Filtração é o processo no qual uma mistura de líquido e partículas contidos em uma suspensão, são separados pela passagem desta através de um meio filtrante contendo material poroso, sob o efeito de um diferencial de pressão. A separação ocorre por retenção
das partículas sólidas neste leito.
O diferencial de pressão aumenta no decorrer da filtração que transcorre até o limite dimensional do equipamento ou sistema.
No caso específico de Filtração de Cervejas esta teoria é totalmente válida e mais especificamente é o processo com o qual as células de levedura e outras substâncias causadoras de turbidez presentes nas etapas Pós-Fermentativas são removidas do produto líquido. Além do aspecto visível da turbidez, estas substâncias devem ser retiradas, pois do contrário poderiam alterar certas características do
produto ao longo do tempo dependendo das condições de transporte e estocagem.
O processo de filtração de cervejas é considerado um processo complexo pelo número de variáveis a serem controladas que o mesmo impõe e a dinâmica dos equipamentos envolvidos.
Como é considerada uma das etapas finais do processo produtivo, falhas de controle e variações impactam diretamente no produto acabado.
São vários os equipamentos e tecnologias empregadas e neste artigo estaremos dando especial atenção aos Aspectos Gerais da Tecnologia de Filtração dos Meios/Auxiliares Filtrantes mais usados atualmente. Em artigos futuros, após o entendimento dos pontos apresentados, este tema será tratado conjuntamente dentro dos Cálculos de Filtração somados às características dos principais Equipamentos usados.

Filtração de Cerveja – Conceitos Gerais

O Processo de Produção
Antes de iniciarmos o assunto principal deste artigo, vamos a alguns conceitos básicos do Processo de Produção de Cervejas para o entendimento dos objetivos da Filtração.

O Processo de Produção de Cervejas pode ser dividido em 3 etapas básicas:

• Produção do Mosto
  
  
• Fermentação e Maturação
  
  
• Filtração
  

O processo se inicia com a Produção do Mosto Cervejeiro, onde através de processos térmicos, açúcares, proteínas e demais substâncias existentes no malte de cevada são solubilizados emágua cervejeira para a produção do Mosto. Este Mosto produzido nesta etapa, recebe também lúpulo que dará as características de aroma e sabor típicos do produto final.
A etapa seguinte é a Fermentação e Maturação que pode ser considerada chave dentro do Processo de Produção, pois nela ocorrem as principais transformações que no conjunto e no futuro, resultarão no produto final bruto.

clique na foto para amplia-la Existe uma variedade grande de equipamentos usados para a Filtração de Cerveja. Mostranmos ao lado o Esquema de um Filtro de Terra Infusória. Este recebe durante o seu preparo, diferentes Auxiliares Filtrantes em forma de pó que serão os principais agentes retentores da turbidez e seus componentes. Basicamente é um sistema composto por um reservatório cilíndrico sustentado por apoios fixados ao piso, contendo um domo móvel no topo o qual permite o acesso ao interior deste.

Estas transformações ocorrem por meio das Leveduras do gênero Saccaromyces, que são adicionadas ao Mosto resfriado em Tanques de Fermentação.
Sob condições controladas de tempo, temperatura e contra-pressão, a transformação é levada a cabo por inúmeras reações bioquímicas. Estas transformações vão desde a básica Transformação de Açúcares, onde os Açúcares Fermentecíveis são em Álcool e Gás Carbônico, passando por outras infinidades de reações envolvendo cadeias de elementos mais

complexos.
Ao final do processo de Fermentação e Maturação, praticamente já temos o Produto Final, mas o mesmo está turvo em relação ao que conhecemos por ter muitas partículas em suspensão, como leveduras residuais e outras causadoras de turbidez. Devido a fatores culturais e regionais uma cerveja nestas condições pode não ser aprazível ao consumidor e por isso se faz necessário que esta passe por um processo de filtração para a remoção deste material. Esta fase seria a 3ª etapa do Processo Produtivo.
Durante o processo de filtração, não existe alteração no paladar e das características do produto já adquiridas nas etapas anteriores, ocorrendo apenas a remoção da turbidez indesejada e uma maior estabilização e equilíbrio físico-químico de suas características gerais.
Todo este processo faz com que haja um impacto positivo no equilíbrio do produto no mercado durante o tempo normal de validade, sob as diferentes condições impostas, desde que normais.

