Ханчжоуская технологическая группа Нучжуо, ООО

Крафтовые пивоварни используют CO2 в удивительно большом количестве применений в процессе пивоварения, упаковки и подачи: перекачка пива или другого продукта из танка в танк, карбонизация продукта, очистка кислорода перед упаковкой, упаковка пива в процессе, предварительная промывка брикетных танков после очистки и дезинфекции, розлив разливного пива в ресторанах и барах. И это только начало.
«Мы используем CO2 на всей пивоварне и в баре», — 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 CO2 коммерческого качества, необходимого для работы (о всех 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 отразилось в основном на ограниченном распределении».
Чтобы компенсировать недостаток CO2, Dorchester Brewing в некоторых случаях использует азот вместо CO2.
«Нам удалось перевести многие операции на азот», — продолжил Маккенна. «Среди самых важных — очистка банок и покрытие газом во время розлива и укупорки. Это, безусловно, самое значительное нововведение для нас, поскольку эти процессы требуют большого количества CO2. Долгое время у нас была специальная нитроустановка. Мы используем специальный азотный генератор для производства всего азота для бара — для отдельной нитроустановки и нашего пивного купажа».
N2 — самый экономичный инертный газ в производстве, который можно использовать в подвалах крафтовых пивоварен, магазинах по продаже бутылок и барах. N2 дешевле CO2 для напитков и зачастую более доступен, в зависимости от его доступности в вашем регионе.
N2 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 по принципу удаления молекул кислорода из воздуха.
Азот — самый распространённый элемент в атмосфере Земли (78%), остальное — кислород и следовые количества газов. Кроме того, он делает её более экологичной, поскольку сокращает выбросы CO2.
В пивоварении и упаковке N2 может использоваться для защиты пива от кислорода. При правильном использовании (большинство людей смешивают CO2 с N2 при работе с газированным пивом) N2 может использоваться для очистки резервуаров, перекачки пива из резервуара в резервуар, создания давления в кегах перед хранением и аэрации под крышками. Этот компонент улучшает вкус и ощущение во рту. В барах нитро используется в водопроводных системах для приготовления нитропивной воды, а также в системах высокого давления/дальнего действия, где азот смешивается с определённым процентом CO2 для предотвращения пенообразования пива на разливе. N2 может даже использоваться в качестве отходящего газа для дегазации воды, если это часть вашего технологического процесса.
Как мы уже упоминали в нашей предыдущей статье о дефиците CO2, азот не является точной заменой CO2 во всех пивоваренных процессах. Эти газы ведут себя по-разному. У них разная молекулярная масса и плотность.
Например, CO2 лучше растворяется в жидкостях, чем N2. Именно поэтому азот образует более мелкие пузырьки и придает пиву иной вкус. Именно поэтому пивовары используют капли жидкого азота вместо газообразного для нитрации пива. Углекислый газ также добавляет лёгкую горечь или кислинку, чего не делает азот, что, как говорят, может изменить вкусовой профиль. Переход на азот не решит всех проблем с углекислым газом.
«Потенциал есть, — говорит Чак Скепек, директор программ технического пивоварения в Институте пивоварения, — но азот — не панацея и не быстрое решение. CO2 и азот ведут себя совершенно по-разному. В резервуаре с воздухом будет смешано больше азота, чем при удалении CO2. Поэтому потребуется больше азота. Я слышу это снова и снова.
Один мой знакомый пивовар поступил очень умно и начал заменять углекислый газ азотом, и в их пиве стало гораздо больше кислорода. Теперь они используют смесь азота и углекислого газа, и им повезло больше. А не просто: «Эй, мы собираемся использовать азот для решения всех наших проблем». Приятно видеть больше информации об этом в литературе, мы видим, что всё больше людей действительно проводят исследования и, знаете ли, разрабатывают лучшие практики для этой замены.
Подача этих газов будет отличаться из-за их разной плотности, что может привести к некоторым изменениям в технологии или хранении. Джейсон Перкинс, главный пивовар Allagash Brewing Co., расскажет о модернизации своей линии розлива и газового коллектора для использования CO2 для наполнения чаш под давлением и N2 для герметизации и гашения пузырьков. Условия хранения могут различаться.
«Разница, безусловно, есть, 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, установлены на роликах и хранятся в морозильной камере. Мы вывели это на новый уровень. Мы перешли с углекислого газа на азот, но, опять же, мы очень тщательно подходим к тому, как сделать переход эффективным и ответственным, чтобы обеспечить наивысшее качество пива на каждом этапе. Важно то, что в некоторых случаях это была очень простая замена, в то время как в других случаях потребовались значительные улучшения в материалах, инфраструктуре, производстве и т. д.».
