HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Hantverksbryggerier använder CO2 i ett överraskande antal tillämpningar inom bryggning, förpackning och servering: flytta öl eller produkt från tank till tank, karbonisera en produkt, rena syre före förpackning, paketera öl under processen, förspola brit-tankar efter rengöring och desinficering, buteljera fatöl i en restaurang eller bar. Detta är bara början.
”Vi använder koldioxid i hela bryggeriet och baren”, säger Max McKenna, marknadschef på Boston-baserade Dorchester Brewing Co. Serverar öl – i varje steg av processen.”
Liksom många hantverksbryggerier står Dorchester Brewing inför en brist på den kommersiella koldioxidkvalitet som behövs för att driva verksamheten (läs om alla orsaker till denna brist här).
”På grund av våra kontrakt har våra nuvarande koldioxidleverantörer inte höjt sina priser trots prishöjningar i andra delar av marknaden”, sa McKenna. ”Hittills har effekten främst varit begränsad distribution.”
För att kompensera för bristen på koldioxid använder Dorchester Brewing i vissa fall kväve istället för koldioxid.
”Vi kunde flytta många verksamheter till kväve”, fortsatte McKenna. ”Några av de viktigaste var att rengöra burkarna och täcka över gasen under konserverings- och förseglingsprocessen. Detta är det absolut största tillskottet för oss eftersom dessa processer kräver mycket koldioxid. Under lång tid hade vi en speciell nitroanläggning. Vi använder en speciell kvävegenerator för att producera allt kväve till baren – till en dedikerad nitrolinje och vår ölblandning.”
N2 är den mest ekonomiska inerta gasen att producera och kan användas i källare på hantverksbryggerier, i flaskbutiker och barer. N2 är billigare än CO2 för drycker och ofta mer tillgängligt, beroende på tillgänglighet i ditt område.
N2 kan köpas som gas i högtryckscylindrar eller som vätska i Dewar-tankar eller stora lagringstankar. Kväve kan också produceras på plats med hjälp av en kvävegenerator. Kvävegeneratorer fungerar genom att avlägsna syremolekyler från luften.
Kväve är det vanligaste grundämnet (78 %) i jordens atmosfär, resten är syre och spårgaser. Det gör det också mer miljövänligt eftersom du släpper ut mindre koldioxid.
Vid bryggning och förpackning kan N2 användas för att hålla syre borta från ölet. När det används korrekt (de flesta blandar CO2 med N2 när de arbetar med kolsyrat öl) kan N2 användas för att rengöra tankar, överföra öl från tank till tank, trycksätta fat före lagring, samtidigt som det luftas under korkar. En viktig ingrediens för smak och munkänsla. I barer används nitro i kranvattenledningar för nitro såväl som högtrycks-/långdistansapplikationer där kväve blandas med en viss procent CO2 för att förhindra att ölet skummar på kran. N2 kan till och med användas som kokgas för vattenavgasning om detta är en del av din process.
Som vi nämnde i vår tidigare artikel om CO2-brist är kväve inte en exakt ersättning för CO2 i alla bryggtillämpningar. Dessa gaser beter sig olika. De har olika molekylvikter och olika densiteter.
Till exempel är CO2 mer lösligt i vätskor än N2. Det är därför kväve ger mindre bubblor och en annan munkänsla i öl. Det är därför bryggerier använder flytande kvävedroppar istället för gasformigt kväve för att nitrera öl. Koldioxid ger också en antydan till beska eller surhet som kväve inte gör, vilket kan förändra smakprofilen, säger folk. Att byta till kväve kommer inte att lösa alla koldioxidproblem.
”Det finns potential”, säger Chuck Skepek, chef för tekniska bryggprogram vid Brewers Institute, ”men kväve är inte ett universalmedel eller en snabb lösning. CO2 och kväve beter sig helt olika. Du får mer kväve blandat med luften i tanken än om du rensar ut CO2:n. Så det kommer att krävas mer kväve. Jag hör detta om och om igen.”
