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La tecnología de filtración de flujo tangencial incrementa el rendimiento y reduce los flujos de desperdicio

Las fábricas de cerveza que usan la tecnología de filtración de flujo tangencial KerafluxTM de Pall aumentan el rendimiento y reducen los flujos de desperdicio

Descripción general

Hasta el 80 % del extracto contenido en la levadura sobrante que se deposita en el fondo de los tanques después de la fermentación y la maduración puede recuperarse ahora, en lugar de desecharse. La cerveza puede recuperarse y volver a mezclarse en el proceso de elaboración a una relación de hasta el 5 % sin afectar de manera negativa la calidad de la cerveza, lo cual aumenta el rendimiento y reduce el volumen total de cerveza que se debe producir. Esto representa una huella de CO² más baja, una reducción en el uso de agua y una disminución de los costos de producción. Además, el flujo de desperdicio minimizado reduce los costos de desecho y garantiza que se devuelve al medioambiente un nivel inferior de demanda bioquímica de oxígeno y demanda química de oxígeno.

 

La levadura de alta calidad (obtenida como producto secundario de la recuperación de cerveza) puede recuperarse y venderse a otras industrias como la de los cosméticos, farmacéutica y del forraje. Los beneficios de la recuperación tienen como resultado un aumento en la rentabilidad de las fábricas de cerveza, un impacto medioambiental menor, una reducción en el uso de recursos valiosos y un ROI (retorno sobre la inversión) muy breve y atractivo de los equipos usados para alcanzarlo.

 

El desafío

Una fábrica de cerveza con una capacidad de producción anual de 4.000.000 hl quería reducir los costos de producción. Todos los días, después de la fermentación y la maduración, quedaba un volumen de aproximadamente 500 hl de levadura sobrante en el fondo de los tanques. Con 250 días de producción al año, esto era equivalente a un volumen total de 125,000 hl, equivalente a más del 3 % de la producción anual de cerveza de la fábrica. Si era posible recuperarla, esta mezcla de cerveza con levadura ofrecía el potencial de incrementar el rendimiento y reducir los costos de producción generales. Un beneficio objetivo adicional para la fábrica de cerveza era reducir la carga medioambiental y ahorrar recursos valiosos.

 

La solución

Pall instaló un sistema de filtración de flujo tangencial Keraflux para el manejo de la levadura con 3 x 2 membranas de cerámica multicanal Membralox® Serie HCB. La levadura sobrante de la producción tenía un índice promedio de 50 % de levadura de fermentación y 50 % de levadura de maduración. Aproximadamente 500 hl de la mezcla se conservaban en un tanque de 1200 hl, con una materia seca de aproximadamente 11 % y un extracto de aproximadamente 11,5 °P, enfriado a 5 °C y almacenado a una presión de CO2 de 1,2 bar. Para recuperar la cerveza, la mezcla se introducía en el sistema de filtración de flujo tangencial Keraflux a un flujo constante a 9 °C, controlado por un enfriador.

 

Para aumentar la eficiencia energética, se controlaba la frecuencia de las bombas, comenzando desde aproximadamente el 50 % de la frecuencia máxima. La filtración se detiene cuando el flujo de material filtrado cae por debajo del 50 % del flujo inicial de 15 hl/h o si la materia seca alcanza un valor entre el 17 % y el 20 %, específico de la levadura. Por lo general, la filtración se detiene cuando se alcanza la concentración de materia seca. El flujo es generalmente constante debido al alto grado de automatización y a los mecanismos de control. Durante el proceso de filtración completo, no se necesita limpieza intermedia ni retrolavado. Cada ciclo de filtración dura aproximadamente 21 horas, después de lo cual se lleva a cabo un proceso de limpieza de 2 horas (que incluye un paso: NaOH de 80 °C y una concentración de 2 a 3 %). También se lleva a cabo una limpieza semanal adicional con 1 % HNO3 y un limpiador de membrana al 0,5 %.

 

Proceso de recuperación de cerveza

En un ejemplo detallado, se filtraron 472 hl de mezcla de cerveza con levadura con una materia seca inicial del 10,8 %. Se recuperaron 252 hl de cerveza de esta mezcla y se volvieron a mezclar en el proceso de producción. La alta calidad de la cerveza recuperada permite volver a mezclarla directamente en el proceso sin más filtraciones. Cuando se usan otras tecnologías para la recuperación de cerveza, como los dispositivos centrífugos, la cerveza debe volver a mezclarse en el proceso antes de la fermentación. Para una utilización óptima de esta tecnología, la cerveza debe volver a mezclarse en el proceso lo más tarde posible.

