Крафтавыя бровары выкарыстоўваюць CO2 у дзіўнай колькасці працэсаў варэння, упакоўкі і падачы: перамяшчэнне піва або прадукту з рэзервуара ў рэзервуар, карбанізацыя прадукту, ачыстка кіслароду перад упакоўкай, упакоўка піва ў працэсе, папярэдняя прамыўка брытанскіх рэзервуараў пасля ачысткі і дэзінфекцыі, разліў разліўнога піва ў рэстаране або бары. Гэта толькі пачатак.
«Мы выкарыстоўваем CO2 па ўсёй бровары і ў бары», — кажа Макс Маккена, старшы менеджэр па маркетынгу бостанскай піўной кампаніі Dorchester Brewing Co., якая падае піва — на кожным этапе працэсу.
Як і многія крафтавыя піваварні, Dorchester Brewing сутыкаецца з недахопам CO2 камерцыйнай якасці, неабходнага для працы (пра ўсе прычыны гэтага дэфіцыту чытайце тут).
«Дзякуючы нашым кантрактам нашы цяперашнія пастаўшчыкі CO2 не павысілі свае цэны, нягледзячы на рост цэн у іншых частках рынку», — сказаў Маккена. «Пакуль што ўплыў у асноўным быў на абмежаванае распаўсюджванне».
Каб кампенсаваць недахоп CO2, у некаторых выпадках піваварня Dorchester Brewing выкарыстоўвае азот замест CO2.
«Нам удалося перавесці многія аперацыі на азот», — працягнуў Маккена. «Некаторымі з найважнейшых з іх былі ачыстка слоікаў і пакрыццё газам падчас працэсу разліву і герметызацыі. Гэта, безумоўна, самае вялікае дапаўненне для нас, таму што гэтыя працэсы патрабуюць шмат CO2. Доўгі час у нас была спецыяльная нітраўстаноўка. Мы выкарыстоўваем спецыяльны генератар азоту для вытворчасці ўсяго азоту для бара — для спецыяльнай нітралініі і нашага піва».
N2 — найбольш эканамічны інэртны газ для вытворчасці, які можна выкарыстоўваць у падвалах крафтавых бровараў, крамах з алкаголем і барах. N2 таннейшы за CO2 для напояў і часта больш даступны, у залежнасці ад наяўнасці ў вашым рэгіёне.
N2 можна набыць у выглядзе газу ў балонах высокага ціску або ў выглядзе вадкасці ў дзюаравых ёмістасцях або вялікіх рэзервуарах для захоўвання. Азот таксама можна вырабляць на месцы з дапамогай генератара азоту. Генератары азоту працуюць шляхам выдалення малекул кіслароду з паветра.
Азот — найбольш распаўсюджаны элемент (78%) у атмасферы Зямлі, астатняе — кісларод і мікраэлементы. Гэта таксама робіць атмасферу больш экалагічна чыстай, бо выкідвае менш CO2.
У піваварстве і ўпакоўцы N2 можна выкарыстоўваць для прадухілення траплення кіслароду ў піва. Пры правільным выкарыстанні (большасць людзей змешваюць CO2 з N2 пры працы з газаваным півам) N2 можна выкарыстоўваць для ачысткі рэзервуараў, пералівання піва з рэзервуара ў рэзервуар, стварэння ціску ў кегах перад захоўваннем, а таксама для аэрацыі пад вечкамі. У барах нітра выкарыстоўваецца ў вадаправодах для нітрапіліту, а таксама для прымянення пад высокім ціскам/на вялікія адлегласці, дзе азот змешваецца з пэўным адсоткам CO2, каб прадухіліць пенаўтварэнне піва пры разліве. N2 можна нават выкарыстоўваць у якасці выпарнога газу для дэгазацыі вады, калі гэта частка вашага працэсу.
Як мы ўжо згадвалі ў папярэднім артыкуле пра дэфіцыт CO2, азот не з'яўляецца поўнай заменай CO2 ва ўсіх сферах піваварства. Гэтыя газы паводзяць сябе па-рознаму. Яны маюць розную малекулярную масу і розную шчыльнасць.