”En bryggare jag känner var riktigt smart och började ersätta koldioxid med kväve, och deras öl hade mycket mer syre i sig, så nu använder de en blandning av kväve och koldioxid, med lite mer tur. Inte bara: ”Vi ska börja använda kväve för att lösa alla våra problem. Det är trevligt att se mycket mer om detta i litteraturen, vi börjar se att fler faktiskt forskar, och, du vet, kommer fram till bästa praxis för denna ersättning.”
Leveransen av dessa gaser kommer att vara olika eftersom de har olika densiteter, vilket kan resultera i vissa tekniska eller lagringsförändringar. Hör Jason Perkins, bryggmästare på Allagash Brewing Co., diskutera hur han uppgraderar sin tappningslinje och gasgrenrör för att använda CO2 för trycksatt fyllning av skålar och N2 för tätningsmedel och bubbelbrytare. Lagringen kan variera.
”Det finns definitivt vissa skillnader, delvis på grund av hur vi får kväve”, sa McKenna. ”Vi får rent flytande kväve i dewartankar, så lagringen av det skiljer sig mycket från våra CO2-tankar: de är mindre, på rullar och förvaras i en frys. Vi har tagit det till nästa nivå. koldioxid till kväve, men återigen, vi är mycket noga med hur vi gör övergången effektivt och ansvarsfullt för att se till att ölet är på sin högsta nivå i varje steg på vägen. nyckeln, i vissa fall var det en mycket enkel plug-and-play-ersättning, medan det i andra fall krävde betydande förbättringar av material, infrastruktur, tillverkning etc.”
Enligt denna utmärkta artikel från The Titus Co. (en leverantör av luftkompressorer, lufttorkar och luftkompressortjänster utanför Pennsylvania) fungerar kvävegeneratorer på ett av två sätt:
Trycksvängningsadsorption: Trycksvängningsadsorption (PSA) fungerar med hjälp av kolmolekylsiktar för att separera molekyler. Sikten har porer av samma storlek som syremolekylerna, vilket fångar dessa molekyler när de passerar igenom och släpper igenom de större kvävemolekylerna. Generatorn släpper sedan ut syre genom en annan kammare. Resultatet av denna process är att kväverenheten kan nå 99,999 %.
Membrangenerering av kväve. Membrangenerering av kväve fungerar genom att separera molekyler med hjälp av polymerfibrer. Dessa fibrer är ihåliga, med ytporer som är tillräckligt små för att syre ska kunna passera igenom, men för små för att kvävemolekyler ska kunna avlägsna syre från gasströmmen. Generatorer som använder denna metod kan producera kväve med upp till 99,5 % renhetsgrad.
PSA-kvävegeneratorn producerar ultrarent kväve i stora volymer och vid höga flödeshastigheter, den renaste formen av kväve som många bryggerier kräver. Ultrarent betyder 99,9995 % till 99 %. Membrankvävegeneratorer är idealiska för små bryggerier som kräver ett alternativ med låg volym och lågt flöde där 99 % till 99,9 % renhet är acceptabel.
Atlas Copcos kvävegenerator är en kompakt industriell luftkompressor med den senaste tekniken och ett speciellt membran som separerar kvävet från tryckluftsströmmen. Hantverksbryggerier är en stor målgrupp för Atlas Copo. Enligt en vitbok från Atlas Copco betalar bryggerier vanligtvis mellan 0,10 och 0,15 dollar per kubikfot för att producera kväve på plats. Hur står sig detta i jämförelse med era koldioxidkostnader?
”Vi erbjuder sex standardpaket som täcker 80 % av alla bryggerier – från några tusen till hundratusentals fat per år”, säger Peter Askini, affärsutvecklingschef för industrigaser på Atlas Copco. ”Ett bryggeri kan öka kapaciteten hos sina kvävegeneratorer för att möjliggöra tillväxt samtidigt som effektiviteten bibehålls. Dessutom möjliggör den modulära designen att en andra generator kan läggas till om bryggeriets verksamhet expanderar avsevärt.”
