HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Крафтовые пивоварни используют CO2 в удивительно большом количестве применений в процессе пивоварения, розлива и подачи пива: переливание пива или другого продукта из резервуара в резервуар, карбонизация продукта, очистка кислорода перед розливом, розлив пива в процессе производства, предварительная промывка бродильных емкостей после очистки и дезинфекции, розлив разливного пива в бутылки в ресторане или баре. И это только начало.
«Мы используем CO2 на всей территории пивоварни и бара», — говорит Макс МакКенна, старший менеджер по маркетингу бостонской компании Dorchester Brewing Co. «Мы подаем пиво на каждом этапе процесса».
Как и многие крафтовые пивоварни, Dorchester Brewing сталкивается с нехваткой углекислого газа промышленного качества, необходимого для ее работы (подробнее о причинах этой нехватки читайте здесь).
«Благодаря нашим контрактам, наши нынешние поставщики CO2 не повысили цены, несмотря на рост цен в других сегментах рынка», — сказал МакКенна. «Пока что это повлияло в основном на ограниченный круг дистрибьюторов».
Чтобы компенсировать недостаток CO2, пивоварня Dorchester Brewing в некоторых случаях использует азот вместо CO2.
«Нам удалось перевести многие операции на использование азота», — продолжил МакКенна. «Одними из наиболее важных были очистка банок и защита газа во время процесса розлива и герметизации. Это, безусловно, самое значительное нововведение для нас, поскольку эти процессы требуют большого количества CO2. Долгое время у нас был специальный азотный завод. Мы используем специальный генератор азота для производства всего азота для бара — для выделенной линии азотирования и для нашей пивной смеси».
Азот (N2) — самый экономичный в производстве инертный газ, который можно использовать в подвалах крафтовых пивоварен, магазинах разливного пива и барах. N2 дешевле углекислого газа для напитков и часто более доступен, в зависимости от наличия в вашем регионе.
Азот можно приобрести в газообразном виде в баллонах высокого давления или в жидком виде в сосудах Дьюара или больших резервуарах для хранения. Азот также можно производить на месте с помощью генератора азота. Генераторы азота работают, удаляя молекулы кислорода из воздуха.
Азот — самый распространенный элемент (78%) в атмосфере Земли, остальное — кислород и следовые количества газов. Это также делает окружающую среду более экологичной, поскольку приводит к меньшему выбросу CO2.
В пивоварении и розливе азот (N2) можно использовать для предотвращения попадания кислорода в пиво. При правильном использовании (большинство людей смешивают CO2 с N2 при работе с газированным пивом) азот можно использовать для очистки резервуаров, переливания пива из одного резервуара в другой, создания давления в кегах перед хранением, а также для аэрации под крышками. Он улучшает вкус и текстуру пива. В барах азот используется в водопроводных линиях для нитроправлики, а также в системах высокого давления/на больших расстояниях, где азот смешивается с определенным процентом CO2 для предотвращения пенообразования пива в кране. Азот можно даже использовать в качестве испаряющегося газа для дегазации воды, если это является частью вашего процесса.
Как мы уже упоминали в нашей предыдущей статье о дефиците CO2, азот не является точной заменой CO2 во всех процессах пивоварения. Эти газы ведут себя по-разному. Они имеют разную молекулярную массу и разную плотность.
Например, CO2 лучше растворяется в жидкостях, чем N2. Именно поэтому азот образует более мелкие пузырьки и придает пиву другое ощущение во рту. Поэтому пивовары используют капли жидкого азота вместо газообразного для нитрования пива. Углекислый газ также добавляет легкую горечь или кислинку, чего не делает азот, что, как говорят, может изменить вкусовой профиль. Переход на азот не решит всех проблем, связанных с углекислым газом.
«Потенциал есть, — говорит Чак Скепек, директор технических программ пивоварения в Институте пивоваров, — но азот — это не панацея и не быстрое решение. CO2 и азот ведут себя совершенно по-разному. В резервуаре с воздухом смешается больше азота, чем если бы вы удалили CO2. Поэтому потребуется больше азота. Я слышу это снова и снова».
