HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Browary rzemieślnicze wykorzystują CO2 w zaskakująco wielu zastosowaniach w procesie warzenia, pakowania i serwowania: do transportu piwa lub produktu ze zbiornika do zbiornika, karbonizacji produktu, oczyszczania tlenu przed pakowaniem, pakowania piwa w trakcie procesu, wstępnego płukania zbiorników Brit po czyszczeniu i dezynfekcji, butelkowania piwa lane w restauracji lub barze. To tylko początek.
„Używamy CO2 w całym browarze i barze” – mówi Max McKenna, starszy menedżer ds. marketingu w Dorchester Brewing Co. z siedzibą w Bostonie. Serwujemy piwo – na każdym etapie procesu”.
Podobnie jak wiele browarów rzemieślniczych, Dorchester Brewing zmaga się z niedoborem CO2 o jakości komercyjnej, niezbędnego do działalności (więcej informacji na temat przyczyn tego niedoboru można znaleźć tutaj).
„Dzięki naszym umowom nasi obecni dostawcy CO2 nie podnieśli cen, pomimo wzrostu cen w innych częściach rynku” – powiedział McKenna. „Jak dotąd wpływ ten dotyczył głównie ograniczonej dystrybucji”.
Aby zrekompensować brak CO2, Dorchester Brewing w niektórych przypadkach stosuje azot zamiast CO2.
„Udało nam się przenieść wiele operacji na azot” – kontynuował McKenna. „Do najważniejszych należało czyszczenie puszek i zalewanie ich gazem podczas procesu puszkowania i zamykania. To dla nas zdecydowanie największy krok naprzód, ponieważ procesy te wymagają dużej ilości CO2. Przez długi czas mieliśmy specjalną instalację do produkcji nitro. Używamy specjalnego generatora azotu do produkcji całego azotu dla baru – dla dedykowanej linii nitro i naszej mieszanki piwnej”.
N2 to najbardziej ekonomiczny gaz obojętny w produkcji i może być stosowany w piwnicach browarów rzemieślniczych, sklepach z alkoholem i barach. N2 jest tańszy niż CO2 do napojów i często bardziej dostępny, w zależności od dostępności w Twojej okolicy.
N2 można kupić jako gaz w butlach wysokociśnieniowych lub jako ciecz w naczyniach Dewara lub dużych zbiornikach magazynowych. Azot można również wytwarzać na miejscu za pomocą generatora azotu. Generatory azotu działają poprzez usuwanie cząsteczek tlenu z powietrza.
Azot jest najliczniej występującym pierwiastkiem (78%) w atmosferze ziemskiej, resztę stanowi tlen i gazy śladowe. Dzięki temu atmosfera jest bardziej przyjazna dla środowiska, ponieważ emituje mniej CO2.
W browarnictwie i pakowaniu, N2 może być używany do odizolowania piwa od tlenu. Przy prawidłowym użyciu (większość osób miesza CO2 z N2 podczas pracy z piwem gazowanym) N2 może być używany do czyszczenia tanków, przelewania piwa ze zbiornika do zbiornika, zwiększania ciśnienia w beczkach przed przechowywaniem, a także do napowietrzania pod kapslami. Jest to składnik wpływający na smak i konsystencję piwa. W barach nitro jest stosowane w instalacjach wodociągowych do nitrotropii, a także w zastosowaniach wysokociśnieniowych/na duże odległości, gdzie azot jest mieszany z określoną zawartością CO2, aby zapobiec pienieniu się piwa na kranie. N2 może być nawet używany jako gaz odparowujący do odgazowywania wody, jeśli jest to częścią procesu.
Jak wspomnieliśmy w poprzednim artykule na temat niedoboru CO2, azot nie jest idealnym zamiennikiem CO2 we wszystkich zastosowaniach browarniczych. Gazy te zachowują się inaczej. Mają różną masę cząsteczkową i różną gęstość.
Na przykład CO2 jest bardziej rozpuszczalny w cieczach niż N2. To dlatego azot daje mniejsze bąbelki i inny posmak w piwie. Dlatego browarnicy używają kropli ciekłego azotu zamiast azotu gazowego do azotowania piwa. Dwutlenek węgla dodaje również nutę goryczki lub kwaskowatości, której nie ma azot, co może zmieniać profil smakowy, jak twierdzą niektórzy. Przejście na azot nie rozwiąże wszystkich problemów związanych z dwutlenkiem węgla.
„Potencjał istnieje” – mówi Chuck Skepek, dyrektor programów technicznych warzenia piwa w Brewers Institute – „ale azot nie jest panaceum ani szybkim rozwiązaniem. CO2 i azot zachowują się zupełnie inaczej. W zbiorniku z powietrzem zmiesza się więcej azotu niż po usunięciu CO2. A zatem będzie potrzeba więcej azotu. Słyszę to w kółko.
