O texto de hoje é sobre separação de trub quente e Whirpool. Nele são apresentados os principais métodos utilizados, aspectos construtivos dos equipamentos, e descrição do processo.
A separação do tub quente pode ser realizada através do Kühlschiff/Coolship/Bandeja de resfriamento, tina de sedimentação, tina de whirlpool ou através da filtração com Kieselguhr (terra infusória) ou centrifugação.
Os dois primeiros métodos são antigos, e hoje difíceis de serem encontrados em utilização, sendo que o segundo deles, segue o mesmo princípio do primeiro. E entre os que restam, os economicamente mais viáveis são as tinas de whirlpool, principalmente quando associadas as tinas de fervura.
A tina de whirlpool é um equipamento circular, com fundo chato. A relação diâmetro x altura pode ser de 1 – 5:1 , embora os equipamentos mais usais tenham proporção 3:1. O Whirlpool costuma também ser encamisado, para evitar a troca de calor com o ambiente externo.
A tina de Whirlpool pode ser praticamente chato, com um declive de 1-2%, levemente cônico (aprox.. 25°) ou simplesmente simétrico, de modo a não atrapalhar a corrente. Sendo que, no caso deste ultimo, um declive de 2% até uma calha localizada no ponto mais baixo não gera problemas com a formação do cone de trub; após uma boa sedimentação, o trub se forma, de modo que uma distância de 20-40mm entre a linha mais externa do trub e a parede do tanque é notável. Neste equipamento, geralmente, há duas entradas, uma no fundo, para evitar a incorporação de gases; e outra no terço inferior da altura, responsável pela formação da corrente principal. O coletor fica localizado sempre no ponto mais inferior do tanque. Nas tinas de Whirlpool de fundo chato, com inclinação de 2 a 3°, a perda de extrato geralmente é de 1%.
Existem também os tanques whirlpool integrados a tina de fervura. Nesse caso, o fundo deve ser chato, sem a presença de acessórios internos, embora trocadores de calor externos sejam utilizados, assim como equipamentos com trocadores de calor interno.
As tina de fervura com whirlpool integrado oferecem a possibilidade de ferver o mosto com trocador de calor interno ou externo, sendo que o processo de separação do trub quente não é afetado pela presença de trocadores internos. O tempo total do inicio do Whirlpool, ao fim do resfriamento não deve ser superior a 110 minutos, em função do inevitável aumento de cor ( 1-3 EBC). O efeito desse “manutenção a quente” faz com que as substâncias de amargor sofram uma pós-isomerização que chega a 10-25%.
O mosto é bombeado para a tina de whirpool, ou na tina de fervura com whirlpool integrado por uma entrada tangencial, em algo próximo de 1/3 da altura do mosto dentro do tanque, até que uma corrente não turbulenta seja formada. Após 12 a 15 minutos de bombeamento, a velocidade é aferida. O valor esperado para a velocidade é de 3 – 3,5m/s, sendo que a velocidade de abastecimento do tanque não deve ser superior a 5m/s. O tempo normal de repouso varia de 20 a 40 minutos.
O trub deve ser formado por flocos grandes, e sobre os flocos não deve haver nenhuma força de cisalhamento. Portanto, com relação ao processo, o primeiro cuidado que se deve ter é de que o mosto não seja bombeado com velocidade elevada demais, e que não haja cavitação, uma vez que isso resultaria na atuação de forças de cisalhamento. Golpes de aríete também dificultam a sedimentação, já que geram turbulência e “re-suspendem” os flocos.
O conteúdo do tanque de Whirlpool é movido através de um movimento rotacional. Após o abastecimento da tina e abrandamento de demais fatores que afetam o processo, a corrente rotacional é estabilizada.
Em função da força centrifuga atuante, a pressão aumenta de dentro para fora. Com isso, é formada uma forte corrente unidirecional de forma espiral no interior do tanque. Na área de corte transversal o mosto apresenta uma velocidade de ascensão muito baixa. As partículas componentes do trub quente, cuja “velocidade de queda” é maior do que a velocidade rotacional no sentido do fluxo, terminam se depositando no meio da tina.
Em função do principio da continuidade, exerce sobre a superfície do fluido uma corrente radial com sentido para fora (a partir de um eixo central no tanque), e no interior do cone formado no centro do tanque, uma corrente é gerada com sentido para baixo. Sob o efeito dessas correntes é que as partículas componentes do trub são deslocadas para o centro do fundo do tanque.
