador e com sabor diferenciado para consumidores de paladar cada vez mais sofisticado.

A Associação dos Cervejeiros dos EUA, um grupo comercial de mais de 2400 operadores de cerveja-rias artesanais, que contribuem com $19.6 bilhões em vendas e 11% de participação no mercado por volume em 2014, definiu como objetivo alcançar mais de 20% de participação do mercado Americano por volume até 2020¹.

Independente de como as cervejarias artesanais são diferenciadas das cervejarias corporativas e tradicionais em muitos países, o que é universal para estes produtores é a necessidade de um equipamento de filtração flexível, rentável e que produza produtos de alta qualidade.

Filtração é uma operação chave no processo de fabricação de cerveja, com foco na entrega de um produto sedutor, de alta qualidade e estável.

A filtração com terra diatomácea (DE) e a tecnologia de filtro por placa são os métodos tradicionais mais comuns para a clarificação e filtração fina de cervejas. Tais métodos são utilizados por aproximadamente 60-100 anos e garantem a efetiva remoção de partículas finas e grosseiras, levedura e coloides. Os filtros DE são aprovados para clarificação após a maturação e fermentação. Para Filtração „trap“ depois do filtro DE e filtração fina, a filtração à placas fornece a solução ideal, removendo conta-minantes indesejáveis por uma combinação de filtração de superfície, profundidade e absorção.

O Desafio

Enquanto os alvos de filtração para redução da turbidez e remoção de leveduras em cervejas artesanais podem ser similares àqueles utilizados em cervejarias tradicionais, os requisitos operacio-nais e as realidades econômicas variam de acordo com o tamanho da cervejaria e a escala de fabricação.

A fabricação de cervejas artesanais abrange uma ampla variedade de tipos de cerveja. Por exemplo, nos EUA são classificadas parcialmente por sua produção anual, com micro cervejarias produzindo

até 17,550 hL e cervejarias artesanais estendendo a faixa para até 7 milhões de hL ¹,². Os segmentos de mercado da indústria de cervejas artesanais, são ainda diferenciados em pubs cervejeiros, micro cervejarias, cervejarias artesanais regionais e empresas cervejeiras por contrato.

Pubs cervejeiros e micro cervejarias podem produzir lotes pequenos e menos frequentes e, como resultado, a filtração pode não receber a atenção adequada. O forte crescimento do mercado e a mudança nas preferências do consumidor podem exigir investimentos de capital para uma expansão relativamente rápida e novos métodos produtivos. Cervejeiros artesanais, também podem produzir uma grande variedade de cervejas, exigindo muitas mudanças nos produtos, resultando em perda de rendimento e operações intensivas. Ao passo que a economia global pode limitar o alcance à tecnologias baseadas em sistemas muito sofisticados, mudanças graduais podem acontecer.

As soluções de filtração devem satisfazer não apenas a qualidade, mas também a magnitude da produção e os requisitos econômicos.

Os filtros DE apresentam algumas desvantagens econômicas e ambientais onde são empregados, tais como perdas de rendimento, altos custos de descarte de rejeitos, intensidade de mão de obra operacional, altos custos de energia e limpeza e desafios de manuseio com DE, que podem incluir riscos à saúde ocupacional.

Soluções Pall “SUPRA”, a Chave para Alcançar Flexibilidade e Qualidade em Cervejaria Artesanal

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O filtro prensa com placas de filtração tem desafios como mão-de-obra intensiva, grande capacidade de retenção o que dificulta a troca de produto, perdas com gotejamento que resultam em perda de rendimento, riscos de higiene, como o potencial para crescimento de mofo em extremidades expostas das placas, e necessitam de grandes áreas para instalação.

A SoluçãoA Pall oferece uma gama completa de soluções modernas e rentáveis de filtração para a indústria cervejeira.