 

Como producto secundario de la recuperación de cerveza, se recuperaron 220 hl de levadura de alta calidad, con una materia seca del 17,5 %. La fábrica de cerveza eligió conscientemente este valor, puesto que la levadura debe estar en buenas condiciones para bombearla. El objetivo era alcanzar valores superiores al 16 % de materia seca y un valor de turbidez de calidad de la cerveza inferior a 0,7 EBC a 90°. La fábrica calcula que un hl de cerveza recuperada tiene un valor aproximado de 10 EUR. Con un promedio de 250 hl de cerveza recuperados por día y 250 días de producción al año, la fábrica puede recuperar 62.500 hl de cerveza, un beneficio de costo de 625.000 EUR por año. En estas circunstancias específicas en la fábrica de cerveza, esto tuvo como resultado un ROI (retorno de la inversión) muy atractivo de 1,2 años. Puesto que el sistema está completamente automatizado, no se debió emplear a más operadores. El sistema cumple completamente con los requisitos del cliente y lo ayuda a aumentar el rendimiento y reducir su impacto medioambiental.

 

Otra fábrica de cerveza con las mismas intenciones de optimización de procesos usó fabricación de alta gravedad, lo que permitió a Pall usar la diafiltración para incrementar el rendimiento del proceso general. La diafiltración es el proceso de agregar agua a la levadura sobrante para aumentar la recuperación de extracto y alcohol mediante un efecto de lavado. La ventaja de este método es que logra una alta tasa de recuperación. Todo el proceso sigue un procedimiento completamente automatizado.

 

La separación comienza sin agregar agua, hasta que la materia seca se encuentra a un 14 % cuando comienza la diafiltración. Todo el proceso es controlado por la medición de la temperatura del grado Plato y termina a un valor específico de cada fábrica de cerveza. Mediante la diafiltración, el rendimiento puede incrementarse hasta el 80 %. El objetivo de esta fábrica de cerveza era reducir los niveles de levadura y recuperar más cerveza. En un ejemplo detallado, se filtraron 460 hl de mezcla de levadura y cerveza a 15,5 °Plato. Con la diafiltración y el efecto de lavado causado por la adición de agua, fue posible recuperar 564 hl a 10,1 °Plato, el equivalente a un rendimiento de extracción del 80 %.

 

Los beneficios

Gracias al uso del sistema de filtración de flujo tangencial Keraflux para el manejo de la levadura, las fábricas de cerveza pueden reducir de manera significativa sus costos de procesamiento, usar menos recursos como el agua y disminuir su impacto general en el medioambiente. Los ejemplos anteriores demostraron los siguientes beneficios:

 

  • Recuperación de extracto de hasta el 80 %
  • Cerveza de alta calidad para volver a mezclarla antes de la filtración
  • Turbidez de la cerveza recuperada a 90° por debajo de 0,7 EBC
  • Reducción de los volúmenes totales de producción en un 1,6 %
  • Reducción de la huella de CO2 y agua
  • Reducción del flujo de desperdicios
  • Reducción de los costos de desecho
  • Reducción de la BOD (demanda bioquímica de oxígeno) y la COD (demanda química de oxígeno) que se devuelve al medioambiente
  • Levadura de alta calidad para la venta, con un 17,5 % de materia seca
  • Atractivo ROI (retorno sobre la inversión) en equipos de 1,2 años

 

Uso para contacto con alimentos y agua

Comuníquese con Pall Corporation para verificar que el producto cumple con la ley nacional o los requisitos normativos regionales para el uso en contacto con el agua y los alimentos.

 

Acerca de Pall Corporation

Pall Corporation es la empresa de filtración, separación y purificación más grande y diversa del mundo. Pall presta servicio a las industrias de alimentos y bebidas con tecnología de filtración de membrana avanzada y sistema diseñados para ofrecer fiabilidad y rentabilidad. Nuestros sistemas son fáciles de instalar, sencillos de usar y satisfacen una amplia gama de requisitos de filtración. Nuestro enfoque de gestión total de fluidos ofrece a los clientes soluciones para abordar las necesidades de un proceso completo, que abarca productos, servicios, sistemas y capacitación de filtración.