Согласно этой превосходной статье от 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 при переменном давлении: метод адсорбции при переменном давлении (PSA) основан на использовании углеродных молекулярных сит для разделения молекул. Поры сита имеют тот же размер, что и молекулы кислорода, что позволяет им улавливать эти молекулы и пропускать более крупные молекулы азота. Затем генератор высвобождает кислород через другую камеру. В результате этого процесса чистота азота может достигать 99,999%.
Мембранное получение азота. Мембранное получение азота происходит путём разделения молекул с помощью полимерных волокон. Эти волокна полые, с поверхностными порами, достаточно малыми для прохождения кислорода, но слишком малыми для удаления молекул азота из газового потока. Генераторы, использующие этот метод, могут производить азот чистотой до 99,5%.
Генератор азота PSA производит сверхчистый азот в больших объёмах и с высокой производительностью — самую чистую форму азота, необходимую многим пивоварням. Сверхчистота означает 99,9995–99%. Мембранные генераторы азота идеально подходят для небольших пивоварен, которым требуется альтернативный вариант с малым объёмом и низкой производительностью, где приемлемой является чистота 99–99,9%.
Генератор азота Atlas Copco, созданный с использованием новейших технологий, представляет собой компактный промышленный воздушный компрессор со специальной диафрагмой, которая отделяет азот от потока сжатого воздуха. Крафтовые пивоварни — важная целевая аудитория Atlas Copo. Согласно официальному документу Atlas Copco, пивовары обычно платят от 0,10 до 0,15 доллара за кубический фут за производство азота на месте. Как это соотносится с вашими расходами на выбросы CO2?
«Мы предлагаем шесть стандартных пакетов, охватывающих 80% всех пивоваренных заводов – от нескольких тысяч до сотен тысяч баррелей в год», – говорит Питер Аскини, менеджер по развитию бизнеса в сфере промышленных газов компании Atlas Copco. «Пивоваренный завод может увеличить мощность своих азотных генераторов, чтобы обеспечить рост производства при сохранении эффективности. Кроме того, модульная конструкция позволяет добавить второй генератор при значительном расширении производства».
«Использование азота не предполагает полной замены CO2, — объясняет Асквини, — но мы считаем, что виноделы могут сократить его потребление примерно на 70%. Главная движущая сила — 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 скажется на прибыли. Если вы не купите его раньше, чем он появится, не покупайте его. Вот наши простые правила. Спрос на CO2 стремительно растёт для производства таких продуктов, как сухой лёд, который использует большое количество CO2 и необходим для транспортировки вакцин. Пивоварни в США выражают обеспокоенность уровнем поставок и задаются вопросом, смогут ли они удержать уровень цен в соответствии с потребностями пивоваренных заводов.
Как уже упоминалось, чистота азота будет иметь первостепенное значение для крафтовых пивоварен. Как и CO2, азот будет взаимодействовать с пивом или суслом, перенося примеси. Именно поэтому многие генераторы азота для пищевой промышленности и производства напитков рекламируются как безмасляные (подробнее о преимуществах безмасляных компрессоров в плане чистоты см. в последнем предложении врезки ниже).
«Поступая к нам CO2, мы проверяем его качество и наличие примесей, что является ещё одним очень важным аспектом работы с надёжным поставщиком», — сказал Маккенна. «С азотом всё немного иначе, поэтому мы всё ещё покупаем чистый жидкий азот. Ещё один вопрос, который мы рассматриваем, — это поиск и оценка стоимости внутреннего генератора азота, опять же, с акцентом на азот, который он производит, с технологией Purity, ограничивающей поглощение кислорода. Мы рассматриваем это как потенциальную инвестицию, поэтому единственными процессами на пивоварне, которые полностью зависят от CO2, будут карбонизация пива и обслуживание водопроводной воды.
Но следует помнить об одном действительно важном моменте — опять же, о котором, возможно, не стоит забывать, но который критически важен для поддержания качества пива, — что любой генератор азота должен производить азот с точностью до второго знака после запятой [т.е. чистотой 99,99%, 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».
При использовании азота пивоварам требуется большой объём данных и контроль качества. Например, если пивовар использует N2 для перемещения пива между ёмкостями, необходимо контролировать стабильность CO2 в ёмкости и в бутылке или резервуаре на протяжении всего процесса. В некоторых случаях чистый N2 может быть неэффективен (например, при розливе в контейнеры), поскольку он 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 неё.
