Considerando que una cerveza filtrada perdura y se
mantiene estable más tiempo que una envasada naturalmente, salvo las
del tipo "Weisser" (para ser más
precisos las “hefeweissbier”) que
corresponden a levaduras especiales como las "Weizenbier"
las cuales fueron adaptadas para tal fin (ser envasadas con levadura),
comencé a realizar pruebas de filtrado teniendo en cuenta los métodos de
filtración que hoy en día rigen en las grandes cervecerías, pero
utilizando elementos y materiales de bajo costo y accesible para todos.
Con esta técnica he logrado que una cerveza sin pasteurizar dure un
mínimo de 4 meses antes de apreciar alguna alteración fuera de lo común
a temperatura ambiente.
Sistema de Filtración
El sistema es de “Filtración
por tierras de diatomeas ó Kieselgur”. El mismo se basa en
sostener agentes filtrantes sobre una malla formando una pre-capa o cama
filtrante, para posteriormente pasar la cerveza a filtrar.
En la figura se observa como se van acoplando los
agentes filtrantes formando una cama ó lecho filtrante según la
granulometría sobre la malla que los retiene.
Como elementos utilizo una carcasa y filtro para agua
de 10 pulgadas.
En la foto se muestra la carcasa más el filtro con
los circuitos correspondientes, el filtro actúa como malla y viene de
diferentes diámetro de poros. Los agentes filtrantes que se utilizan son
fibras de celulosa más tierra de diatomeas que son retenidas sobre la
superficie del filtro provocando distintos efectos de filtrado.
Que son las Diatomeas
Las diatomeas son esqueletos de diminutas plantas
acuáticas (fósiles) que vivieron y se multiplicaron en aguas
prehistóricas. Estos esqueletos fueron formando grandes depósitos, en la
actualidad se caracterizan por su gran pureza y variedades de formas y
tamaños.
En las fotografías se observan dos
diatomitas por medio de un microscopio,
claramente se observa su porosidad . La
diatomita bruta es calcinada a una temperatura de 800 a 1100
grados centígrados para eliminar sustancias orgánicas, y posteriormente
son clasificadas en diferentes granulometrías.
Fibras de Celulosas
Es la sustancia orgánica más abundante en la
naturaleza, principal componente de las membranas celulares de los
vegetales. Por medio de procesos de purificación y blanqueado terminan
siendo secadas y clasificadas por su longitud y diámetro.
En la fotografía se observan las 4 clases de agentes
filtrantes que utilizo para la filtración, de izquierda a derecha: fibra
celulósica 7 micrones, tierra de 6 micrones, tierra de 3,5 micrones y
por último tierra de 1,5 micrones.
Operatoria del Filtro
El filtro está construido y opera según lo indica el
diagrama de flujo siguiente:
1- El primer paso es la formación de la pre-capa, se
llena el tacho con agua y se habilita el circuito abriendo las
válvulas B1, B2 y la válvula de purga C1, se enciende la bomba y se
comienza a recircular agua por el circuito. Paso seguido se comienza a
colocar los agentes filtrantes en el tacho de la pre-capa, en primer
lugar coloco la fibra celulósica mezclada con tierra de 6 micrones (la
longitud de la fibra celulósica es de aproximadamente 100 a 250
micrones).La bomba va recirculando el agua a través del filtro, y de
esta forma se forma la pre-capa sobre el mismo, en un tiempo
aproximado de 10 minutos el agua del tacho queda cristalina y los
filtrantes sobre el filtro. Repito la operatoria colocando las demás
tierras en el mismo orden (6 micrones, luego la de 3,5 micrones y por
último la de 1,5 micrones). De esta forma el lecho filtrante se hace
poroso sobre el filtro y toma un efecto tamiz sobre la pared del
mismo.
2- Conecto el barril o tanque con la cerveza a
filtrar a la entrada del filtro en P1 y ejerzo una presión por medio
de un regulador de aprox. 2 Kg/cm2 de CO2.
En la salida P2 conecto un barril o tanque vacío con una contrapresión
de aprox. 1,750 Kg/cm2 de CO2.
3- Verifico que el agua del tacho de la pre-capa
esté cristalina, a continuación cierro la válvula de purga C1.En este
preciso momento el sistema está listo para filtrar.