„Jeden browarnik, którego znam, był naprawdę sprytny i zaczął zastępować dwutlenek węgla azotem, a jego piwo zawierało o wiele więcej tlenu, więc teraz, z odrobiną szczęścia, używają mieszanki azotu i dwutlenku węgla. Nie tylko: „Hej, zaczniemy używać azotu, aby rozwiązać wszystkie nasze problemy”. Miło widzieć o wiele więcej informacji na ten temat w literaturze, coraz więcej osób faktycznie prowadzi badania i, wiesz, opracowuje najlepsze praktyki dotyczące tego zastąpienia.
Dostawa tych gazów będzie się różnić, ponieważ różnią się one gęstością, co może wymagać pewnych zmian technicznych lub w zakresie przechowywania. Posłuchaj Jasona Perkinsa, mistrza piwowarskiego w Allagash Brewing Co., który omawia modernizację swojej linii rozlewniczej i kolektora gazowego, aby wykorzystać CO2 do napełniania mis pod ciśnieniem oraz N2 jako uszczelniacz i środek rozbijający pęcherzyki powietrza. Przechowywanie może się różnić.
„Zdecydowanie istnieją pewne różnice, częściowo ze względu na sposób, w jaki pozyskujemy azot” – powiedział McKenna. „W naczyniach Dewara pozyskujemy czysty ciekły azot, więc jego przechowywanie znacznie różni się od przechowywania w naszych zbiornikach CO2: są one mniejsze, umieszczone na rolkach i przechowywane w zamrażarce. Przeszliśmy na wyższy poziom, przechodząc z dwutlenku węgla na azot, ale ponownie, bardzo dbamy o to, aby przejście było efektywne i odpowiedzialne, aby zapewnić najwyższą jakość piwa na każdym etapie. Co najważniejsze, w niektórych przypadkach była to bardzo prosta wymiana typu plug and play, podczas gdy w innych przypadkach wymagało to znacznych udoskonaleń w zakresie materiałów, infrastruktury, produkcji itp.”.
Według tego znakomitego artykułu z The Titus Co. (dostawcy sprężarek powietrza, osuszaczy powietrza i usług związanych ze sprężarkami powietrza poza Pensylwanią), generatory azotu działają na dwa sposoby:
Adsorpcja zmiennociśnieniowa: Adsorpcja zmiennociśnieniowa (PSA) działa z wykorzystaniem węglowych sit molekularnych do rozdzielania cząsteczek. Sito ma pory o tej samej wielkości co cząsteczki tlenu, zatrzymując je podczas przechodzenia i przepuszczając większe cząsteczki azotu. Generator następnie uwalnia tlen przez kolejną komorę. W rezultacie tego procesu czystość azotu może osiągnąć 99,999%.
Membranowe wytwarzanie azotu. Membranowe wytwarzanie azotu polega na rozdzielaniu cząsteczek za pomocą włókien polimerowych. Włókna te są puste w środku, a ich pory powierzchniowe są na tyle małe, aby umożliwić przepływ tlenu, ale zbyt małe, aby cząsteczki azotu mogły usunąć tlen ze strumienia gazu. Generatory wykorzystujące tę metodę mogą wytwarzać azot o czystości do 99,5%.
Generator azotu PSA wytwarza ultraczysty azot w dużych ilościach i przy wysokim przepływie – najczystszą formę azotu, jakiej potrzebuje wiele browarów. Ultraczysty oznacza 99,9995% do 99%. Membranowe generatory azotu są idealne dla małych browarów, które wymagają alternatywy o małej objętości i niskim przepływie, gdzie akceptowalna jest czystość od 99% do 99,9%.
Generator azotu Atlas Copco, wykorzystujący najnowszą technologię, to kompaktowy przemysłowy kompresor powietrza ze specjalną membraną, która oddziela azot od strumienia sprężonego powietrza. Browary rzemieślnicze stanowią dużą grupę docelową dla Atlas Copco. Według raportu Atlas Copco, browarnicy zazwyczaj płacą od 0,10 do 0,15 dolara za stopę sześcienną za produkcję azotu na miejscu. Jak to się ma do kosztów emisji CO2 w Państwa firmie?
„Oferujemy sześć standardowych pakietów, które obejmują 80% wszystkich browarów – od kilku tysięcy do setek tysięcy baryłek rocznie” – mówi Peter Askini, menedżer ds. rozwoju biznesu w dziale gazów przemysłowych w Atlas Copco. „Browar może zwiększyć wydajność swoich generatorów azotu, aby umożliwić rozwój przy jednoczesnym zachowaniu wydajności. Ponadto modułowa konstrukcja pozwala na dodanie drugiego generatora, jeśli działalność browaru znacznie się rozszerzy”.