•Paraumaamplavariedadedecervejariasartesanais, a Pall dispõe das famílias de produtos modulares SUPRAdiscTM e SUPRApakTM para clarificação, filtração fina por cartucho, cartuchos retro laváveis para polimento e cartuchos com membrana final para controle microbiológico em cerveja filtradas a frio.

•Paracervejeirosdegrandeporte,aPalloferecesistemas de grande capacidade de clarificação livre de DE (PROFi), recuperação da cerveja a partir da levedura (KerafluxTM), estabilização continua da cerveja (Sistema CBS) e filtração final e microbiana (Sistema CBS).

•Paramonitoramentocomqualidadeevaloragregado, a Pall oferece o seu sistema Genedisc® para uma detecção rápida e confiável de bactérias responsáveis pela deterioração da cerveja e água processada, em questão de horas.

Soluções “SUPRA” para Cervejaria Artesanal

As linhas de produto SUPRAdisc II e SUPRApak fornecem opções flexíveis e rentáveis, principal-mente dentro de adegas de filtração. Os módulos filtrantes destacam-se pelo excelente desempenho de remoção de placas de filtração e superam as desvantagens destacadas dos filtros prensa, além de possuir o mesmo meio filtrante das placas já aprovadas por muitos anos de uso na indústria cervejeira.

Como esses módulos filtrantes são utilizados em sistemas fechados, não estão limitados a nenhuma absorção de oxigênio na cerveja, como tipicamente ocorre em sistemas abertos. Não há perdas por gotejamento, não há aderência das placas nos módulos do filtro prensa e a cerveja pode ser pressurizada para fora das instalações para melhoria adicional de rendimento.

A escolha entre as soluções SUPRAdisc II e SUPRA-pak depende muito das características da cerveja (quantidade de sólidos, natureza dos contaminantes), volume, tamanho do lote, objetivo da filtração e investimento de capital. Dado aos diversos pontos fortes de cada uma dessas famílias de produtos, a tecnologia apropriada, é adequada à aplicação.

Módulos SUPRAdisc II – para Pubs Cervejeiros e Micro Cervejarias

Os módulos lenticulares SUPRAdisc II (SD II) são melhorias substanciais da Pall sobre módulos clássicos de discos empilhados (Figura 1). Os módulos possuem um projeto de separador patenteado que fornece suporte tanto para o fluxo ascendente quanto descendente. A mídia em placa é selada individualmente entre as placas de separação, que aperfeiçoam o fluxo através da área de superfície disponível e cria um módulo extrema-mente robusto (Figura 2).

Com múltiplas instalações bem-sucedidas, ao redor do mundo, eles estão posicionados tipicamente nos seguintes tipos de aplicações:

•Filtração“trap”apósfiltroDE

•Filtraçãofina,incluindoaremoçãodepartículasque causam turbidez e a redução de microrganis-mos³,antesdotanquede“brightbeer”ouoantesdos cartuchos de membrana para filtração final na área de envase

•Clarificaçãoprimáriaapósoafermentaçãoematuração/refino4

Figura 3: As estruturas WSFZ da Pall para módulos SD II fornecem flexibilidade na produção. Com a instalação de postos centrais de diferentes comprimentos, a filtração pode acontecer a 25, 50, 75 e 100% da capacidade. Adaptadores especiais permitem o retro ajuste com módulos SUPRApak na medida em que a capacidade de produção aumenta.

Figura 2: O corte do módulo SD II e os separadores apresentam um design exclusivo e patenteado. O resultado é um módulo robusto, fácil de limpar, retro lavável e vaporizável no local, satisfazendo rigorosos requisitos de produção em cervejarias.

Outside Separator

Filter Sheet Media

Inside Separator

Inside Separator

Outside Separator

Figura 1: módulos SD II de 410 mm/16 polegadas de diâmetro oferecem a maior área de filtração entre os lenticulares da indústria com 5 m²/53.8 ft² nominais, superando os concorren-tes mais próximos disponíveis no mercado em 28%. A regene-ração pela retro lavagem aumenta adicionalmente a vida útil.

