La filtración es una de las últimas etapas importantes del proceso antes de que la cerveza llegue al depósito de cerveza clara o a la línea de envasado, pero no se trata simplemente de conseguir que la cerveza sea lo más clara posible.
La cerveza recién fermentada puede contener aún levadura, partículas de lúpulo, materia proteica y otros sólidos en suspensión. La cantidad y el tipo de estos materiales varían considerablemente en función del estilo de cerveza, el proceso de fermentación, el tiempo de maduración y la práctica del dry hopping. Por lo tanto, un sistema de filtración debe hacer algo más que eliminar partículas. Debe adaptarse a la cerveza, al programa de producción y al resto de la fábrica de cerveza.
Para una fábrica de cerveza, un sistema convencional de filtración con kieselguhr puede ser la opción más práctica. Otra puede beneficiarse de una clarificación centrífuga antes de la filtración, mientras que una fábrica de cerveza que elabore cervezas especiales seleccionadas puede tener pocos motivos para buscar una claridad brillante. La filtración por membrana, la filtración en profundidad y la filtración por cartucho también tienen su papel cuando el proceso requiere una separación más fina o un control más estricto en las fases posteriores.
Por lo tanto, elegir el sistema de filtración de cerveza adecuado es una decisión relacionada con el diseño del proceso, más que una simple compra de equipamiento.
¿Qué ocurre con la cerveza tras la fermentación?
Los requisitos de clarificación de la cerveza varían a medida que avanza su proceso de maduración en la bodega.
Tras la fermentación, la cerveza dista mucho de ser un líquido completamente transparente. La levadura permanece en suspensión en la cerveza, mientras que las proteínas, los polifenoles, los residuos de lúpulo y otras partículas coloidales pueden contribuir a que se vea turbia. Algunos de estos sólidos se sedimentan de forma natural durante la maduración, pero la cantidad que queda en suspensión puede seguir siendo considerable.
Esto es importante porque un filtro fino funciona de forma mucho más eficiente cuando no está sobrecargado con grandes cantidades de levadura y sólidos. Una elevada carga de sólidos puede aumentar la caída de presión, acortar la duración de los ciclos de filtración y aumentar la cantidad de cerveza retenida en el medio filtrante.
Por este motivo, las fábricas de cerveza suelen considerar la clarificación como una secuencia de pasos, en lugar de una única operación:
Fermentación → Maduración → Clarificación primaria → Filtración fina → Cerveza clara → Envasado
No todas las cervezas requieren todas las etapas. El proceso puede acortarse en el caso de las cervezas naturalmente turbias, mientras que una gran fábrica de cerveza comercial puede recurrir a varias etapas de clarificación y filtración para lograr un rendimiento estable y una calidad constante de la cerveza final.
La Asociación de Cerveceros describe la clarificación de la cerveza como una combinación de métodos de separación y filtración, en la que los sistemas de membrana se utilizan habitualmente para la filtración de pulido o esterilización y suelen ir precedidos de centrifugación o filtración con recubrimiento previo.
Las principales tecnologías de filtración y separación de la cerveza
Aunque las fábricas de cerveza suelen utilizar el término “filtro” para referirse a todos los equipos de clarificación, los distintos sistemas funcionan de maneras muy diferentes.
| Tecnología | Cómo funciona | Funciones habituales |
|---|---|---|
| Centrífuga para cerveza | Separa los sólidos mediante la fuerza centrífuga | Clarificación primaria, separación de la levadura, prefiltración |
| Filtro de kieselguhr | Forma una torta de filtración porosa utilizando tierra de diatomeas | Clarificación convencional de la cerveza |
| Filtro de placas y bastidor | Hace pasar la cerveza a través de las láminas filtrantes | Clarificación y pulido por lotes |
| Filtro de profundidad | Retiene las partículas a lo largo de un medio poroso | Clarificación fina |
| Filtro de cartucho | Utiliza medios filtrantes específicos para una retención controlada de partículas | Pulido y protección posterior |
| Filtro de membrana / de flujo cruzado | Separa la cerveza mediante una membrana selectiva | Filtración fina y reducción microbiana |
| Filtro de mangas | Recoge las partículas gruesas en una bolsa filtrante recambiable | Filtración auxiliar o previa |
Estos sistemas no deben considerarse versiones intercambiables de la misma máquina. Una centrífuga no utiliza ningún medio filtrante, mientras que un sistema de kieselguhr se basa en una torta de filtración. Un sistema de membrana se basa en las características de la membrana y en las condiciones de funcionamiento, en lugar de en el mismo mecanismo de filtración que utilizan los filtros de profundidad convencionales.