”Att använda kväve är inte avsett att helt ersätta koldioxid”, förklarar Asquini, ”men vi tror att vinproducenter kan minska sin förbrukning med cirka 70 %. Den främsta drivkraften är hållbarhet. Det är väldigt enkelt för alla vinproducenter att producera kväve på egen hand. Använd inte mer växthusgaser, vilket är bättre för miljön. Det kommer att löna sig redan från den första månaden, vilket direkt kommer att påverka resultatet. Om det inte dyker upp innan du köper, köp det inte. Här är våra enkla regler. Efterfrågan på koldioxid skjuter i höjden för att producera sådana produkter, som torris, som använder stora mängder koldioxid och behövs för att transportera vacciner. Bryggerier i USA uttrycker oro över utbudsnivån och undrar om de kan hålla prisnivån i linje med bryggeriets behov.”
Som tidigare nämnts kommer kvävets renhet att vara en viktig fråga för hantverksbryggare. Precis som CO2 kommer kväve att interagera med ölet eller vörten och bära med sig föroreningar. Det är därför många kvävegeneratorer för livsmedel och drycker marknadsförs som oljefria enheter (läs mer om renhetsfördelarna med oljefria kompressorer i den sista meningen i sidofältet nedan).
”När vi får CO2 kontrollerar vi dess kvalitet och kontaminering, vilket är en annan mycket viktig del av att arbeta med en bra leverantör”, sa McKenna. ”Kväve är lite annorlunda, vilket är anledningen till att vi fortfarande köper rent flytande kväve. En annan sak vi tittar på är att hitta och prissätta en intern kvävegenerator – återigen, med fokus på det kväve den producerar med Purity för att begränsa syreupptaget. Vi ser detta som en potentiell investering, så de enda processerna i bryggeriet som är helt beroende av CO2 kommer att vara ölkarbonisering och underhåll av kranvatten.
"Men en riktigt viktig sak att tänka på – återigen, något som verkar vara kräsen att förbise men avgörande för att bibehålla ölkvaliteten – är att alla kvävegeneratorer måste producera kväve med en noggrannhet på andra decimalen [dvs. 99,99 % renhet] för att begränsa syreupptaget och risken för oxidation. Denna nivå av noggrannhet och renhet kräver mer kostnader för kvävegeneratorer, men säkerställer kvävets kvalitet och därmed ölets kvalitet."
Bryggerier kräver mycket data och kvalitetskontroll när de använder kväve. Om ett bryggeri till exempel använder kväveoxid för att flytta öl mellan tankar, måste stabiliteten hos koldioxiden i tanken och i tanken eller flaskan övervakas under hela processen. I vissa fall kanske ren kväveoxid inte fungerar korrekt (till exempel vid fyllning av behållare) eftersom ren kväveoxid tar bort koldioxid från lösningen. Som ett resultat använder vissa bryggerier en 50/50-blandning av koldioxid och kväveoxid för att fylla skålen, medan andra undviker det helt.
N2 Pro-tips: Låt oss prata underhåll. Kvävegeneratorer är verkligen så nära "ställ in det och glöm det" som det går att komma, men vissa förbrukningsvaror, som filter, kräver halvregelbundet byte. Vanligtvis krävs denna service ungefär var 4000:e timme. Samma team som tar hand om din luftkompressor tar också hand om din generator. De flesta generatorer levereras med en enkel styrenhet som liknar din iPhone och erbjuder fullständiga app-fjärrövervakningsfunktioner.
Tankrensning skiljer sig från kvävrensning av flera anledningar. N2 blandas väl med luft, så det interagerar inte med O2 som CO2 gör. N2 är också lättare än luft, så det fyller tanken från topp till botten, medan CO2 fyller den från botten till toppen. Det går åt mer N2 än CO2 för att rensa en lagringstank och kräver ofta mer kulblästring. Sparar du fortfarande pengar?