Os módulos SD II com 287 ou 410 mm (12 ou 16 polegadas) de diâmetro são instalados em estruturas sanitárias lenticulares suportando de 1-4 módulos empilhados verticalmente (Figura 3). A flexibilidade no desenho das estruturas permite o uso de múltiplos tamanhos, tornando possível a utilização a partir de 1.8 até 7.2 m² (19.4 a 77.6 ft²) ou de 5 a 20 m² (53.8 a 215.3 ft²) de módulos na estrutura fornecida, para acomodar diferentes tamanhos de lotes.

Módulos SD II podem ser lavados e regenerados por retro lavagem em multiciclos de água em um fluxo avançado, em à 85 ºC (185 ºF) para a liberação da carga de superfície de partículas de lúpulo e resíduos, leveduras e outras partículas. As lavagens mais comuns são feitas à 60 ºC (140 ºF), permitindo uma liberação muito boa de contaminantes solúveis em agua quente, sem a desnaturação de proteínas que podem causar o entupimento prematuro dos módulos. A lavagem no sentido do fluxo e reverso é uma operação comum utilizada em cervejarias para aumentar o rendimento total dos módulos5.

Os módulos podem ser vaporizados repetidamente no local (SIP) à 121ºC (250 ºF) sem comprometer a integridade da estrutura. Esta característica é útil quando cervejarias optam por reduzir a carga microbiológica dos módulos ou após armazenar os módulos entre as produções dos lotes.

Os módulos SDII fornecem uma alterantiva onde filtros lenticulares em uma grande variedade de estruturas ainda estão em uso, em função de sua área de filtração frequentemente maior, a capacida-de de retro lavagem e robustez mecânica, a qual possibilita múltiplos ciclos de limpeza, vaporização local, e facilidade no manuseio de pré e pós-filtração.

A Tabela 1 mostra que em uma aplicação típica de filtração fina, uma cervejaria que opera 8 horas por dia, 5 dias por semana, 50 semanas por ano, pode processar até 80.000 hL de cerveja com uma única estrutura de altura 4 de SUPRAdisc, utilizando módulos de 16 polegadas.

Ao contrário das placas de filtração planas padrão, os módulos SD II podem ser armazenados entre os lotes para reuso posteriormente.

Tabela 1: Filtração Lenticular SUPRAdisc II em Aplicações em Cervejarias

Diâmetro nominal do módulo287 mm (12 polega-das)

410 mm (16 polega-das)

Área de filtração do modulo 1.8 m2 (19.4 ft2)

5 m2 (53.8 ft2)

Área máxima de filtração por estrutura (4 módulos)

7.2 m2 (77.5 ft2)

20 m2 (215.3 ft2)

Taxas típicas de fluxo do modulo (filtração por cartucho após o filtro DE)

2.7-4.5 hL/hora

7.5-12 hL/hora

Taxas típicas de fluxo do modulo (filtração fina)

2.7-3.6 hL/hora

7.5-10 hL/hora

Taxas típicas de fluxo do mo-dulo (clarificação primária)4

1.8-2.7 hL/hora

5-7.5 hL/hora

O volume de produção pode variar de centenas a milhares de hectolitros para cada módulo SD II, dependendo das aplicações. A capacidade de filtração é influenciada pelas matérias primas, os processos de maceração e processos de fermen-tação, tipo da cerveja, tipo de fermentador de levedura e gerenciamento da levedura, a turbidez da cerveja não filtrada e as influências das etapas dos processos anteriores.

Uma versão exclusiva da família de produtos SUPRAdisc é o SUPRAdisc HP, que combina duas camadas de diferentes graus de placas filtrantes dentro do mesmo módulo. Esta abordagem divide a área de filtração disponível de qualquer tipo de placa dentro do modulo, sendo perfeito para o processamento de pequenos lotes, em função de uma filtração de dois estágios realizados em uma estrutura.