Por lo tanto, la cuestión práctica no es “¿qué filtro es el más fino?”, sino “¿qué es lo que hay que eliminar en este proceso y cuándo debe eliminarse?”.”
Centrífuga para cerveza: elimina los sólidos antes de que lleguen al filtro
Una centrífuga de cerveza de discos apilados es, ante todo, una máquina de separación. En lugar de hacer pasar la cerveza a través de un medio filtrante, utiliza la fuerza centrífuga para separar la levadura y los sólidos en suspensión de la fase líquida.
En el interior del tambor giratorio, una pila de discos cónicos crea una amplia superficie efectiva de separación. El campo centrífugo resultante permite que los sólidos en suspensión se separen mucho más rápido de lo que lo harían solo por la fuerza de la gravedad.
En una fábrica de cerveza, una centrífuga puede utilizarse para la clarificación de la cerveza verde, la separación de la levadura, la preclarificación previa a la filtración posterior y determinadas aplicaciones de recuperación de cerveza.
Su función más importante en una cadena de filtración suele ser la de situarse en la fase previa.
Si se consigue eliminar una gran parte de la carga de levadura antes de que la cerveza pase por un filtro fino, el sistema posterior tendrá que retener menos sólidos. Esto puede reducir la carga del filtro y ayudar a mantener un caudal de filtración más estable. Las directrices del sector también describen la centrifugación como una etapa de preclarificación útil para prolongar los ciclos de filtración posteriores y reducir el consumo de coadyuvantes de filtración.
Esto cobra cada vez más importancia a medida que aumenta la producción de las cervecerías. A medida que aumenta el rendimiento, la filtración deja de ser únicamente una cuestión de calidad del producto. El cambio de filtros, el tiempo de limpieza, los consumibles, la recuperación de cerveza y la rotación de los depósitos empiezan a influir en la rentabilidad de la producción.
Por lo tanto, suele ser más adecuado considerar la centrífuga como parte de una estrategia de clarificación más amplia, en lugar de como un sustituto directo de cualquier otra tecnología de filtración.
La filtración con kieselguhr sigue siendo una práctica habitual en las fábricas de cerveza
El kieselguhr, también conocido como tierra de diatomeas o DE, se lleva utilizando en las fábricas de cerveza desde hace décadas y sigue siendo uno de los métodos más consolidados para producir cerveza clarificada.
El principio es sencillo. El aditivo de filtración se deposita sobre los elementos filtrantes para crear una capa porosa. A medida que la cerveza atraviesa dicha capa, la levadura y otras partículas en suspensión quedan retenidas en la capa de filtración.
Un sistema convencional puede incluir mucho más que el propio recipiente del filtro principal. Dependiendo del proceso, la instalación puede incluir un depósito de dosificación o alimentación de kieselguhr, un depósito de mezcla, depósitos tampón delantero y trasero, un filtro de varillas y una trampa o etapa de pulido aguas abajo. Los proyectos de cervecería propios de StartBrewery utilizan este tipo de configuración de filtración integrada.
Uno de los puntos fuertes de la filtración DE es su capacidad para gestionar una carga de sólidos relativamente elevada y, al mismo tiempo, conseguir una cerveza con un aspecto brillante.
La contrapartida es el uso de un coadyuvante de filtración consumible. La fábrica de cerveza debe manipular, dosificar y eliminar el kieselguhr usado, y parte de la cerveza queda retenida en la torta de filtración. Estas no son necesariamente razones para descartar esta tecnología, pero sí son importantes a la hora de comparar diferentes estrategias de filtración.