Principais Equipamentos

Conforme figura acima os elementos filtrantes são dispostos uns sobre os outros de maneira a formar uma unidade compacta
formando assim a área filtrante definida como a área sobre a qual se forma bolo filtrante. Um eixo horizontal transversal aos elementos filtrantes faz a distribuição do fluxo do produto filtrado e não filtrado através do filtro. A filtração se processa,
exclusivamente, pela parte superior dos elementos filtrantes onde o filtradoé recolhido pela parte inferior destes e direcionado ao canal de distribuição formado pelo eixo central.
O processo de filtração de cervejas é considerado um processo complexo pelo número de variáveis à serem controladas que o mesmo impõe e a dinâmica dos equipamentos envolvidos.


As operações de enchimento e formação das pré-camadas são simples mas devem ser feitas com muito cuidado, sendo cada uma delas variáveis de acordo com cada fabricante e tipo de cerveja. Após o preparo do Filtro que pode durar um par de horas, inicia-se o
processo de filtração de cervejas. Ao longo do processo, cerveja turva entra pelo filtro e recebe uma dosagem de Auxiliares Filtrantes. Estes juntamente com os já existentes no interior do Filtro, farão o papel de agentes de retenção ou filtração, impedindo que o material
sedimento turvo passe para as etapas seguintes. Na saída do filtro após o processo de filtração, teremos a cerveja clarificada da forma que conhecemos. Com o tempo, este sistema de filtração vai se colmatando e o diferencial de pressão Entrada X Saída se eleva até o limite de dimensionamento do equipamento, quando o ciclo é interrompido. O sistema é limpo e reinicializado outro novo caso necessário. O tempo de um ciclo tem uma série de variantes, mas considera-se 12 horas como um tempo de referência mínimo
adequado para os processos modernos.

Tipos de Filtração

A performance da filtração de um líquido está ligada a capacidade de um leito filtrante em reter partículas e permitir o fluxo do líquido. Com relação as características do leito, será relevante a capacidade de retenção, a porosi-dade e o formato das partículas, que constituem o leito.
Essa retenção de sólidos das partículas pela filtração de superfície, é a principal caraterística deste tipo de processo, o que garante a eliminação da maior parte dos formadores de turvação.
A filtração por profundidade tem a característica de reter as partículas pequenas, aprisionadas no interior dos poros. A grande vantagem dos auxiliares filtrantes é que conseguem reter material das duas formas acima descritas, atingindo o grau de limpidez desejado no líquido. Enfim a filtração dará o brilho, ajudará a estabilidade coloidal, microbiológica e organoléptica da cerveja,
necessários a um produto industrializado.

Filtração de Superfície

O meio filtrante é caracterizado por possuir uma superfície porosa, muito fina e com caminhos tortuosos.
O mecanismo de separação das partículas neste caso é de bloqueio mecânico/físico. O efeito de retenção de partículas é devido ao diâmetro destas serem maiores que o dos poros do meio/material filtrante. Neste processo, as partículas que não podem passar através dos poros de um meio filtrante, são retidas em uma camada a qual torna cada vez menor ou com mais resistência.

Filtração por Profundidade

É caracterizada pela espessura do meio filtrante. A maioria dos filtros são feitos por deposição de materiais particulados como perlitas, diatomitas, celulose e algodão, unidos por ação mecânica de fluxo passante e depositados sobre uma peneira metálica, os chamados elementos filtrantes. A formação destas camadas de auxiliar filtrante, dá a este uma espessura considerável e fornece um longo e tortuoso caminho ao fluido.