Cervejarias que tem dificuldade maior para filtrar cervejas com ampla distribuição de partículas, podem se beneficiar de uma filtração inicial seguida de uma filtração fina. O dimensionamento seria de aproximadamente, metade do que foi apresentado na Tabela 1.

Principais Benefícios da Tecnologia do SUPRA-disc II para Micro cervejarias e Pequenas Cervejarias

• Instalaçãoflexívelecompacta,idealparapequenosprodutores e produção de lotes menores

• Altorendimentoeproteçãodoproduto,emfunçãodo sistema fechado

• Transferênciasubstancialmentemaiorqueosmódulos clássicos de discos empilhados, em função da capacidade de retro lavagem

• Rentável,emrazãodavidaútilaumentadaeacapacidade de armazenar e reutilizar módulos

• Manuseiosimplesefacilidadenatrocadefiltrosemfunção de design robusto

A Família de Produtos SUPRApak – Para uma Ampla Gama de Cervejarias Artesanais

A família de produtos SUPRApak, incluindo o mais novo módulo disponível, o SUPRApak Plus, é a mais recente inovação em filtração de profundidade (Figura 4). Os módulos apresentam um design e uma configuração de fluxo inteiramente exclusivos. Eles são módulos de alta densidade, de placas de filtração enrolados ao redor de um núcleo central permeável. Seu design inovador resulta em um padrão único de fluxo no qual os fluidos passam pela placa em sentido paralelo à sua superfície. Este caminho de fluxo resulta em uma filtração com desempenho muito melhor que o de uma filtração

Figura 4: O SUPRApak Plus é a mais nova adição da Pall à reconhecida gama de produtos SUPRApak.

por placa simples, no qual o fluido passa perpen-dicular à superfície da placa.

Este fluxo maximiza a capacidade de absorção de filtração das placas, o que aprimora a remoção de resinas de lúpulo, proteínas, fenóis, altos glucanos moleculares, alfa e beta e outras substâncias causadoras de turbidez e é a chave para alcançar uma excelente qualidade do filtrado.

A área de filtração elevada, combinada com o desempenho de filtração aprimorado, fazem da linha de produtos SUPRApak, uma escolha excelente para uma ampla gama de tamanhos de cervejarias, desde aproximadamente 1.000 a 4.000.000 hL por ano.

Para as micro cervejarias que já utilizam os módulos SD II em estruturas lenticulares Pall, os módulos SUPRApak podem ser substituídos nas mesmas estruturas, com a utilização de adaptadores simples, para direcionar a ampliação da produção ou para lidar com lotes mais difíceis e complexos de cervejas a serem filtrados. Um modulo SD II de 16 polegadas, tipicamente dimensionado para processar 8 hl por hora, pode ser substituído por um modulo SUPRA-pak de 16 polegadas tipicamente dimensionado para produzir 20 hL por hora – um aumento de 2.5 vezes em capacidade.

Para novas instalações, os módulos SUPRApak são instalados em estruturas SUPRApak higiênicas e multicirculares. As Tabelas 2 e a Figura 5 mostram os tamanhos e capacidades disponíveis das opções de estruturas mais comuns. Em estruturas uni-circulares, a modularidade do design da estrutura permite a variação do numero de módulos utilizados na estrutura para atender as mudanças na capacidade requerida de produção (Figura 6).

A produção alcançada depende amplamente da capacidade de filtração da cerveja, influenciada pelos mesmos fatores mencionados previamente indicados pelos módulos SD II.

A Tabela 3 ilustra que em uma aplicação de filtração fina, trabalhando 8 horas por dia, 5 dias por semana, 50 semanas por ano com uma única estrutura L-6 SUPRApak pode processar 120 hL por hora ou até 240.000 hL de cerveja. Em função do design modular, a mesma estrutura pode alternativamente ser configurada para utilizar 1, 3 ou 4 módulos para processar 17%, 50% ou 67% deste volume.