«Один знакомый мне пивовар поступил очень умно и начал заменять углекислый газ азотом, и в его пиве стало гораздо больше кислорода. Теперь они используют смесь азота и углекислого газа, и, к счастью, им немного больше повезло. Не просто: «Эй, мы начнем использовать азот, чтобы решить все наши проблемы». Приятно видеть, что об этом все больше пишут в литературе, мы видим, как все больше людей проводят исследования и разрабатывают лучшие практики для этой замены».
Способы подачи этих газов будут различаться, поскольку они имеют разную плотность, что может привести к некоторым инженерным или логистическим изменениям. Послушайте, как Джейсон Перкинс, главный пивовар компании Allagash Brewing Co., рассказывает о модернизации своей линии розлива и газового коллектора для использования CO2 для наполнения чаш под давлением и N2 в качестве герметика и устройства для разрушения пузырьков. Условия хранения могут отличаться.
«Безусловно, есть некоторые различия, отчасти из-за способа получения азота», — сказал МакКенна. «Мы получаем чистый жидкий азот в сосудах Дьюара, поэтому его хранение сильно отличается от хранения в наших баллонах с CO2: они меньше по размеру, установлены на роликах и хранятся в морозильной камере. Мы вывели процесс на новый уровень: переход от углекислого газа к азоту. Но опять же, мы очень тщательно подходим к тому, как осуществить переход эффективно и ответственно, чтобы гарантировать высочайшее качество пива на каждом этапе. Важно отметить, что в некоторых случаях это была очень простая замена по принципу «подключи и работай», в то время как в других случаях потребовались значительные улучшения в материалах, инфраструктуре, производстве и т. д.»
Согласно этой превосходной статье от компании The Titus Co. (поставщика воздушных компрессоров, осушителей воздуха и услуг по обслуживанию воздушных компрессоров за пределами Пенсильвании), генераторы азота работают одним из двух способов:
Адсорбция с изменением давления: Метод адсорбции с изменением давления (PSA) использует углеродные молекулярные сита для разделения молекул. Сита имеет поры того же размера, что и молекулы кислорода, улавливая эти молекулы по мере их прохождения и пропуская более крупные молекулы азота. Затем генератор выпускает кислород через другую камеру. В результате этого процесса чистота азота может достигать 99,999%.
Получение азота мембранным методом. Метод получения азота мембранным способом основан на разделении молекул с помощью полимерных волокон. Эти волокна полые, с поверхностными порами, достаточно малыми для прохождения кислорода, но слишком малыми для того, чтобы молекулы азота могли удалять кислород из газового потока. Генераторы, использующие этот метод, могут производить азот чистотой до 99,5%.
Генератор азота PSA производит сверхчистый азот в больших объемах и с высокой скоростью потока — самую чистую форму азота, необходимую многим пивоварням. Сверхчистый означает 99,9995–99%. Мембранные генераторы азота идеально подходят для небольших пивоварен, которым требуется альтернатива с малым объемом и низкой скоростью потока, где приемлема чистота от 99% до 99,9%.
Созданный с использованием новейших технологий, генератор азота Atlas Copco представляет собой компактный промышленный воздушный компрессор со специальной диафрагмой, которая отделяет азот от потока сжатого воздуха. Крупнейшей целевой аудиторией для Atlas Copco являются крафтовые пивоварни. Согласно аналитическому отчету Atlas Copco, пивоварни обычно платят от 0,10 до 0,15 доллара за кубический фут за производство азота на месте. Как это соотносится с вашими затратами на CO2?
«Мы предлагаем шесть стандартных пакетов, которые подходят для 80% всех пивоваренных заводов — от нескольких тысяч до сотен тысяч баррелей в год», — говорит Питер Аскини, менеджер по развитию бизнеса в сфере промышленных газов в компании Atlas Copco. «Пивоваренный завод может увеличить мощность своих генераторов азота, чтобы обеспечить рост, сохраняя при этом эффективность. Кроме того, модульная конструкция позволяет добавить второй генератор, если производство пивоварни значительно расширится».