Em adição a corrente principal, na medida em que sua velocidade decresce, aumenta a importância e das correntes secundárias. Em função do efeito do atrito nas paredes do tanque e no fundo do tanque, a corrente rotacional é freada. Com isso, decresce o coeficiente de pressão e a intensidade com a qual a corrente rotacional desloca a partículas no sentido da corrente. A diminuição desta corrente, faz com que, em ultima análise, pequenas partículas sejam repostas em suspensão. Uma das correntes secundárias que passa a se destacar é o anel de vórtice, ou vórtice toroidal, que é, especialmente prejudicial por gerar pequenos turbilhões, no fundo do tanque, afetando a sedimentação.
Vale destacar que esse método de separação é influenciado pelo anel de vórtice, ou vórtice toroidal, e também pela força de coriolis – logicamente, não quando o mosto está sendo bombeado pela entrada tangencial, mas sim a partir do momento em que a velocidade rotacional do mosto diminui.
O efeito do anel de vórtice obstrui o processo de sedimentação do trub, de modo que os 30 minutos de repouso deixam de ser suficientes. Uma alternativa para reduzir este efeito é a utilização dos anéis de Denk. Basicamente, são anéis concêntricos, a 350-600mm sobre o fundo da tina, entre ½ e 2/3 do diâmetro. Uma vez que a distância entre os aneis é de 100mm, a quantidade de anéis pode ser calculada, assim como o diâmetro deles. Na prática, estes anéis fazem com que a sedimentação aconteça de maneira mais rápida, de modo que de 8 -10 minutos após o abastecimento, o resfriamento possa ser iniciado. Especialmente interessante é o uso desses anéis em tanques de whirlpool mais estreitos.
Em resumo, a fim de evitar a formação destes vórtices, foram desenvolvidos experimentos que culminaram no desenvolvimento dos anéis de Denk. A instalação destes anéis concêntricos, faz com que esta interferência seja eliminada e um fluxo uniforme no sentido do centro do tanque seja gerado, possibilitando, dessa forma, a formação do cone de trub. Se houver anéis instalados, os tempo é reduzido de 30 a 60%, embora o tempo não deva ser inferior a 20 minutos.
No decorrer de um repouso de uns 30 minutos, depois do abastecimento, algumas vezes mais demorado, ou, muito raramente, curto, o mosto já está tão claro, de modo que seu envio para o resfriamento já pode ser realizado. O ideal é que se tenha uma parte de vidro, através do qual possa ser observada a qualidade do mosto. Ideal também é que a trasfega do mosto seja realizada inicialmente a partir do coletor mais alto, a 1m do fundo do tanque, depois a 100mm, e por último por um coletor localizado na periferia do fundo do tanque. Sendo que estas alturas, naturalmente dependem das dimensões do equipamento. O princípio por trás das diferenças de altura dos coletores está, principalmente no arraste de trub.
De modo a não perturbar este sistema de separação, a trasfega deve ser realizada a partir do ponto mais alto. Quando possível, a medida em que for se aproximando do chão, a velocidade da bomba deve ser reduzida, de modo a evitar o arraste de trub para o tanque fermentador. Ainda assim, mesmo o trub quente, seco, compreende algo em torno de 0,3% do volume total trasfegado. A sedimentação do trub pode ser avaliada a partir da utilização do cone Imhoff.
A medida em que o cone de trub começa a emergir do mosto, ele começa a se desintegrar. Se o mosto no interior do cone fluir na mesma velocidade de escoamento do mosto fora do cone, o cone se mantem intacto. Contudo, o cone de trub atua como se fosse uma esponja; se o mosto exterior ao cone fluir numa velocidade superior a velocidade do mosto no interior do cone, o mosto presente nas porção superior a lamina do mosto fora do cone, pressiona a porção mais basal do cone de trub, e fazendo com que ele “desmorone”.
Nesse sentido, uma velocidade de escoamento menor pode ajudar. No entanto, cada processo de separação do trub quente, seja pela configuração do equipamento, seja pelas próprias características da cerveja, como viscosidade, por exemplo, ou características de processo - como a má degradação de proteínas - pode ocorrer de maneira diferenciada.
Fontes:
Livros
Título - Autor - Ano
Abriss der Bierbrauerei - Ludwig Narziss - 2013
Technology Brewing and Malting - Wolfgang Kunze – 1996
Brewing: Science and Practice - D. E. Briggs; P. A. Brookes; R. Steven; C. A. Boulton - 2004