4- Abro la válvula A1 y comienza a entrar cerveza al
filtro mezclada con el agua de la bomba, a continuación cierro B1 y
abro al mismo tiempo B3 para que el flujo de la bomba se desvíe por
otro circuito paralelo, en este momento entra solamente cerveza en el
filtro, paso seguido dejo unos segundos evacuar el agua más cerveza
por el retorno de la salida del filtro y luego cierro B2. Al abrir la
válvula A2 comienza la filtración (la bomba se la puede parar)
Siempre hay que mantener una diferencia de presión
de P1 a P2 de aprox. 0,250 Kg/cm2 para que el sistema funcione.
Equipo
en proceso de filtración
Efecto del Filtrado
Cuando se utiliza distintos tipos de tierras de
diatomeas y fibras de diversas granulometrías se obtienen distintos
tipos de efectos sobre la filtración que aseguran de cierta forma una
buena calidad de filtrado.
En los esquemas se
muestran tres tipos de efecto logrados con la utilización de agentes
filtrantes.
Efecto Tamizado:
las partículas de mayor grosor quedan sobre la superficie de la pre-capa,
este es uno de los mayores problemas en la duración y rendimiento de
un filtrado puesto que estas partículas cierran los poros por donde
debe permear la cerveza, esto sucede generalmente cuando las cervezas
no están bien cortadas y tienen alta cantidad de levaduras o sólidos
en suspensión, para minimizar este problema durante la filtración se
puede ir dosificando la tierra de diatomeas a medida que se filtra,
para mantener el lecho poroso (circuito D1 del diagrama de filtrado).
Efecto Mecánico:
las partículas más finas quedan atrapadas por los canales generados
por las distintas granulometrías de tierras y fibras utilizadas en la
formación de la pre-capa, este efecto se da en el espesor de pre-capa.
Efecto
Potencial Electrostático:
este efecto se da mayormente con la utilización de fibras
celulósicas, las mismas poseen un potencial de carga llamado
"potencial Z ", estas mismas cargadas positivamente,
atraen partículas finas y microorganismos con carga negativa.
Para estar seguros de una buena filtración también
se puede optar por filtros de menor diámetro de poros, si bien el
rendimiento es menor en el volumen de filtrado, la seguridad es
mayor sobre el producto terminado.
de izquierda a
derecha filtros de 5, 3 y 0,5 micrones
Las tres clases de filtros me han dado muy buenos
resultados, últimamente he experimentado con un filtro de 0,5
micrones obteniendo un nivel de filtrado excelente
de
izquierda a derecha sin filtrar y filtrada con 0,5 micrones
También he utilizado como filtro una malla de
acero inoxidable de 60 micrones en la filtración de cerveza con alta
carga de levaduras (restos de cerveza que quedan en los trasvases
junto a la levaduras) obteniendo un desgrose bastante considerable
de
izquierda a derecha filtro de 60 micrones (malla en aisi), filtro
de 60 más pre-capa y filtro de 60 con tierra más levadura en
operación de desgrose.
Resultado del desgrose, sin filtrar y filtrado
Para tener en cuenta
Con este sistema no
siempre se puede lograr resultados óptimos, una buena filtración
depende puramente del proceso. Si hubo alguna falla en el mismo o
se eligió mal algún método o bien la materia prima no es buena,
influirá en la calidad final. Para que no ocurra esto, las grandes
cervecerías adicionan otros sistemas a la par de este, como ser el
centrifugado, la filtración por absorción y la filtración por
membranas. Estos sistemas trabajan sobre partículas por debajo de
los 0,1 micrones.
La mayoría de los
cerveceros artesanales realizan una fermentación secundaria en
botella con el agregado generalmente de azúcar para lograr la
carbonatación de la cerveza, si se filtra es necesario carbonatar en
reposo o sea cuando la cerveza está madurando a baja temperatura.
El método se
denomina "krausen" y consiste en
agregar a la cerveza en reposo un 10% del
volumen de mismo de mosto fermentando (generalmente cuando
comienza la fermentación) de esta manera los azúcares residuales del
mosto son consumido por la levadura en el seno de la cerveza en
reposo generando CO2, esto más la baja temperatura del reposo
gasifica la cerveza naturalmente (cabe señalar que esta operación
debe realizarse en recipientes cerrados como tanques herméticos o
barriles para retener y elevar la presión del CO2).
Para una presión de
reposo de aprox. 1,5 a 2 Kg/cm2 a una temperatura de aprox. 3 a 5
grados centígrados se logra una gasificación natural (por acción de
las levaduras) de aproximadamente 0,62 % en peso de CO2 (aprox. 3,2
volúmenes de CO2).