As particulas passam para o interior do meioporoso e a estrutura em forma de labirinto do material filtrante faz com que as párticulas fiquem aderidas às rugosidades e reentrâncias dos poros. Estas partículas são geralmente menores que os poros do meio filtrante. Assim como no caso anterior, altas vazões, choques de pressão e turbulência podem eliminar este efeito.

Auxiliares Filtrantes

Os Auxiliares Filtrantes desempenham um dos papéis mais importantes dentro do Processo de Filtração de Cervejas.
A sua escolha, característica, origem, homogeneidade e forma de emprego impactam grandemente nos resultados de filtração, não somente em termos de qualidade do filtrado como em produtividade do processo.
Os Auxiliares Filtrantes são um grupo de substâncias em forma de pó classificadas conforme sua origem. Durante o processo de preparo dos Filtros, são depositados por sobre os elementos filtrantes do equipamento, durante o procedimento de preparo da pré-camada, forman do um gradiente de permeabilidade, bloqueando a passagem de substâncias insolúveis pelos efeitos de filtração por superfície e por profundidade que já discutimos. Existem vários tipos, características e fornecedores de Auxiliares Filtrantes disponíveis. A seleção dos diferentes tipos para a cerveja em questão leva em consideração uma série de estudos avaliando, por exemplo: a característica da cerveja que será a base do processo de filtração, as especificações do produto que se deseja obter,
o tipo de instalações disponíveis e sua condição de operação. Não existe uma receita fixa para todos os sistemas de filtração, já que processos bioquímicos são variáveis naturalmente, bem como características de Matérias Primas da mesma forma, mesmo para um sistema de filtração comum, as composições de auxiliares filtrantes devem estar sempre sendo adequadas.
A avaliação constante dos itens acima descritos e técnicas de preparo fazem a diferença no resultado. É por este motivo que é muito difícil de se encontrar na bibliografia conhecida, informações profundas sobre o assunto.
A seguir, será feita uma abordagem sobre os principais tipos de Auxiliares Filtrantes usados em cervejarias, suas características e aplicações.

Diatomita

A diatomita pode ser utilizada calcinada ou ao natural. Ao natural teremos partículas muito finas o que ocasionará uma filtrabilidade baixa, resultando em ciclos de filtração muito curtos, no entanto com alto poder de retenção.
Para se obter partículas maiores, com um maior grau de permeabilidade, a diatomita é calcinada em um forno à altas temperaturas.
Durante este processo de calcinação, internas do produto, fazendo variar aos mais diversos graus suas características de permeabilidade, retenção e fluxo.
A mistura / combinação destes mais graus, atenderão as necessidades variáveis e comuns dos sistemas de filtração modernos.

Perlita

A Perlita é um mineral de origem vulcânica composta principalmente de Silicato de Alumínio Hidratado. O mineral resfriou-se e petrificou-se rapidamente, ocorrendo o aprisionamento de porções de água em suas moléculas, denominada de água de constituição
ou de cristalização. Essa rocha é triturada, seca, classificada, e aquecida a 900ºC.
Isto provoca uma grande expansão, que gera um material levíssimo, com partículas que podem chegar a 20 vezes seu volume original. Em seguida é moído e classificado de acordo com seu uso específico atendendo a maior ou menor retenção de sólidos presentes em uma mistura, durante uma filtração.Veja figura abaixo.