La tecnología de filtración de flujo tangencial incrementa el rendimiento y reduce los desperdicios

Hasta el 80 % del extracto contenido en la levadura sobrante que se deposita en el fondo de los tanques después de la fermentación y la maduración puede recuperarse ahora, en lugar de desecharse. La cerveza puede recuperarse y volver a mezclarse en el proceso de elaboración a una relación de hasta el 5 % sin afectar de manera negativa la calidad de la cerveza, lo cual aumenta el rendimiento y reduce el volumen total de cerveza que se debe producir. Esto representa una huella de CO² más baja, una reducción en el uso de agua y una disminución de los costos de producción. Además, el flujo de desperdicio minimizado reduce los costos de desecho y garantiza que se devuelve al medioambiente un nivel inferior de demanda bioquímica de oxígeno y demanda química de oxígeno.
Hasta el 80 % del extracto contenido en la levadura sobrante que se deposita en el fondo de los tanques después de la fermentación y la maduración puede recuperarse ahora, en lugar de desecharse. La cerveza puede recuperarse y volver a mezclarse en el proceso de elaboración a una relación de hasta el 5 % sin afectar de manera negativa la calidad de la cerveza, lo cual aumenta el rendimiento y reduce el volumen total de cerveza que se debe producir. Esto representa una huella de CO² más baja, una reducción en el uso de agua y una disminución de los costos de producción. Además, el flujo de desperdicio minimizado reduce los costos de desecho y garantiza que se devuelve al medioambiente un nivel inferior de demanda bioquímica de oxígeno y demanda química de oxígeno.
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Fábrica de cerveza artesanal preserva su imagen y limita sus pérdidas

Aunque la cerveza es restrictiva para el crecimiento bacteriano debido a su bajo pH, su concentración de etanol y su bajo contenido de oxígeno, la presencia de determinadas bacterias que alteran la cerveza —entre ellas, Lactobacillus, Pediococcus, Pectinatus y Megasphaera— puede generar sabores desagradables, turbidez y acidez. Tales deficiencias de calidad hacen que el producto sea inaceptable y con frecuencia ocasionan altas pérdidas económicas y una imagen negativa de la marca. Durante todo el proceso de producción, debe prevenirse la contaminación microbiana indeseada para lograr la calidad final necesaria de la cerveza. Esta contaminación puede originarse a causa de ingredientes (incluida la levadura), servicios de aire y agua que entran en contacto con el producto, y el ambiente.
Aunque la cerveza es restrictiva para el crecimiento bacteriano debido a su bajo pH, su concentración de etanol y su bajo contenido de oxígeno, la presencia de determinadas bacterias que alteran la cerveza —entre ellas, Lactobacillus, Pediococcus, Pectinatus y Megasphaera— puede generar sabores desagradables, turbidez y acidez. Tales deficiencias de calidad hacen que el producto sea inaceptable y con frecuencia ocasionan altas pérdidas económicas y una imagen negativa de la marca. Durante todo el proceso de producción, debe prevenirse la contaminación microbiana indeseada para lograr la calidad final necesaria de la cerveza. Esta contaminación puede originarse a causa de ingredientes (incluida la levadura), servicios de aire y agua que entran en contacto con el producto, y el ambiente.
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El sistema Pall Aria™ rescata a un productor de agua de manantial embotellada del cierre de su planta

El agua de manantial es un recurso natural valioso, que exige un buen tratamiento de purificación antes de aparecer en las góndolas de las tiendas como un producto embotellado de alta pureza y agradable a la vista. La filtración es un paso clave del proceso necesario para lograr una calidad del producto consistentemente alta. Los costos asociados a la filtración pueden ser considerables, según la calidad del agua de origen. Los filtros desechables son una solución técnica sólida, pero su uso puede volverse insostenible desde el punto de vista económico debido a la escasez de fuentes de agua y su calidad variable.
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El Sistema Microflow ofrece una recuperación de la inversión en 10 meses en la purificación de la salmuera del queso

La salazón por inmersión en salmuera se usa para muchas variedades de queso en todo el mundo. Durante las inmersiones repetidas, la grasa, las partículas de cuajada y los microorganismos del queso, más la acumulación de proteínas y otros componentes, se acumulan en un entorno rico en nutrientes para los microorganismos resistentes a la sal. Así, la salmuera reutilizada puede convertirse en un reservorio de microorganismos no deseados, como las bacterias que producen gases o pigmentos, la levadura y el moho, o los patógenos resistentes a la sal, que contaminan el queso y afectan su calidad. Un buen control de la salmuera y su operación es esencial para garantizar una producción diaria consistente. La eliminación de la salmuera también atrae cada vez más atención. Los costos elevados de eliminación o las limitaciones de volumen en áreas específicas impulsan la demanda de una mayor utilización de la salmuera, a fin de generar ahorros de costos operativos y minimizar la huella medioambiental de la planta.
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Destilerías mejoran la calidad y reducen los costos operativos con la tecnología SUPRApak™