„Używanie azotu nie ma na celu całkowitego zastąpienia CO2” – wyjaśnia Asquini – „ale uważamy, że winiarze mogą zmniejszyć swoje zużycie o około 70%. Główną siłą napędową jest zrównoważony rozwój. Każdy winiarz może z łatwością samodzielnie produkować azot. Nie emituj więcej gazów cieplarnianych”. Co jest lepsze dla środowiska. Opłaci się to już od pierwszego miesiąca, co bezpośrednio wpłynie na wynik finansowy. Jeśli nie pojawi się przed zakupem, nie kupuj. Oto nasze proste zasady. Popyt na CO2 gwałtownie rośnie, ponieważ jest potrzebny do produkcji takich produktów, jak suchy lód, który zużywa duże ilości CO2 i jest niezbędny do transportu szczepionek. Browary w USA wyrażają obawy dotyczące poziomu podaży i zastanawiają się, czy uda im się utrzymać poziom cen na poziomie odpowiadającym ich potrzebom”.
Jak wspomniano wcześniej, czystość azotu będzie priorytetem dla browarów rzemieślniczych. Podobnie jak CO2, azot wchodzi w interakcje z piwem lub brzeczką i przenosi zanieczyszczenia. Dlatego wiele generatorów azotu do żywności i napojów jest reklamowanych jako urządzenia bezolejowe (dowiedz się więcej o zaletach sprężarek bezolejowych w zakresie czystości w ostatnim zdaniu na pasku bocznym poniżej).
„Kiedy otrzymujemy CO2, sprawdzamy jego jakość i stopień zanieczyszczenia, co jest kolejnym bardzo ważnym elementem współpracy z dobrym dostawcą” – powiedział McKenna. „Azot jest nieco inny, dlatego nadal kupujemy czysty ciekły azot. Kolejnym aspektem, nad którym pracujemy, jest znalezienie i wycena wewnętrznego generatora azotu – ponownie, koncentrując się na generowanym przez niego azocie, z technologią Purity, aby ograniczyć pobór tlenu. Uważamy to za potencjalną inwestycję, więc jedynymi procesami w browarze całkowicie zależnymi od CO2 będą nasycanie piwa dwutlenkiem węgla i konserwacja wody kranowej.
„Jednak jedna naprawdę ważna rzecz, o której należy pamiętać – ponownie coś, co wydaje się być uciążliwe do przeoczenia, ale ma kluczowe znaczenie dla utrzymania jakości piwa – to fakt, że każdy generator azotu musi wytwarzać azot z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku [tj. o czystości 99,99%], aby ograniczyć pobór tlenu i ryzyko utleniania. Ten poziom dokładności i czystości wymaga wyższych kosztów generatora azotu, ale zapewnia jakość azotu, a tym samym jakość piwa”.
Browarnicy potrzebują dużej ilości danych i kontroli jakości podczas stosowania azotu. Na przykład, jeśli browar używa N2 do transportu piwa między tankami, stabilność CO2 w tanku oraz w butelce musi być monitorowana przez cały proces. W niektórych przypadkach czysty N2 może nie działać prawidłowo (na przykład podczas napełniania pojemników), ponieważ usuwa on CO2 z roztworu. W rezultacie niektórzy browarnicy używają mieszanki CO2 i N2 w proporcjach 50/50 do napełniania czarki, podczas gdy inni całkowicie z niej rezygnują.
Wskazówka N2: Porozmawiajmy o konserwacji. Generatory azotu to tak naprawdę urządzenia „ustaw i zapomnij”, jak to tylko możliwe, ale niektóre materiały eksploatacyjne, takie jak filtry, wymagają regularnej wymiany. Zazwyczaj ten serwis jest wymagany co około 4000 godzin. Ten sam zespół, który zajmuje się sprężarką powietrza, zajmie się również Twoim generatorem. Większość generatorów jest wyposażona w prosty kontroler, podobny do tego w iPhonie, i oferuje pełne możliwości zdalnego monitorowania za pomocą aplikacji.
Przedmuch zbiornika różni się od przedmuchu azotem z kilku powodów. N2 dobrze miesza się z powietrzem, więc nie wchodzi w interakcje z O2 tak jak CO2. N2 jest również lżejszy od powietrza, więc wypełnia zbiornik od góry do dołu, podczas gdy CO2 wypełnia go od dołu do góry. Do przedmuchania zbiornika magazynowego potrzeba więcej N2 niż CO2 i często wymaga to więcej śrutowania. Czy nadal oszczędzasz pieniądze?