«Использование азота не предназначено для полной замены CO2, — объясняет Аскуини, — но мы считаем, что виноделы могут сократить его потребление примерно на 70%. Главная движущая сила — это устойчивое развитие. Любому виноделу очень легко производить азот самостоятельно. Не используйте больше парниковых газов, что лучше для окружающей среды. Это окупится уже с первого месяца, что напрямую повлияет на прибыль. Если это не проявится до покупки, не покупайте. Вот наши простые правила. Спрос на CO2 стремительно растет для производства таких продуктов, как сухой лед, для производства которого требуется большое количество CO2 и который необходим для транспортировки вакцин. Пивоварни в США выражают обеспокоенность уровнем предложения и задаются вопросом, смогут ли они поддерживать уровень цен на уровне, соответствующем потребностям пивоварен».
Как уже упоминалось ранее, чистота азота будет иметь большое значение для крафтовых пивоваров. Подобно CO2, азот будет взаимодействовать с пивом или суслом и переносить с ним примеси. Именно поэтому многие генераторы азота для пищевой промышленности рекламируются как безмасляные устройства (подробнее о преимуществах безмасляных компрессоров с точки зрения чистоты читайте в последнем предложении боковой панели ниже).
«Когда мы получаем CO2, мы проверяем его качество и наличие загрязнений, что является еще одним очень важным аспектом работы с надежным поставщиком», — сказал МакКенна. «С азотом ситуация несколько иная, поэтому мы по-прежнему покупаем чистый жидкий азот. Еще один момент, который мы рассматриваем, — это поиск и оценка стоимости внутреннего генератора азота — опять же, с акцентом на производимый им азот с использованием технологии Purity для ограничения потребления кислорода. Мы рассматриваем это как потенциальную инвестицию, поэтому единственными процессами на пивоварне, полностью зависящими от CO2, будут карбонизация пива и поддержание чистоты водопроводной воды».
«Но есть один действительно важный момент, который следует помнить — опять же, то, что кажется придирчивым, но имеет решающее значение для поддержания качества пива, — это то, что любой генератор азота должен производить азот с точностью до второго знака после запятой [т.е. 99,99% чистоты], чтобы ограничить поглощение кислорода и риск окисления. Такой уровень точности и чистоты требует больших затрат на генератор азота, но гарантирует качество азота и, следовательно, качество пива».
Пивоварам требуется большой объем данных и контроль качества при использовании азота. Например, если пивовар использует N2 для переливания пива между емкостями, необходимо на протяжении всего процесса контролировать стабильность CO2 в емкости и в самой емкости или бутылке. В некоторых случаях чистый N2 может работать некорректно (например, при розливе в емкости), поскольку чистый N2 удаляет CO2 из раствора. В результате некоторые пивовары используют смесь CO2 и N2 в соотношении 50/50 для заполнения чаши, в то время как другие полностью отказываются от его использования.
Совет от N2 Pro: Давайте поговорим о техническом обслуживании. Азотные генераторы действительно максимально приближены к принципу «установил и забыл», но некоторые расходные материалы, такие как фильтры, требуют периодической замены. Как правило, это обслуживание требуется примерно каждые 4000 часов. Та же команда, которая обслуживает ваш воздушный компрессор, также будет обслуживать и ваш генератор. Большинство генераторов поставляются с простым контроллером, похожим на ваш iPhone, и предлагают возможности удаленного мониторинга через приложение.
Продувка резервуара азотом отличается от продувки азотом по ряду причин. Азот хорошо смешивается с воздухом, поэтому он не взаимодействует с кислородом так, как это делает углекислый газ. Кроме того, азот легче воздуха, поэтому он заполняет резервуар сверху вниз, в то время как углекислый газ заполняет его снизу вверх. Для продувки резервуара требуется больше азота, чем углекислого газа, и часто требуется более тщательная дробеструйная обработка. Вы все еще экономите деньги?