Совет от N2 Pro: Давайте поговорим об обслуживании. Генераторы азота действительно максимально приближены к принципу «установил и забыл», но некоторые расходные материалы, например, фильтры, требуют замены с некоторой периодичностью. Как правило, это обслуживание требуется примерно каждые 4000 часов. Те же специалисты, которые обслуживают ваш воздушный компрессор, займутся и вашим генератором. Большинство генераторов оснащены простым контроллером, похожим на ваш iPhone, и предлагают полный набор функций удалённого мониторинга через приложение.
Продувка резервуара отличается от продувки азотом по ряду причин. N2 хорошо смешивается с воздухом, поэтому не взаимодействует с O2, как CO2. N2 также легче воздуха, поэтому он заполняет резервуар сверху вниз, в то время как CO2 заполняет его снизу вверх. Для продувки резервуара требуется больше N2, чем CO2, и зачастую требуется больше дробеструйной обработки. Вы всё ещё экономите деньги?
Новый промышленный газ также вызывает новые проблемы безопасности. Пивоваренным заводам обязательно следует установить датчики O2, чтобы сотрудники могли визуально контролировать качество воздуха в помещении — точно так же, как сейчас в холодильниках хранятся сосуды Дьюара с N2.
Но рентабельность может легко перевесить затраты на установки по рекуперации CO2. В этом вебинаре Дион Куинн из Foth Production Solutions (инжиниринговой компании) утверждает, что производство N2 обходится от 8 до 20 долларов за тонну, тогда как улавливание CO2 с помощью установок по рекуперации стоит от 50 до 200 долларов за тонну.
Преимущества азотных генераторов включают в себя устранение или, по крайней мере, снижение зависимости от контрактов и поставок CO2 и азота. Это экономит складские площади, поскольку пивоварни могут производить и хранить столько, сколько им необходимо, устраняя необходимость в хранении и транспортировке баллонов с азотом. Как и в случае с CO2, доставку и обработку азота оплачивает заказчик. С азотными генераторами эта проблема исчезает.
Генераторы азота часто легко интегрируются в пивоварню. Небольшие генераторы азота можно установить на стене, чтобы они не занимали места на полу и работали бесшумно. Эти генераторы хорошо переносят перепады температуры окружающей среды и очень устойчивы к температурным колебаниям. Их можно устанавливать на открытом воздухе, но не рекомендуется использовать в экстремально высоких и низких климатических условиях.
Существует множество производителей азотных генераторов, включая Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb и Holtec Gas Systems. По словам Асквини, небольшой азотный генератор может стоить около 800 долларов в месяц при пятилетней программе аренды с правом выкупа.
«В конечном счёте, если вам подходит азот, у вас есть выбор из множества поставщиков и технологий», — сказал Асквини. «Найдите подходящий вариант и убедитесь, что вы хорошо понимаете общую стоимость владения (compliance cost), а также сравните расходы на электроэнергию и обслуживание разных устройств. Вы часто обнаружите, что покупка самого дешёвого варианта не подходит для вашей работы».
Системы генерации азота используют воздушный компрессор, и у большинства крафтовых пивоварен уже есть такой, что очень удобно.
Какие воздушные компрессоры используются в крафтовых пивоварнях? Прокачивают жидкость по трубам и резервуарам. Энергия для пневмотранспорта и управления. Аэрация сусла, дрожжей или воды. Регулирующий клапан. Продувочный газ для вытеснения грязи из резервуаров во время очистки и для облегчения очистки отверстий.
Во многих пивоваренных заводах требуется использование исключительно безмасляных воздушных компрессоров. При контакте с пивом масло убивает дрожжи и сплющивает пену, что портит напиток и делает его непригодным к употреблению.
Это также риск для безопасности. Поскольку пищевая промышленность и производство напитков очень чувствительны, в ней действуют строгие стандарты качества и чистоты, и это справедливо. Пример: безмасляные воздушные компрессоры Sullair серии SRL мощностью от 10 до 15 л.с. (от 7,5 до 11 кВт) отлично подходят для крафтовых пивоварен. Пивоварни ценят бесшумность таких машин. Серия SRL обеспечивает низкий уровень шума до 48 дБА, что делает компрессоры пригодными для использования в помещениях без необходимости использования отдельного звукоизолированного помещения.
Когда чистота воздуха критически важна, например, на пивоваренных заводах и крафтовых пивоварнях, безмасляный воздух просто необходим. Частицы масла в сжатом воздухе могут загрязнять последующие технологические процессы и продукцию. 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 напрямую контактирует с исходным сырьем. Даже там, где нет прямого контакта ингредиентов с воздухом, например, на упаковочных линиях, безмасляный компрессор помогает поддерживать чистоту конечного продукта, обеспечивая спокойствие.