Nowe gazy przemysłowe wiążą się również z nowymi problemami bezpieczeństwa. Browar powinien bezwzględnie zainstalować czujniki O2, aby pracownicy mogli monitorować jakość powietrza w pomieszczeniach – tak jak obecnie przechowuje się pojemniki Dewara z N2 w lodówkach.
Jednak rentowność może z łatwością przeważyć nad instalacjami odzysku CO2. W tym webinarium Dion Quinn z Foth Production Solutions (firmy inżynieryjnej) stwierdza, że ​​produkcja N2 kosztuje od 8 do 20 dolarów za tonę, podczas gdy wychwytywanie CO2 za pomocą instalacji odzysku kosztuje od 50 do 200 dolarów za tonę.
Do zalet generatorów azotu należy wyeliminowanie lub przynajmniej ograniczenie zależności od kontraktów i dostaw CO2 i azotu. Oszczędza to przestrzeń magazynową, ponieważ browary mogą produkować i przechowywać tyle, ile potrzebują, eliminując konieczność przechowywania i transportu butli z azotem. Podobnie jak w przypadku CO2, koszty wysyłki i obsługi azotu ponosi klient. Dzięki napowietrzaczom azotu nie stanowi to już problemu.
Generatory azotu często łatwo zintegrować z otoczeniem browaru. Mniejsze generatory azotu można zamontować na ścianie, dzięki czemu nie zajmują miejsca na podłodze i pracują cicho. Worki te dobrze znoszą zmienne temperatury otoczenia i są bardzo odporne na wahania temperatury. Można je instalować na zewnątrz, ale nie zaleca się ich stosowania w ekstremalnie wysokich i niskich temperaturach.
Istnieje wielu producentów generatorów azotu, w tym Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb i Holtec Gas Systems. Mały generator azotu może kosztować około 800 dolarów miesięcznie w ramach pięcioletniego programu dzierżawy z opcją zakupu, powiedział Asquini.
„Ostatecznie, jeśli azot jest dla Ciebie odpowiedni, masz do wyboru wielu dostawców i technologie” – powiedział Asquini. „Znajdź tę, która jest dla Ciebie odpowiednia i upewnij się, że dobrze rozumiesz całkowity koszt posiadania (TCO) oraz porównaj koszty zasilania i konserwacji między urządzeniami. Często okaże się, że zakup najtańszego rozwiązania nie jest odpowiedni dla Twojego zadania”.
Systemy generatorów azotu wykorzystują sprężarkę powietrza, a większość browarów rzemieślniczych już ją posiada, co jest bardzo przydatne.
Jakie sprężarki powietrza są używane w browarach rzemieślniczych? Przetłaczają ciecz przez rury i zbiorniki. Dostarczają energii do transportu pneumatycznego i sterowania. Napowietrzają brzeczkę, drożdże lub wodę. Zawór sterujący. Gaz płuczący do usuwania mułu ze zbiorników podczas czyszczenia i wspomagania czyszczenia otworów.
Wiele zastosowań browarniczych wymaga stosowania specjalnych sprężarek powietrza w 100% bezolejowych. Kontakt oleju z piwem zabija drożdże i spłaszcza pianę, co psuje napój i pogarsza jego smak.
Stanowi to również zagrożenie dla bezpieczeństwa. Ponieważ przemysł spożywczy i napojowy jest bardzo wrażliwy, obowiązują w nim surowe normy jakości i czystości, i słusznie. Przykład: bezolejowe sprężarki powietrza Sullair SRL o mocy od 10 do 15 KM (od 7,5 do 11 kW) doskonale sprawdzają się w browarach rzemieślniczych. Browary cenią sobie cichą pracę tego typu urządzeń. Seria SRL oferuje niski poziom hałasu, sięgający 48 dBA, dzięki czemu sprężarka nadaje się do użytku wewnątrz pomieszczeń bez konieczności wydzielenia dźwiękoszczelnego pomieszczenia.
Gdy czyste powietrze jest kluczowe, na przykład w browarach i browarach rzemieślniczych, powietrze bezolejowe jest niezbędne. Cząsteczki oleju w sprężonym powietrzu mogą zanieczyszczać dalsze procesy i produkcję. Ponieważ wiele browarów produkuje tysiące baryłek lub kilka skrzynek piwa rocznie, nikt nie może sobie pozwolić na takie ryzyko. Sprężarki bezolejowe są szczególnie odpowiednie do zastosowań, w których powietrze ma bezpośredni kontakt z surowcem. Nawet w zastosowaniach, w których nie ma bezpośredniego kontaktu między składnikami a powietrzem, na przykład w liniach pakowania, sprężarka bezolejowa pomaga utrzymać produkt końcowy w czystości, zapewniając spokój ducha.