Tabela 3: Aplicação do SUPRApak para filtração em cervejarias

Diâmetro nominal do módulo

287 mm (12 inch) (Tamanho "M")

410 mm (16 inch) (Tamanho "L")

Número de placas de filtração/ área substituída por 1 módulo SUPRA-pak

29 placas 40x40 ou 13 placas 60x60

83 placas 40x40 ou 37 placas 60x60

Fluxo típico por módulo („trap“ e filtração fina após DE)

7 hL/ hora 20 hL/ hora

Fluxo típico por módulo (filtração pós centrífuga)

3-5 hL/hora 12-20 hL/hora

Com a introdução dos módulos SUPRApak Plus, aprimoramentos ainda maiores são alcançados. Em uma comparação igualitária em um fluxo descen-dente do filtro DE em uma cervejaria, os módulos SUPRApak Plus fornecem uma transferência 50% maior que os módulos SUPRApak, ao mesmo tempo em que mantem a mesma qualidade do filtrado.Tanto o SUPRApak quanto os módulos SUPRApak Plus podem ser lavados por ciclos múltiplos ou regenerados e sanitizados em uma direção progressi-va de fluxo até 85ºC (185ºF). Os módulos SUPRApak Plus podem ser adicionalmente vaporizados no local (SIP) repetidamente a 125ºC (258ºF).

Figura 6: Estrutura SUPRApak L-421 (altura 4), apresentada com acessórios padrão, pode ser operada como uma estrutura de 1, 2, 3 ou 4 de altura.

Single-Round Housings Multi-Round Housings

Tipo de housing L-100 L-210 L-311 L-421 L-522 L-632 MS-400 MS-500 MS-600

Número máx. de módulos 1 2 3 4 5 6 16 20 24

Capacidade (hL/hora) 20 40 60 80 100 120 320 400 480

Tabela 2: Tamanhos e Capacidades de Estruturas SUPRApak

Figura 5: estruturas SUPRApak acomodam de 1 a 24 módulos. Oferecendo flexibilidade e alta capacidade em um tamanho bastante compacto.

Principais Benefícios da Tecnologia paraCervejarias Artesanais

•Lotesdeproduçãomaislongoscommenostempo de inatividade que os métodos clássicos

•Modulareseflexíveis,harmonizandocapacidade com volume de produção

•EconomiadecustosOPEXsignificativa,emfunção de economias com mão de obra e manipulação, manutenção, limpeza, operações, água, energia e custos de descarte

•Altorendimentoeproteçãoaoproduto,emfunção do sistema fechado

•TamanhoextremamentecompactoeCAPEXreduzido

•Prazosdeentregadeequipamentosmenores,em comparação com tecnologias alternativas, permitindo uma expansão rápida

Monitoramento de Qualidade em Cervejarias Artesanais

Com o aumento nos processos de cervejaria artesanais, seja em tamanho ou complexidade, os riscos de exposição do fabricante a perdas econômicas em função das insuficiências de qualidade aumenta. Técnicas de filtração robustas e de alto desempenho, apresentam os resultados desejados, no entanto, um programa de garantia de qualidade integrada que monitora pontos de controles críticos no processo, é indispensável.

Cada etapa do processo, a partir do recebimento da matéria prima até a embalagem final e o gerenciamento dos fluidos das instalações (ex. água), é um ponto potencial para contaminação microbiana indesejada. O sistema de PCR Real-Time GeneDisc da Pall é um método de detecção para bactérias deteriorantes da cerveja (Pediococcus, Lactobacillus, Pectinatus e Megasphaera), é rápido, confiável e fácil de usar e os resultados são produzi-dos em questão de horas. Esta ferramenta de confirmação rápida para a qualidade do produto, não apenas reduz o tempo para o liberação, mas também fornece informações de monitoramento com os quais os processadores podem diagnosticar ou prevenir problemas em pontos críticos diferentes de um processo6.