As suas principais características são:
Devido sua baixa densidade, a Perlita ocupa um espaço muito maior em relação a diatomita dentro dos filtros ;
Forma uma torta de baixa compressibilidade e muito porosa;
Não possui porosidade interna, portanto não filtra por ação de profundidade tendo maior dificuldade de reter partículas pequenas;

Celulose
O Auxiliar Filtrante composto de celulose consiste de um produto obtido através da polpa de Madeira e Fibras de Algodão. Não são polpas ou fibras comuns. Devem ter tamanhos, resistência e elasticidade específicas para esta aplicação, o que os transforma em
produtos muitas vezes de preço elevado.
Normalmente sua utilização se resume à 5% do total usado no sistema de Auxiliares Filtrantes.
Apresenta algumas características que conforme a aplicação pode trazer significativos resultados em algumas aplicações:
Forma uma Pré-Camada muito regular ajudando na distribuição das partículas ;
Ajuda na clarificação da cerveja.
Como possui cargas eletricamente carregadasatrai certos tipos de partículas de cargas opostas. Esta característica não existe nas perlitas e diatomitas e por isso constitui um diferencial em certas aplicações;
A utilização de celulose em composição com a terra, dá ao meio filtrante uma maior elasticidade e portanto o leito filtrante resistirá mais a variações de pressão ;
As Fibras de Celulose são utilizadas como Auxiliares Filtrantes em combinação com Diatomitas e Perlitas proporcionando maior versatilidade aos controles dos parâmetros da filtração.
As Fibras de Celulose Fibras de Celulose misturadas as Diatomitas, são elementos que modificam a permeabilidade do meio e aumentam o grau de retenção do mesmo. Por exemplo, em geral os Auxiliares Filtrantes Grossos tem alta permeabilidade e coeficiente de retenção baixo.

De acordo com a região do globo onde eles existiram, encontraremos organismos diferentes que irão constituir um depósito com características diferentes. Portanto em cada depósito encontraremos Auxiliares Filtrantes com características diferentes, resultando em permeabilidades e graus variáveis de filtrabilidade. Devido a diferença de cada organismo constituinte, a característica de solo no local onde o depósito se formou e por condições climáticas do local, poderemos ter diatomitas com formas diversas. Ao analisarmos estas terras no microscópio poderemos visualizar diversas formas diferentes que também influenciarão na filtrabilidade e permeabilidade do leito filtrante.

O inverso ocorre com os Auxiliares Filtrantes Finos. Se agregarmos teores entre 10 a 20% de Fibras

de Celulose a estes auxiliares, serão modificados os respectivos Graus de Retenção e Permeabilidade.
Os Graus de Diatomita grossa (Permeabilidade > 0,9 darcies) vão ter aumentados o seu Poder de Retensão. Esta é a principal vantagem das fibras de celulose.
Devemos levar em conta que para utilizar as Fibras de Celulose, além dos graus ideais de Diatomita que vamos utilizar como base, existem uma série de tipos de Celulose que se diferem por Longitude, Diâmetro e Grau de Permeabilidade das Fibras.

Conclusão

Esta é a 1ª parte deste assunto que poderia se estender por várias outras páginas.
É muito importante que o leitor tenha entendido os principais conceitos abordados até o momento, já que nas próximas edições devemos estar utilizando com um pouco mais de informações e detalhe, como a Operação Básica dos Equipamentos dos Sistemas
de Filtração. Infelizmente a bibliografia sobre o assunto não é grande e um profissional para adquirir experiência neste assunto deve coletar informações em diversas fontes como livros, artigos técnicos, com os fornecedores de Auxiliares Filtrantes e Sistemas de Filtração, além de lógico uma grande carga de experiência operacional no dia-a-dia. O tempo e a dedicação são os maiores diferenciais
para que este profissional se transforme em um bom especialista de filtração, mas mesmo assim surpresas poderão ainda fazer parte de alguns de seus dias.

Bibliografia

KUNZE, WOLFGANG
Technology Brewing and Malting
7ª Edição - VLB Berlin

LEWIS, MICHAEL J. and YOUNG,
TOM W.
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Chapman & Hall, 1996

HOUGH, J.S.
Biotecnologia de la Cerveza y
de la Malta
Editorial Acribia, 1995

HARDWICK, WILLIAM A.
Handbook of Brewing