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Comparison Between Chilling and Crossflow Membrane Filtration in Beer Clarification

MBAA TQ doi:10.1094/TQ-48-1-0120-01  |  VIEW ARTICLE

Sunny E. Iyuke, Clarence S. Yah, Molefe Mahlabegoane, M. D. Thulo, and Anton Erasmus. School of Chemical and Metallurgical Engineering, Faculty of Engineering and the Built Environment, University of the Witwatersrand, Wits 2050 Johannesburg, South Africa.

Abstract
With the desire to improve the quality of beer acceptable to consumers, two clarification methods were compared: the chilling method and crossflow microfiltration method. The beer samples for this study were produced at the University of Witwatersrand Microbrewery and evaluated according to the European Brewing Convention (EBC) standards. Using the microfiltration technique, it was observed that higher temperatures increase the total flux, head retention value (HRV) and haze. The filtration temperature was conducted at less than 4°C (39°F) to bring the haze level to an acceptable standard. There was a linear correlation between flux and haze, where the higher the flux, the higher the haze. Cleaning of the membrane by backwashing with water effectively opened up the membrane pores. The chilling technique showed that haze decreased significantly from 3.1 to <0.8 to meet the EBC requirements. The mouthfeel, measured by the real degree of fermentation (% RDF), increased slightly with time, while the specific gravity, pH, color and bitterness remained relatively constant because of the exhaustion of the sugars. The findings also showed that membranes may reduces alcohol percentage, haze, HRV and % RDF increases slightly, while chilling on the other hand, increases the alcohol percentage, HRV and % RDF. Chilling decreases haze but not as much as microfiltration. Although there were slight differences, both methods were satisfactory in terms of EBC standards.

Keywords: beer, biotechnology, chilling, clarification, cross-flow microfiltration, microbrewery. 

Síntesis
Se compararon dos métodos de clarificación de cerveza con el objetivo de mejorar la calidad de la cerveza: El método de enfriamiento y el método de microfiltración transversal. Las muestras estudiadas fueron elaboradas en la micro cervecería de la Universidad Witherstand; fueron evaluadas según los estándares de la European Brewing Convention (EBC). Usando la microfiltración se notó que mayores temperaturas aumentan el flujo, la estabilidad de la espuma (EE) y la turbidez. La temperatura de la filtración fue menor de 4ºC (39ºF) para que los valores de turbidez fuesen aceptables. Se encontró una correlación lineal entre el flujo y la turbidez; mientras mayor el flujo, mayor la turbidez. La limpieza de la membrana mediante un flujo contrario efectivamente abrió los poros. La técnica de enfriamiento pudo reducir la turbidez de 3,1 a <0,8, cumpliendo así con la normativa EBC. El grado real de fermentabilidad (% GRF), afectando la sensación bucal, aumentó con el tiempo, mientras que la densidad, el pH, color y amargor se mantuvieron relativamente constantes debido a la reducción de los azucares presentes. También se notó que las membranas pueden reducir el porcentaje de alcohol, la turbidez, el EE y el % GRF. El enfriamiento reduce la turbidez, pero no tanto como la microfiltración. Aunque se notaron pequeñas diferencias, ambos métodos cumplían satisfactoriamente con los estándares de la EBC.

Palabras claves: biotecnología, cerveza, clarificación, enfriamiento, microfiltraciòn transversal, micro cervecería.

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