Напрыклад, CO2 больш раствараецца ў вадкасцях, чым N2. Вось чаму азот дае меншыя бурбалкі і іншае адчуванне ў роце ў піве. Вось чаму півавары выкарыстоўваюць кроплі вадкага азоту замест газападобнага азоту для нітратнага піва. Вуглякіслы газ таксама дадае нотку горычы або кіслаты, якой няма ў азоту, што можа змяніць смакавы профіль, кажуць людзі. Пераход на азот не вырашыць усіх праблем з вуглякіслым газам.
«Патэнцыял ёсць», — кажа Чак Скепек, дырэктар тэхнічных праграм піваварства ў Інстытуце півавараў, — «але азот — гэта не панацэя і не хуткае рашэнне. CO2 і азот паводзяць сябе зусім па-рознаму. Вы атрымаеце больш азоту, змяшанага з паветрам у баку, чым калі б вы ачысцілі CO2. Таму спатрэбіцца больш азоту. Я чую гэта зноў і зноў».
«Адзін півавар, якога я ведаю, быў вельмі разумны і пачаў замяняць вуглякіслы газ азотам, і ў іх піве было значна больш кіслароду, таму цяпер яны выкарыстоўваюць сумесь азоту і вуглякіслага газу, калі пашанцуе, а не проста: «Гэй, мы збіраемся пачаць выкарыстоўваць азот для вырашэння ўсіх нашых праблем». Прыемна бачыць значна больш пра гэта ў літаратуры, мы пачынаем бачыць, як усё больш людзей сапраўды праводзяць даследаванні і, ведаеце, прыдумляюць найлепшыя практыкі для гэтай замены».
Падача гэтых газаў будзе адрознівацца, бо яны маюць розную шчыльнасць, што можа прывесці да некаторых інжынерных змен або змяненняў у захоўванні. Паслухайце Джэйсана Перкінса, галоўнага півавара Allagash Brewing Co., які абмяркоўвае мадэрнізацыю сваёй лініі разліву і газавага калектара для выкарыстання CO2 для напаўнення чашы пад ціскам і N2 для герметыка і разбуральніка бурбалак. Захоўванне можа адрознівацца.
«Безумоўна, ёсць некаторыя адрозненні, часткова з-за таго, як мы атрымліваем азот», — сказаў Маккена. «Мы атрымліваем чысты вадкі азот у дзьюараў, таму яго захоўванне вельмі адрозніваецца ад нашых балонаў з CO2: яны меншыя, на роліках і захоўваюцца ў маразільнай камеры. Мы выйшлі на новы ўзровень. Мы пераходзім на азот з вуглякіслага газу, але зноў жа, мы вельмі ўважліва ставімся да таго, як эфектыўна і адказна зрабіць пераход, каб піва было на найвышэйшым узроўні на кожным этапе. Ключавым фактарам было тое, што ў некаторых выпадках гэта была вельмі простая замена «падключы і працуй», а ў іншых выпадках гэта патрабавала значных паляпшэнняў у матэрыялах, інфраструктуры, вытворчасці і г.д.».
Згодна з гэтым выдатным артыкулам ад The Titus Co. (пастаўшчыка паветраных кампрэсараў, асушальнікаў паветра і паслуг па абслугоўванні паветраных кампрэсараў за межамі Пенсільваніі), генератары азоту працуюць адным з двух спосабаў:
Адсорбцыя пры пераменным ціску: адсорбцыя пры пераменным ціску (PSA) працуе з выкарыстаннем вугляродных малекулярных сіт для падзелу малекул. Сіта мае поры такога ж памеру, як і малекулы кіслароду, затрымліваючы гэтыя малекулы, калі яны праходзяць праз іх, і прапускаючы больш буйныя малекулы азоту. Затым генератар вызваляе кісларод праз іншую камеру. У выніку гэтага працэсу чысціня азоту можа дасягаць 99,999%.