Para las fábricas de cerveza que ya utilizan tecnología de proceso convencional y cuentan con calendarios de producción predecibles, la filtración con kieselguhr puede seguir siendo un elemento razonable del diseño general de la planta.
Filtros de placas y marcos para la filtración por lotes flexible
Los filtros de placas y marcos funcionan haciendo pasar la cerveza a presión a través de láminas filtrantes instaladas entre una serie de placas.
Son especialmente adecuadas para el procesamiento por lotes, ya que la superficie de filtración y las características de las láminas filtrantes pueden adaptarse a la aplicación requerida. Se pueden seleccionar diferentes calidades de láminas filtrantes en función de si la fábrica de cerveza necesita una clarificación gruesa, una filtración más fina o un pulido final.
Esta flexibilidad puede resultar útil para las cervecerías pequeñas y medianas, especialmente para aquellas que elaboran varios tipos de cerveza con distintos niveles de claridad.
Sin embargo, la intervención del operador es mayor que en los sistemas de filtración altamente automatizados. Las unidades tradicionales de placas y bastidor deben abrirse para instalar o sustituir las láminas filtrantes, por lo que la manipulación de los filtros pasa a formar parte de las tareas rutinarias de producción.
Esto puede resultar perfectamente aceptable para una cervecería más pequeña, en la que la flexibilidad y un menor coste inicial de equipamiento son más importantes que un funcionamiento automatizado continuo.
Filtración en profundidad y por cartucho
Los filtros de profundidad y los filtros de cartucho ocupan un lugar distinto en el proceso respecto a la clarificación primaria de alta resistencia.
La filtración en profundidad utiliza un medio poroso que captura las partículas a lo largo de toda su estructura, en lugar de hacerlo únicamente en una de sus superficies. Se suele emplear cuando la cerveza ya se ha clarificado en gran medida y necesita un pulido adicional.
Los filtros de cartucho ofrecen una retención de partículas más controlada y suelen instalarse en la fase posterior del proceso para proteger los equipos de envasado o para alcanzar un nivel específico de reducción de partículas.
Estos sistemas resultan especialmente útiles cuando la etapa principal de filtración ya ha eliminado la mayor parte de la levadura y las partículas en suspensión. El uso de un filtro muy fino con una cerveza muy turbia suele ser ineficaz. La secuencia de filtración funciona mejor cuando cada etapa se encarga del tipo de sólidos para el que está diseñada.
En la práctica, esto suele significar que una fábrica de cerveza puede utilizar una centrífuga o un sistema convencional de filtración en profundidad para eliminar los sólidos en suspensión, seguido de un filtro más fino para el pulido.
Filtración por membrana y de flujo cruzado
La filtración por membrana ofrece otra alternativa para la clarificación de la cerveza, especialmente para las cervecerías que desean reducir o eliminar el uso de coadyuvantes de filtración.
En la filtración de flujo cruzado, la cerveza se desplaza tangencialmente a través de la membrana, en lugar de ser empujada directamente a través de una capa de filtro estacionaria. Parte del líquido atraviesa la membrana, mientras que el material retenido permanece en el lado de entrada y es arrastrado por el flujo.
En función del tipo de membrana y del diseño del proceso, la filtración por membrana puede utilizarse para la clarificación fina, el pulido y la reducción microbiana. Además, permite llevar a cabo un proceso cerrado con un alto nivel de automatización.
El principal reto técnico es la obstrucción de la membrana.
Si una membrana recibe cerveza que contiene una cantidad excesiva de levadura o material coloidal, la superficie de la membrana puede saturarse rápidamente y el rendimiento de la filtración puede verse afectado. En otras palabras, pasar de la filtración con kieselguhr a la filtración de flujo cruzado no simplifica automáticamente el proceso. La etapa de clarificación previa, la selección de la membrana, las condiciones de funcionamiento y el procedimiento de limpieza in situ (CIP) cobran gran importancia.