Nya säkerhetsproblem uppstår också med den nya industrigasen. Ett bryggeri bör definitivt installera O2-sensorer så att anställda kan visualisera inomhusluftens kvalitet – precis som man har N2-dewar-kolvar förvarade i kylskåp nuförtiden.
Men lönsamheten kan lätt överväga koldioxidåtervinningsanläggningar. I det här webbinariet uppger Dion Quinn från Foth Production Solutions (ett ingenjörsföretag) att kväveoxidproduktion kostar mellan 8 och 20 dollar per ton, medan koldioxidavskiljning med en återvinningsanläggning kostar mellan 50 och 200 dollar per ton.
Fördelarna med kvävegeneratorer inkluderar att de eliminerar eller åtminstone minskar beroendet av kontrakt och leveranser av CO2 och kväve. Detta sparar lagringsutrymme eftersom bryggerier kan producera och lagra så mycket som de behöver, vilket eliminerar behovet av att lagra och transportera kväveflaskor. Precis som med CO2 betalas frakt och hantering av kväve av kunden. Med kvävegeneratorer är detta inte längre ett problem.
Kvävegeneratorer är ofta enkla att integrera i en bryggerimiljö. Mindre kvävegeneratorer kan väggmonteras så att de inte tar upp golvyta och arbetar tyst. Dessa påsar hanterar förändrade omgivningstemperaturer väl och är mycket motståndskraftiga mot temperaturfluktuationer. Kan installeras utomhus, men rekommenderas inte för extremt höga och låga klimat.
Det finns många tillverkare av kvävegeneratorer, inklusive Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb och Holtec Gas Systems. En liten kvävegenerator skulle kunna kosta cirka 800 dollar i månaden under ett femårigt leasing-till-ägande-program, sa Asquini.
”I slutändan, om kväve är rätt för dig, har du en mängd olika leverantörer och tekniker att välja mellan”, sa Asquini. ”Hitta vilken som är rätt för dig och se till att du har en god förståelse för total ägandekostnad [total cost of ownership] och jämför energi- och underhållskostnader mellan enheter. Du kommer ofta att upptäcka att det billigaste inte är rätt för ditt jobb.”
Kvävegeneratorsystem använder en luftkompressor, och de flesta hantverksbryggerier har redan en, vilket är praktiskt.
Vilka luftkompressorer används i hantverksbryggerier? Trycker vätska genom rör och tankar. Energi för pneumatisk transport och styrning. Luftning av vört, jäst eller vatten. Kontrollventil. Spolgas för att tvinga ut lera ur tankar under rengöring och för att underlätta rengöring av hål.
Många bryggeritillämpningar kräver särskild användning av 100 % oljefria luftkompressorer. Om oljan kommer i kontakt med ölet dödar den jästen och plattar ut skummet, vilket förstör drycken och gör ölet dåligt.
Det är också en säkerhetsrisk. Eftersom livsmedels- och dryckesindustrin är mycket känslig finns det strikta kvalitets- och renhetsstandarder, och med rätta. Exempel: Sullair SRL-seriens oljefria luftkompressorer från 10 till 15 hk (från 7,5 till 11 kW) är väl lämpade för hantverksbryggerier. Bryggerier njuter av tystnaden hos den här typen av maskiner. SRL-serien erbjuder låga ljudnivåer ner till 48 dBA, vilket gör kompressorn lämplig för inomhusbruk utan ett separat ljudisolerat rum.
När ren luft är avgörande, till exempel i bryggerier och hantverksbryggerier, är oljefri luft avgörande. Oljepartiklar i tryckluft kan förorena processer och produktion efteråt. Eftersom många bryggerier producerar tusentals fat eller flera lådor öl per år, har ingen råd att ta den risken. Oljefria kompressorer är särskilt lämpliga för applikationer där luften är i direkt kontakt med råmaterialet. Även i applikationer där det inte finns någon direkt kontakt mellan ingredienser och luft, till exempel i förpackningslinjer, hjälper en oljefri kompressor till att hålla slutprodukten ren för sinnesro.