С появлением нового промышленного газа также возникают новые проблемы безопасности. Пивоварне обязательно следует установить датчики кислорода, чтобы сотрудники могли визуально контролировать качество воздуха в помещении – подобно тому, как сейчас в холодильниках хранятся сосуды с азотом.
Однако прибыльность может легко перевесить затраты на установку по улавливанию CO2. В этом вебинаре Дион Куинн из компании Foth Production Solutions (инженерная фирма) заявляет, что себестоимость производства N2 составляет от 8 до 20 долларов за тонну, в то время как улавливание CO2 с помощью установки по улавливанию обходится от 50 до 200 долларов за тонну.
Преимущества генераторов азота включают в себя устранение или, по крайней мере, снижение зависимости от контрактов и поставок CO2 и азота. Это экономит место для хранения, поскольку пивоварни могут производить и хранить столько, сколько им нужно, устраняя необходимость хранения и транспортировки баллонов с азотом. Как и в случае с CO2, транспортировка и обработка азота оплачиваются заказчиком. С генераторами азота эта проблема больше не актуальна.
Генераторы азота часто легко интегрируются в пивоваренную систему. Небольшие генераторы азота можно крепить к стене, чтобы они не занимали место на полу и работали бесшумно. Эти мешки хорошо переносят перепады температуры окружающей среды и очень устойчивы к колебаниям температуры. Могут устанавливаться на открытом воздухе, но не рекомендуются для экстремально высоких и низких температур.
Существует множество производителей генераторов азота, включая Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb и Holtec Gas Systems. По словам Аскуини, небольшой генератор азота может стоить около 800 долларов в месяц по пятилетней программе лизинга с правом выкупа.
«В конечном итоге, если вам нужен азот, у вас есть множество поставщиков и технологий на выбор», — сказал Аскуини. «Найдите тот вариант, который подходит именно вам, и убедитесь, что вы хорошо понимаете общую стоимость владения, а также сравните затраты на электроэнергию и техническое обслуживание различных устройств. Часто вы обнаружите, что покупка самого дешевого варианта не подходит для вашей работы».
В системах генерации азота используется воздушный компрессор, и большинство крафтовых пивоварен уже имеют такой компрессор, что очень удобно.
Какие воздушные компрессоры используются в крафтовых пивоварнях? Они прокачивают жидкость по трубам и резервуарам. Обеспечивают энергию для пневматической транспортировки и управления. Аэрируют сусло, дрожжи или воду. Используются в регулирующих клапанах. Поставляются продувочные газы для удаления осадка из резервуаров во время очистки и для облегчения прочистки отверстий.
Во многих процессах пивоварения требуется использование специальных безмасляных воздушных компрессоров. Если масло попадает в пиво, оно убивает дрожжи и оседает пена, что портит напиток и делает пиво невкусным.
Это также представляет собой угрозу безопасности. Поскольку пищевая промышленность и производство напитков — очень чувствительная отрасль, здесь действуют строгие стандарты качества и чистоты, и это вполне оправдано. Например: безмасляные воздушные компрессоры серии Sullair SRL мощностью от 10 до 15 л.с. (от 7,5 до 11 кВт) хорошо подходят для крафтовых пивоварен. Пивоварни ценят тишину, которую обеспечивают такие машины. Серия SRL обеспечивает низкий уровень шума — до 48 дБА, что делает компрессор пригодным для использования в помещении без отдельной звукоизолирующей комнаты.
Когда чистый воздух имеет решающее значение, например, на пивоварнях и крафтовых пивоварнях, безмасляный воздух необходим. Частицы масла в сжатом воздухе могут загрязнять последующие процессы и производство. Поскольку многие пивоварни производят тысячи баррелей или несколько ящиков пива в год, никто не может позволить себе такой риск. Безмасляные компрессоры особенно подходят для применений, где воздух находится в непосредственном контакте с сырьем. Даже в тех случаях, когда прямого контакта между ингредиентами и воздухом нет, например, на линиях упаковки, безмасляный компрессор помогает поддерживать чистоту конечного продукта, обеспечивая спокойствие и уверенность в его качестве.