Por este motivo, las fábricas de cerveza que estén considerando la filtración por membranas deberían analizar el proceso en su totalidad, en lugar de evaluar el módulo de membranas de forma aislada. Una etapa de clarificación bien diseñada en la fase previa puede tener un efecto significativo en el tiempo de funcionamiento de las membranas y en la eficiencia general del sistema.
Los filtros de mangas tienen una función más limitada
Los filtros de bolsa se incluyen a veces en los sistemas de filtración de las fábricas de cerveza, pero suelen desempeñar una función auxiliar, en lugar de actuar como filtro final principal de la cerveza.
Un filtro de mangas puede resultar útil para eliminar partículas relativamente gruesas o para proteger los equipos situados aguas abajo de sólidos de mayor tamaño. En ese caso, el proceso podría ser el siguiente:
Separación gruesa → Filtro de bolsa → Filtración fina
Lo importante es definir qué es lo que protege el filtro de mangas y qué carga de partículas se espera que gestione. No debe seleccionarse simplemente porque sea barato o fácil de sustituir.
En el caso de la cerveza elaborada que requiera un aspecto estable y brillante, normalmente será necesario aplicar un proceso de clarificación y filtración más específico en las etapas posteriores del proceso.
¿Todas las cervezas necesitan el mismo nivel de filtración?
No. Este es uno de los aspectos que más se pasan por alto a la hora de diseñar una fábrica de cerveza. La filtración debe adaptarse a la cerveza que se desea obtener, en lugar de obligar a todos los productos a tener el mismo aspecto visual.
lager y pilsner
Las cervezas lager y pilsner tradicionales suelen tener un aspecto claro y brillante. La maduración prolongada en frío ya contribuye a la clarificación natural, pero la producción comercial puede requerir aún así una filtración adicional para lograr la estabilidad visual y la reproducibilidad deseadas.
Un proceso convencional puede combinar la clarificación primaria con la filtración con kieselguhr y una etapa de pulido. Las fábricas de cerveza más grandes pueden añadir una clarificación centrífuga para reducir la carga de sólidos antes del filtro principal.
Las IPA y otras cervezas con sabor marcado a lúpulo
Las cervezas con mucho lúpulo pueden presentar un comportamiento diferente, ya que pueden quedar partículas de lúpulo y turbidez relacionada con los polifenoles tras la fermentación y el dry hopping.
La máxima claridad no siempre es el objetivo.
En el caso de algunas IPA y otros estilos modernos en los que predomina el lúpulo, una filtración agresiva puede eliminar más de lo que el cervecero desea. El aroma, la sensación en boca y el aspecto son factores importantes, por lo que es necesario establecer el objetivo de filtración antes de seleccionar el equipo.
Quizá la pregunta correcta sea cuánta turbidez hay que eliminar, en lugar de cómo elaborar una cerveza de un brillo y una claridad excepcionales.
cerveza de trigo y estilos naturalmente turbios
La cerveza de trigo y otros estilos naturalmente turbios pueden presentar un aspecto turbio intencionado.
En estos casos, puede que no sea necesaria una filtración exhaustiva. Una fábrica de cerveza puede optar por aplicar únicamente el grado de separación necesario para controlar los sólidos no deseados o proteger el proceso de embotellado, conservando al mismo tiempo la turbidez deseada en el producto.
Por eso, el sistema de filtración debe diseñarse en función de la gama de productos real de la cervecería, en lugar de basarse en una especificación de filtración universal.
¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de elegir equipos de filtración para una cervecería?
Los equipos de filtración deben seleccionarse teniendo en cuenta los procesos previos y posteriores.
Lo primero que hay que tener en cuenta es la propia cerveza. Una lager transparente, una IPA con lúpulo añadido en seco y una cerveza de trigo naturalmente turbia plantean requisitos de filtración diferentes.
El segundo factor es la carga de sólidos. La concentración de levadura y los sólidos en suspensión influyen directamente en la rapidez con la que se satura un filtro. Por lo tanto, la clarificación previa puede influir en el rendimiento y el coste de funcionamiento de todas las etapas posteriores.
La capacidad de producción es otro factor importante. Un filtro por lotes compacto puede ser una opción totalmente razonable para una cervecería artesanal más pequeña, mientras que una cervecería comercial más grande puede necesitar una clarificación continua, un funcionamiento automatizado del filtro y un mayor rendimiento.