Мембранная генерацыя азоту. Мембранная генерацыя азоту працуе шляхам падзелу малекул з дапамогай палімерных валокнаў. Гэтыя валокны полыя, з паверхневымі порамі, дастаткова малымі, каб прапускаць кісларод, але занадта малымі, каб малекулы азоту маглі выдаляць кісларод з газавага патоку. Генератары, якія выкарыстоўваюць гэты метад, могуць вырабляць азот чысцінёй да 99,5%.
Генератар азоту PSA вырабляе звышчысты азот у вялікіх аб'ёмах і з высокай хуткасцю патоку — найчысцейшую форму азоту, патрэбную многім піваварным заводам. Звышчысты азначае ад 99,9995% да 99%. Мембранныя генератары азоту ідэальна падыходзяць для невялікіх піваварных заводаў, якім патрабуецца альтэрнатыва з нізкім аб'ёмам і нізкім патокам, дзе прымальная чысціня ад 99% да 99,9%.
Генератар азоту Atlas Copco, які выкарыстоўвае найноўшыя тэхналогіі, — гэта кампактны прамысловы паветраны кампрэсар са спецыяльнай дыяфрагмай, якая аддзяляе азот ад патоку сціснутага паветра. Крафтавыя піваварні — вялікая мэтавая аўдыторыя Atlas Copo. Згодна з публікацыяй Atlas Copco, півавары звычайна плацяць ад 0,10 да 0,15 долара за кубічны фут за вытворчасць азоту на месцы. Як гэта суадносіцца з вашымі выдаткамі на выкіды CO2?
«Мы прапануем шэсць стандартных пакетаў, якія ахопліваюць 80% усіх піваварных заводаў — ад некалькіх тысяч да соцень тысяч барэляў у год», — кажа Пітэр Аскіні, менеджэр па развіцці бізнесу прамысловых газаў у Atlas Copco. «Піваварны завод можа павялічыць магутнасць сваіх генератараў азоту, каб забяспечыць рост, захоўваючы пры гэтым эфектыўнасць. Акрамя таго, модульная канструкцыя дазваляе дадаць другі генератар, калі вытворчасць піваварнага завода значна пашырыцца».
«Выкарыстанне азоту не мае на мэце цалкам замяніць CO2», — тлумачыць Асквіні, — «але мы лічым, што вінаробы могуць скараціць сваё спажыванне прыкладна на 70%. Асноўнай рухаючай сілай з'яўляецца ўстойлівае развіццё. Любому вінаробу вельмі лёгка вырабляць азот самастойна. Не выкарыстоўвайце больш парніковых газаў». што лепш для навакольнага асяроддзя. Гэта акупіцца ўжо з першага месяца, што непасрэдна паўплывае на прыбытак. Калі вы не ўбачыце яго перад пакупкай, не купляйце. Вось нашы простыя правілы. Попыт на CO2 рэзка расце для вытворчасці такіх прадуктаў, як сухі лёд, які выкарыстоўвае вялікую колькасць CO2 і неабходны для транспарціроўкі вакцын. Піваварні ў ЗША выказваюць занепакоенасць узроўнем паставак і задаюцца пытаннем, ці змогуць яны падтрымліваць узровень цэн у адпаведнасці з патрэбамі піваварні».
Як ужо згадвалася раней, чысціня азоту будзе сур'ёзнай праблемай для крафтавых півавараў. Гэтак жа, як і CO2, азот будзе ўзаемадзейнічаць з півам або суслам і пераносіць з сабой прымешкі. Вось чаму многія генератары азоту для харчовых прадуктаў і напояў рэкламуюцца як безмасляныя (даведайцеся пра перавагі чысціні безмасляных кампрэсараў у апошнім сказе на бакавой панэлі ніжэй).
