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From Filter Presses Over Centrifuges to Cross Flow and Vibrating Membrane Filtration: A Review of Recovery of Beer from Surplus Yeast

MBAA TQ vol. 38, Number 2, 2001, Pages 115-121  |  VIEW ARTICLE

Niels Lauritis Hansen. Carlsberg Brewery, Copenhagen, Denmark. Paper presented at the World Brewing Congress 2000, Orlando, Florida, USA.

Abstract
Surplus yeast can be considered to be the major beer extract loss during the brewing process. Approx. 3% of the total production volume can be harvested as surplus yeast after the fermentation and maturation process. Various processes have been introduced to minimise this beer extract loss, especially in countries where the excise duty is based on the wort volume. In the 60's, 70's and 80's filter presses were introduced to recover and recycle as much beer as possible. The yeast DM-% could be increased from say an average of 10% to above 30% resulting in extract yields of approx. 80%, but in general the recovered beer quality was considered to be inferior. Traditional disc centrifuges were also used, but the extract recovery rate was lower corresponding to a %-DM content of say 18%. In the mid-80's high solids centrifuges were introduced giving a resulting %-DM of 25%. The recovered beer quality was considered questionable for blending in the filter room. At the same time, cross flow membrane filtration technology was introduced. The extract recovery rate was about 65%, and the recovered beer quality was comparable to normal beer, but the energy costs for the necessary high cross flow recirculation was in the mid 80's considered to be prohibitive. In the 90's, the cross flow technique has been optimised, and the costs of the ceramic membranes have been reduced. In the late 90's the vibrating membrane technology was introduced. The recovered beer quality was comparable to the existing cross-flow techniques as well as the extract yield, but the energy consumption was in order of 10 times smaller. This offered the opportunity to introduce the diafiltration principle to give extract yields comparable to filter presses, but with a beer quality comparable to normal beer. Examples from full scale plants of the above mentioned types within the Carlsberg Group will be presented.
Keywords: beer recovery, surplus yeast, extract loss, filter presses, centrifuges, cross flow filters, vibrating membrane  

Síntesis
El excedente de levadura puede ser considerado como la mayor pérdida de los extractos de la cerveza durante el proceso de la elaboración de la cerveza. Aproximadamente el 3% del volumen total de producción puede ser recolectado como excedente de levadura después de los procesos de fermentación y maduración. Se han introducido varios procesos para mantener al mínimo esta pérdida de extracto de cerveza, especialmente en países donde el deber de corte esta basado en el volumen de mosto. En los 60's, 70's y 80's fueron introducidas las prensas de filtros para recuperar y reciclar cuanta cerveza fuera posible. El DM-% pudo incrementarse digamos de un promedio de 10% a por arriba de un 30%, lo que resultó en rendimientos de extracto de aproximadamente 80%, pero por lo general la calidad de la cerveza recuperada se consideraba inferior. Las centrifugadoras de disco tradicionales también fueron usadas, pero el grado de recuperación del extracto fue mas bajo correspondiendo a un contenido de %-DM de digamos un 18%. A mediados de los 80's las centrifugadoras de altos sólidos fueron introducidas resultando en un %-DM de 25%. La calidad de la cerveza recuperada fue considerada como dudosa para mezclarse en el cuarto de filtrado. Al mismo tiempo se introdujo la tecnología de filtración de flujo a través de membranas. El grado de recuperación del extracto fue de cerca de 65% y la calidad de la cerveza recuperada era comparable con la de la cerveza normal, pero los costos de energía necesarios para el alta recirculación del flujo a través de membranas, en los 80's, eran considerados prohibitivos. En los 90's la técnica de flujo a través de membranas había sido mejorada y los costos de las membranas cerámicas habían sido reducidos. En los 90's se introdujo la tecnología de las membranas vibradoras. La calidad de la cerveza recuperada era comparable a las provenientes de las tecnologías de flujo a través de membranas ya existentes, así como el rendimiento del extracto, sin embargo el consumo de energía era aproximadamente 10 veces menor. Esto ofreció la oportunidad de introducir el principio de diafiltración para dar rendimientos de extracto comparables a los de prensas de filtro, pero con una calidad de cerveza comparable a la de la cerveza normal. Se presentarán ejemplos de los tipos anteriormente mencionados de plantas de gran escala dentro del Grupo Carlsberg.

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