La pérdida de producto también merece atención. Todos los medios de filtración retienen algo de líquido, ya sea cerveza atrapada en una torta de filtración o producto que queda en un elemento filtrante desechable. Para una cervecería que produce grandes volúmenes, unas pérdidas porcentuales relativamente pequeñas pueden convertirse en un problema económico significativo.
Los consumibles son igualmente importantes. El kieselguhr, las láminas filtrantes y los cartuchos generan gastos de funcionamiento recurrentes. Los sistemas de membranas reducen la dependencia de los medios de filtración desechables, pero plantean nuevos requisitos en cuanto a limpieza, supervisión y sustitución de las membranas.
Por último, el sistema de filtración debe adaptarse a la estrategia de CIP y automatización de la fábrica de cerveza. Un filtro que, sobre el papel, ofrezca un buen rendimiento puede seguir planteando problemas operativos si su ciclo de limpieza, su instrumentación o su sistema de transferencia no se ajustan al resto de la bodega.
El diseño del sistema de filtración como parte de la fábrica de cerveza
Una máquina de filtración rara vez funciona por sí sola.
El equipo debe conectarse de forma lógica con los tanques de fermentación, los depósitos de maduración, los tanques de cerveza clara, las bombas, las tuberías sanitarias, los sistemas CIP, el sistema de gestión de CO₂ y la línea de envasado. La capacidad de almacenamiento y de reserva también puede influir en el funcionamiento del sistema de filtración.
Para una pequeña cervecería artesanal, las prioridades en materia de diseño pueden ser un funcionamiento sencillo, una filtración por lotes flexible y una inversión de capital asequible.
En el caso de una fábrica de cerveza comercial de mayor tamaño, el diseño puede hacer mayor hincapié en la clarificación continua, la automatización, la estabilidad del ciclo de filtrado, la recuperación de cerveza, la eficiencia del CIP y la integración con el sistema general de control de la producción.
StartBrewery aborda la filtración en las fábricas de cerveza desde esta perspectiva a nivel de planta. Sus proyectos para fábricas de cerveza incluyen equipos de filtración y clarificación, junto con sistemas de fermentación, almacenamiento de cerveza clara, CIP, refrigeración, servicios auxiliares, automatización y embotellado. Las configuraciones de los proyectos existentes también muestran el uso de centrifugadoras y filtración con kieselguhr en instalaciones cerveceras de mayor tamaño, mientras que los sistemas más pequeños pueden configurarse en torno a un sistema de filtración más compacto.
Un sistema de filtración debe adaptarse a la cervecería, y no al revés.
No existe una única tecnología de filtración que sea ideal para todas las fábricas de cerveza.
La clarificación centrífuga resulta útil cuando es necesario eliminar rápidamente la levadura y los sólidos antes de la filtración posterior. El kieselguhr sigue siendo una solución convencional y práctica para la cerveza clarificada. Los filtros de placas y marcos ofrecen flexibilidad para la producción por lotes, mientras que los filtros de profundidad y de cartucho resultan útiles para el pulido y la filtración posterior controlada. Los sistemas de membranas de flujo cruzado constituyen otra alternativa cuando la cervecería busca un proceso cerrado, altamente automatizado y sin kieselguhr.
La mejor configuración depende del tipo de cerveza, la carga de sólidos, la claridad requerida, el volumen de producción, los requisitos de envasado y la estrategia operativa.
Por ese motivo, StartBrewery no considera la filtración como una simple elección de equipos aislada. La etapa de clarificación, el tipo de filtro, la capacidad tampón, el sistema CIP, la automatización y los requisitos de envasado posteriores deben funcionar conjuntamente como un único proceso cervecero.
A la hora de planificar una nueva fábrica de cerveza o modernizar una línea de filtración ya existente, el punto de partida debe ser la cerveza que se pretenda elaborar y el objetivo de producción que se desee alcanzar. A partir de ahí, se puede seleccionar el equipo en función de esos requisitos.