Os BenefíciosMétodos de cervejaria variados, com amplas diferenças em escala de fabricação e um cresci-mento exponencial caracterizados pela inovação, fazem com que a indústria de cervejas artesanais exija soluções de filtração rentáveis que se adequem a cada processo, ao passo que satis-façam estes requerimentos universais:

•Flexibilidadeparamanuseiodelotesdetamanhosvariados e facilidade para expansões futuras

•Desempenhosuperiordefiltraçãoresultandoemuma qualidade da cerveja desejável e consistente

•Altatransferênciacomumsistemacompacto

•Altorendimentodaproduçãosemperdasporgotejamento

•Operaçãosimples,commudançasrápidasefáceis entre os lotes

OsprodutosPall“SUPRA”atendemaosdesafiosefornecem valores sólidos para a indústria de cervejas artesanais.

Acoplado ao sistema de PCR Real Time GeneDisc da Pall, estes produtos posicionam as cervejarias nos melhores lugares para obtenção de resultados bem sucedidos.

Experiência em cervejaria da Pall Alimentos e Bebidas

Fabricar cervejas é um processo complicado que casa arte com ciência. Com mais de sessenta anos de experiência em aplicações e desenvolvimento de produtos para aplicações em cervejarias, a Pall não apenas se oferece como fornecedor de soluções, mas como um parceiro técnico bem informado, que entende a dinâmica entre operações de cervejaria e os resultados característicos e qualidade da fermentação.

Referências e Notas de Rodapé1 Associação dos Produtores de Cerveja dos EUA,

dados de 2014, www.brewersassociation.org

² Volumes de cerveja também são expressos em barris, os quais possuem sutis diferenças de definição ao redor do mundo. 1 US Barril é igual a 1,17hL. 1 UK Barril é igual a 1,64hL.

³ Reivindicações microbiológicas baseadas em valores LRV não se aplicam, assim como todos os filtros em geral, já que não existe um método padronizado oficialmente para qualificar o desempenho microbiológico e o desempenho das folhas é altamente dependente das con-dições do processo.

4 Aplicações bem sucedidas dos módulos SUPRAdisc e SUPRApak em clarificações essenciais ou aplicações pós-centrífugas são dependentes da capacidade de filtração das cervejas e os requisitos de filtração. O dimensio-namento pós-centrífuga depende adicionalmente do tipo de centrífuga e desempenho. Favor entrar em contato com a Pall para uma avaliação de adequação à sua aplicação.

5 Retrolavagem requer o uso de um equipamento simples de retro retrolavagem. Favor entrar em contato com a Pall em relação aos protocolos para retro retrolavagem, limpeza e sanitização adequadas às suas aplicações.

6 Favor solicitar o Boletim de Aplicação Pall FBABGDBEEREN “Implementação de Controle de Qualidade de Alto Valor Agregado em cervejariascomoSistemaGeneDisc.”

Sobre a PallA Pall Corporation é uma empresa líder mundial em filtração, separação e purificação que fornece soluções para atender a necessidades críticas de gerenciamento de fluidos de seus consumidores através do amplo espectro das ciências da vida e da indústria. Trabalhamos com nossos consumidores no avanço da saúde, segurança e tecnologias ecologicamente responsáveis. A Pall Alimentos e Bebidas fornece produtos e serviços para garantir a qualidade e manter a confiabilidade dos processos na produção de alimentos e bebidas. Nossas soluções também auxiliam na proteção ao consumidor, na redução de custos operacionais e minimização de rejeitos.

Visite nosso site em www.pall.com/foodandbev–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– A Pall Corporation tem escritórios e plantas em todo o planeta. Para encontrar o representante Pall na sua região, visite www.pall.com/contact

Favor entrar em contato com a Pall Corporation para verificar que o produto atende a sua legislação nacional e/ou requisitos regulatórios regionais para água e contato com alimentos.

Por conta do desenvolvimento tecnológico relacionados aos produtos, sistemas e/ou serviços descritos neste documento, os dados e procedimentos estão sujeitos a modificação sem aviso prévio. Favor consultar o seu representante Pall ou visite www.pall.com para verificar se esta informação permanece válida.

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