«Калі мы атрымліваем CO2, мы правяраем яго якасць і забруджванне, што з'яўляецца яшчэ адной вельмі важнай часткай супрацоўніцтва з добрым пастаўшчыком», — сказаў Маккена. «З азотам усё крыху інакш, таму мы ўсё яшчэ купляем чысты вадкі азот. Яшчэ адна рэч, якую мы разглядаем, — гэта пошук і вызначэнне кошту ўнутранага генератара азоту — зноў жа, з акцэнтам на азот, які ён вырабляе з дапамогай Purity, каб абмежаваць паглынанне кіслароду. Мы разглядаем гэта як патэнцыйную інвестыцыю, таму адзінымі працэсамі ў піваварні, якія цалкам залежаць ад CO2, будуць карбанізацыя піва і абслугоўванне вадаправоднай вады».
«Але трэба памятаць пра адну вельмі важную рэч — зноў жа, пра якую, здаецца, нядобра ігнараваць, але яна мае вырашальнае значэнне для падтрымання якасці піва, — што любы генератар азоту павінен выпрацоўваць азот з дакладнасцю да другога знака пасля коскі [г.зн. чысцінёй 99,99 %], каб абмежаваць паглынанне кіслароду і рызыку акіслення. Такі ўзровень дакладнасці і чысціні патрабуе большых выдаткаў на генератар азоту, але гарантуе якасць азоту і, такім чынам, якасць піва».
Пры выкарыстанні азоту піваварам патрабуецца шмат дадзеных і кантроль якасці. Напрыклад, калі півавар выкарыстоўвае N2 для перамяшчэння піва паміж рэзервуарамі, стабільнасць CO2 у рэзервуары, а таксама ў рэзервуары або бутэльцы павінна кантралявацца на працягу ўсяго працэсу. У некаторых выпадках чысты N2 можа працаваць няправільна (напрыклад, пры напаўненні кантэйнераў), таму што чысты N2 выдаляе CO2 з раствора. У выніку некаторыя півавары выкарыстоўваюць сумесь CO2 і N2 у прапорцыі 50/50 для напаўнення чашы, а іншыя цалкам пазбягаюць гэтага.
Парада ад N2 Pro: Давайце пагаворым пра тэхнічнае абслугоўванне. Генератары азоту сапраўды працуюць па прынцыпе «ўстанавіў і забыўся», але некаторыя расходныя матэрыялы, такія як фільтры, патрабуюць паўрэгулярнай замены. Звычайна гэта абслугоўванне патрабуецца прыблізна кожныя 4000 гадзін. Тая ж каманда, якая абслугоўвае ваш паветраны кампрэсар, будзе клапаціцца і пра ваш генератар. Большасць генератараў пастаўляюцца з простым кантролерам, падобным да вашага iPhone, і прапануюць поўныя магчымасці дыстанцыйнага маніторынгу праз праграму.
Прачыстка рэзервуара адрозніваецца ад прачысткі азотам па шэрагу прычын. N2 добра змешваецца з паветрам, таму ён не ўзаемадзейнічае з O2, як CO2. N2 таксама лягчэйшы за паветра, таму ён запаўняе рэзервуар зверху ўніз, а CO2 запаўняе яго знізу ўверх. Для прачысткі рэзервуара патрабуецца больш N2, чым CO2, і часта патрабуецца больш дробеструйнай апрацоўкі. Вы ўсё яшчэ эканоміце грошы?
Новы прамысловы газ таксама выклікае новыя праблемы бяспекі. Піваварні абавязкова павінны ўсталяваць датчыкі кіслароду, каб супрацоўнікі маглі візуалізаваць якасць паветра ў памяшканні — гэтак жа, як у нашы дні ў халадзільніках захоўваюцца ёмістасці Дьюара з азотам.
Але прыбытковасць можа лёгка пераўзысці выдаткі на заводы па ўлоўліванні CO2. У гэтым вэбінары Дыён Квін з Foth Production Solutions (інжынернай фірмы) сцвярджае, што вытворчасць N2 каштуе ад 8 да 20 долараў за тону, а ўлоўліванне CO2 з дапамогай завода па ўлоўліванні каштуе ад 50 да 200 долараў за тону.