La filtración de bebidas alcohólicas puede ser una tarea difícil. Es fundamental eliminar los contaminantes que pueden causar turbidez y conservar los componentes que mejoran la calidad del producto. Las placas filtrantes son el método tradicional para lograr este delicado equilibrio. Las placas están compuestas de una exclusiva matriz de materiales que proporcionan una excelente combinación de adsorción y filtración de profundidad, por lo que son una solución ideal para la reducción de la turbidez y la remoción de la opacidad en las bebidas alcohólicas. Las placas filtrantes están disponibles en múltiples grados, para cubrir una amplia gama de aplicaciones, desde la filtración de concentrados hasta la reducción de la turbidez fría en las bebidas alcohólicas de colores oscuros y la remoción de partículas en las bebidas destiladas de colores claros. Además, muchas unidades de filtro con placas y marcos tienen la flexibilidad para añadir o quitar placas según el tamaño del lote, la velocidad de flujo o el producto específico que se debe filtrar.
La filtración de bebidas alcohólicas puede ser una tarea difícil. Es fundamental eliminar los contaminantes que pueden causar turbidez y conservar los componentes que mejoran la calidad del producto. Las placas filtrantes son el método tradicional para lograr este delicado equilibrio. Las placas están compuestas de una exclusiva matriz de materiales que proporcionan una excelente combinación de adsorción y filtración de profundidad, por lo que son una solución ideal para la reducción de la turbidez y la remoción de la opacidad en las bebidas alcohólicas. Las placas filtrantes están disponibles en múltiples grados, para cubrir una amplia gama de aplicaciones, desde la filtración de concentrados hasta la reducción de la turbidez fría en las bebidas alcohólicas de colores oscuros y la remoción de partículas en las bebidas destiladas de colores claros. Además, muchas unidades de filtro con placas y marcos tienen la flexibilidad para añadir o quitar placas según el tamaño del lote, la velocidad de flujo o el producto específico que se debe filtrar.
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Sistemas de clarificación del caldo de fermentación para la fabricación de alimentos y forrajes

Los productores de ingredientes para alimentos y forraje a granel, como aminoácidos, ácidos orgánicos y vitaminas, usan la fermentación como base de su producción. Los procesos industriales biotecnológicos modernos de la actualidad usan cultivos celulares microbianos cuidadosamente seleccionados y purificados, a fin de producir una variedad cada vez mayor de ingredientes y aumentar la productividad. Durante la fermentación, los microorganismos se multiplican en biorreactores industriales, utilizando una fuente de carbohidratos como energía. El crecimiento microbiano progresa en condiciones muy controladas de aireación, velocidad de agitación, temperatura, pH y otros parámetros. La fermentación puede durar de un par de horas a varios días. Los productos finales metabólicos producidos por los microorganismos son la base de muchos ingredientes que usamos en la actualidad.
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Con el sistema Oenoflow™ HS, el productor de sidra maximiza las ganancias y aumenta la capacidad productiva.

La filtración es una operación clave en la producción moderna de sidra para poder brindar un producto que permanezca estable y brillante en anaqueles. Tradicionalmente, la clarificación de sidra se ha llevado a cabo con tecnología basada en placas o tierra de diatomeas. No obstante, con una mayor rentabilidad, operación más sencilla y volúmenes más bajos de desperdicio, los sistemas de filtración de flujo tangencial como el sistema Oenoflow XL de Pall se han hecho más populares en el transcurso de la última década.
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Filtración de TAB mejora en gran medida la calidad y el rendimiento del té listo para beber

El té listo para beber, los jugos y las bebidas de frutas, las bebidas carbonatadas, entre otras, están sujetas a alteraciones debido a la presencia de TAB (esporas bacterianas acidofílicas) resistentes al calor. Las esporas termoacidofílicas pueden originarse debido a la exposición a la materia prima agrícola, como en la producción de jugo de frutas, o debido a la contaminación en los ingredientes de la bebida, como los edulcorantes, el jugo o té concentrados, o los saborizantes, las esencias y los colorantes de los extractos naturales.
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La experiencia de filtración de sedimentos por flujo tangencial ofrece eficiencia y economía en Yalumba

La recuperación de vino de los sedimentos representa una de las formas de filtración más complicadas que enfrentan las bodegas. La alta concentración y variabilidad de los sólidos en suspensión limita las tecnologías de filtración adecuadas, al tiempo que las regulaciones medioambientales estrictas y los programas de sostenibilidad incrementan la presión para reducir los volúmenes de desperdicio. Tradicionalmente, la filtración de borras se realiza con sistemas basados en filtros auxiliares como el tambor de vacío rotatorio (RVD) o los filtros de prensa de cámara. Aunque estos sistemas suelen tener una buena recuperación volumétrica del vino a partir de los sólidos, tienen algunas desventajas inherentes que pueden afectar la calidad del vino. El diseño abierto permite la entrada de oxígeno y con frecuencia es necesario volver a procesar el vino recuperado. Por lo general, el vino pierde valor y se usa en mezclas, en lugar de volver a agregarlo al lote original.
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