En el filtrado este
valor baja por pérdida a 0,57 % en peso aprox. (2,9 volúmenes de
CO2), esta es una gasificación normal para envasar cerveza en
calibres de botella de 970 cm3, para calibres 330 ó 350 cm3 el valor
de gasificación debe ser de 0,50 % en peso a 0,53 % en peso como
máximo y de 0,55 en peso para calibres 640 ó 670 cm3.
Otra de las
alternativas es la inyección de CO2 a las cerveza recién filtradas,
solo hay que tener en cuenta que la cerveza debe estar lo más fría
posible para facilitar que el CO2 se incorpore en el seno del
líquido.
Reutilización del Filtro
El hecho de trabajar
con tierras y fibras facilitan el lavado de los filtros para ser
utilizados en infinidades de ciclos sin correr riesgos de infección,
solo hay que saber manipularlos y enjuagarlos en soluciones
sanitizantes. La pre-capa es de fácil desprendimiento a la hora del
lavado
De izquierda a derecha la primer foto
muestra la pre-capa (tierra mas levadura ) sostenida sobre la pared
del filtro, se ve claramente la textura de la cerveza sin filtrar
alrededor del filtro y la cerveza filtrada en el centro. La segunda
foto muestra como se despega fácilmente la pre-capa del filtro y en
la tercer foto se muestra la carcasa y el filtro lavado listo para
ser reutilizado.
Dimensiones de las partículas a ser
retenidas
Por lo general las
partículas retenidas en estás filtraciones son levaduras, bacterias y
algunas proteínas que se encuentran en un rango por encima de 0,2
micrones, por debajo de 0,2 micrones se encuentran los
"coloides" (entre 0,1 y 0,01
micrones) formados en su mayoría por proteínas de peso molecular por
encima de 60000, estos son originados por problemas en el proceso de
elaboración ó por la calidad de la materia prima, y que generalmente
se los elimina por absorción, con polímeros como el
PVPP.
Las dispersiones
moleculares rondan los 0,001 micrones y también puede ser eliminadas
por absorciones selectivas.
El costo de filtración depende de
muchos factores pero el más importante es la carga de levadura que
pueda tener la cerveza a filtrar. Generalmente el cervecero se puede
dar una idea con solo tomar una muestra y mirar.
A continuación paso algunos valores
de la cantidad de levadura (numeros de células por mililitro de
cerveza) que puede llegar a tener una cerveza en reposo antes de
filtrar:
Clarificación normal: aprox.
1 a 1,5 x 106/ml
Clarificación
ideal: aprox. 0,6 x 106/ml
Maduración
prolongada y bien fría: 5000/ml
Cerveza con
alta carga: aprox. 4 a 8 x 106/ml
Cerveza de
alta fermentación: aprox. 10 a 15 x 106/ml
Estos valores son obtenidos por medio
de un recuento directo en microscopio con cámara de
"Neubauer" (cámara cuenta glóbulos)
Para una cerveza normal el rendimiento
del filtro puede andar entre los 200 a 250 litros de cerveza
terminada. Se calcula que la cantidad de tierra a utilizar (fibra más
tierra) es de 1 Kg/m2 de superficie filtrante. Un filtro de estas
características (10 pulgadas) tiene una superficie de 0,047 m2, o sea
que la cantidad de tierra a utilizar es de 48 grs. (28 grs. de fibra
más 20 grs. de tierra de diatomeas). El precio por Kg. de tierra
fraccionada es de aprox. $ 15.- unos u$s 5.- (en cantidad el precio
es muchísimo menor), tenemos para 48 grs. aprox. un costo de $ 0,75
(sin tener en cuenta lo que gasta la bomba de pre-capa en ½ hora de
funcionamiento). Resumiendo, para filtrar solamente 50 litros el costo
de filtrado por tierras es de $ 0.015 por litro de cerveza.
Bien, ahora si dosificamos tierra en
línea (o sea a medida que filtramos) el rendimiento del filtro puede
alcanzar los 500 litros, el costo se mantiene o incluso puede bajar,
depende de que tipo de tierras se use.
Todas estas pruebas realizadas me
sirvieron para diseñarme un filtro de en "aisi"
para un rendimiento superior a los 1000 litros (ver foto)
Referencias,
gráficos y bibliografías consultadas sobre el tema:
Folleto técnico Refil
S.A.
Manual técnico de CAS.
Sudamericana de Filtrado S.A.
Folleto técnico de
Schenk Filtersysteme
Revista Brasileña de
tecnología en bebidas Engarrafador Moderno, nota de Sr. Matthias R.
Reinold (cervecero consultor).
Todos los demás aportes
fueron hechos sobre experiencias propias.
Hugo W. SCHAUFLER