Перавагі генератараў азоту ўключаюць ліквідацыю або прынамсі зніжэнне залежнасці ад кантрактаў і паставак CO2 і азоту. Гэта дазваляе зэканоміць месца для захоўвання, бо піваварныя заводы могуць вырабляць і захоўваць столькі, колькі ім трэба, што выключае неабходнасць захоўвання і транспарціроўкі азотных балонаў. Як і ў выпадку з CO2, дастаўку і апрацоўку азоту аплачвае кліент. З азотагенератарамі гэта больш не праблема.
Генератары азоту часта лёгка інтэграваць у асяроддзе бровара. Меншыя генератары азоту можна мацаваць на сцяне, каб яны не займалі месца на падлозе і працавалі ціха. Гэтыя мяшкі добра спраўляюцца са зменамі тэмпературы навакольнага асяроддзя і вельмі ўстойлівыя да ваганняў тэмпературы. Можна ўсталёўваць на вуліцы, але не рэкамендуюцца для экстрэмальна высокіх і нізкіх кліматычных умоў.
Існуе мноства вытворцаў генератараў азоту, у тым ліку Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb і Holtec Gas Systems. Па словах Аскінi, невялікі генератар азоту можа каштаваць каля 800 долараў у месяц пры пяцігадовай праграме арэнды з правам выкупу.
«У рэшце рэшт, калі азот вам падыходзіць, у вас ёсць выбар з розных пастаўшчыкоў і тэхналогій», — сказаў Асквіні. «Знайдзіце, які з іх вам падыходзіць, і пераканайцеся, што вы добра разумееце агульны кошт валодання [total cost of ownership], а таксама параўнайце выдаткі на электраэнергію і абслугоўванне розных прылад. Вы часта выяўляеце, што купля самага таннага не падыходзіць для вашай працы».
Сістэмы генерацыі азоту выкарыстоўваюць паветраны кампрэсар, і ў большасці крафтавых піваварняў ён ужо ёсць, што вельмі зручна.
Якія паветраныя кампрэсары выкарыстоўваюцца ў крафтавых піваварнях? Праштурхоўваюць вадкасць праз трубы і рэзервуары. Энергія для пнеўматычнай транспарціроўкі і кіравання. Аэрацыя сусла, дрожджаў або вады. Рэгулявальны клапан. Прадуўны газ для выціскання бруду з рэзервуараў падчас ачысткі і для палягчэння ачысткі адтулін.
У многіх броварных заводах патрабуецца спецыяльнае выкарыстанне 100% безмасляных паветраных кампрэсараў. Калі алей трапляе ў піва, яно забівае дрожджы і размякчае пену, што псуе напой і робіць яго непрыемным.
Гэта таксама рызыка для бяспекі. Паколькі харчовая прамысловасць вельмі адчувальная, існуюць строгія стандарты якасці і чысціні, і гэта справядліва. Прыклад: паветраныя кампрэсары без алею серыі Sullair SRL магутнасцю ад 10 да 15 к. с. (ад 7,5 да 11 кВт) добра падыходзяць для крафтавых піваварняў. Піваварні карыстаюцца цішынёй гэтых тыпаў машын. Серыя SRL прапануе нізкі ўзровень шуму да 48 дБА, што робіць кампрэсар прыдатным для выкарыстання ў памяшканнях без асобнага гукаізаляванага памяшкання.
Калі чысціня паветра мае вырашальнае значэнне, напрыклад, на піваварных заводах і крафтавых піваварнях, паветра без алею мае вырашальнае значэнне. Часцінкі алею ў сціснутым паветры могуць забруджваць наступныя працэсы і вытворчасць. Паколькі многія піваварныя заводы вырабляюць тысячы барэляў або некалькі скрынак піва ў год, ніхто не можа дазволіць сабе такую рызыку. Кампрэсары без алею асабліва падыходзяць для прымянення, дзе паветра знаходзіцца ў непасрэдным кантакце з сыравінай. Нават у прымяненнях, дзе няма непасрэднага кантакту паміж інгрэдыентамі і паветрам, напрыклад, на ўпаковачных лініях, кампрэсар без алею дапамагае падтрымліваць чысты канчатковы прадукт для спакою.
Час публікацыі: 06 студзеня 2023 г.