Hantverksbryggerier använder CO2 i ett överraskande antal applikationer i bryggning, förpackning och serveringsprocess: flytta öl eller produkt från tank till tank, kolsyrning av en produkt, rena syre före förpackning, förpackning av öl i processen, förspolning av Brit-tankar efter rengöring och sanering, utkast till utkast till öl i en restaurang eller bar. Detta är bara för startar.
"Vi använder CO2 i hela bryggeriet och baren," säger Max McKenna, senior marknadschef på Boston-baserade Dorchester Brewing Co. som serverar öl-i varje steg i processen. ”
Liksom många hantverksbryggerier står Dorchester Brewing inför en brist på den kommersiella kvalitets -CO2 som den behöver för att fungera (läs om alla skäl till denna brist här).
"På grund av våra kontrakt har våra nuvarande CO2 -leverantörer inte höjt sina priser trots prisökningar på andra delar av marknaden," sa McKenna. "Hittills har påverkan främst varit på begränsad distribution."
För att kompensera för bristen på CO2 använder Dorchester Brewing kväve istället för CO2 i vissa fall.
"Vi kunde flytta många operationer till kväve," fortsatte McKenna. ”Några av de viktigaste var att städa burkarna och täcka gasen under konserverings- och tätningsprocessen. Detta är överlägset det största tillskottet för oss eftersom dessa processer kräver mycket CO2. Under lång tid hade vi en speciell nitroväxt. Vi använder en speciell en kvävegenerator för att producera allt kväve för baren - för en dedikerad nitrolinje och vår ölblandning. ”
N2 är den mest ekonomiska inerta gasen att producera och kan användas i hantverksbryggeri, flaskbutiker och barer. N2 är billigare än CO2 för drycker och ofta mer tillgängligt, beroende på tillgänglighet i ditt område.
N2 kan köpas som en gas i högtryckscylindrar eller som en vätska i dewars eller stora lagringstankar. Kväve kan också produceras på plats med hjälp av en kvävegenerator. Kvävegeneratorer arbetar genom att ta bort syremolekyler från luften.
Kväve är det vanligaste elementet (78%) i jordens atmosfär, resten är syre och spårgaser. Det gör det också mer miljövänligt när du avger mindre CO2.
Vid bryggning och förpackning kan N2 användas för att hålla syre ur ölet. När de används på rätt sätt (de flesta blandar CO2 med N2 när du arbetar med kolsyrat öl) N2 kan användas för att rengöra tankar, överföra öl från tank till tank, tryck på kegor före förvaring, medan du luftar under mössor. Ingrediens för smak och munkänsla. I staplar används nitro i kranvattenledningar för nitropiv såväl som högtryck/långdistansapplikationer där kväve blandas med en viss procentandel av CO2 för att förhindra att ölet skummar på kranen. N2 kan till och med användas som en koka av gas 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 bryggningsapplikationer. Dessa gaser uppför sig annorlunda. De har olika molekylvikter och olika tätheter.
Till exempel är CO2 mer löslig 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 till nitratöl. Koldioxid lägger också till en antydning av bitterhet eller surhet som kväve inte gör, vilket kan ändra smakprofilen, säger folk. Att byta till kväve löser inte alla koldioxidproblem.
"Det finns potential", säger Chuck Skepek, chef för tekniska bryggningsprogram vid Brewers Institute, "men kväve är inte ett universalmedel eller en snabb lösning. CO2 och kväve uppför sig helt annorlunda. Du kommer att få mer kväve blandat med luften i tanken än om du rensar CO2. Så det kommer att kräva mer kväve. Jag hör detta om och om igen.
”En bryggeri som 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, "Hej, vi kommer att 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 människor faktiskt gör lite forskning, och, du vet, att komma med bästa praxis för denna ersättning.
Leveransen av dessa gaser kommer att vara annorlunda eftersom de har olika tätheter som kan leda till vissa tekniska eller lagringsändringar. Hör Jason Perkins, Master Brewer på Allagash Brewing Co., diskutera uppgradering av hans tappningslinje och gasgrenrör för att använda CO2 för tryckfyllning av tryck och N2 för tätningsmedel och bubbelbrytare. Lagring kan variera.
"Det finns definitivt vissa skillnader, delvis på grund av hur vi får kväve," sa McKenna. ”Vi får rent flytande kväve i dewars, så lagring av det skiljer sig mycket från våra CO2 -tankar: de är mindre, på rullar och lagras i en frys. Vi har tagit det till nästa nivå. Koldioxid till kväve, men återigen är vi mycket försiktiga med hur man gör övergången effektivt och ansvarsfullt för att se till att ölet är på sin högsta nivå varje steg på vägen. Nyckel, 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 Titus Co. (en leverantör av luftkompressorer, lufttorkar och luftkompressortjänster utanför Pennsylvania) arbetar kvävegeneratorer på ett av två sätt:
Tryck Swing Adsorption: Pressure Swing Adsorption (PSA) fungerar med kolmolekylsiktar för att separera molekyler. Sikten har porer i samma storlek som syremolekylerna, fångar dessa molekyler när de passerar genom och tillåter de större kvävemolekylerna genom. Generatorn släpper sedan syre genom en annan kammare. Resultatet av denna process är att kväveenhet kan nå 99.999%.
Membrangenerering av kväve. Membrankvävegenerering fungerar genom att separera molekyler med användning av polymerfibrer. Dessa fibrer är ihåliga, med ytporer som är tillräckligt små för att syre kan passera, men för små för kvävemolekyler för att avlägsna syre från gasströmmen. Generatorer som använder denna metod kan producera kväve upp till 99,5% ren.
Tja, PSA-kvävegeneratorn producerar ultralat kväve i stora volymer och med höga flödeshastigheter, den renaste formen av kväve som många bryggerier kräver. Ultrapure betyder 99.9995% till 99%. Membrankvävegeneratorer är idealiska för små bryggerier som kräver en låg volym, lågt flödesalternativ där 99% till 99,9% renhet är acceptabelt.
Med den senaste tekniken är Atlas Copco kvävegenerator en kompakt industriell luftkompressor med ett speciellt membran som skiljer kväve från tryckluftströmmen. Hantverksbryggerier är en stor målgrupp för Atlas Copo. Enligt en Atlas Copco -vitbok betalar bryggerier vanligtvis mellan $ 0,10 och $ 0,15 per kubikfot för att producera kväve på plats. Hur jämför detta med dina CO2 -kostnader?
"Vi erbjuder sex standardpaket som täcker 80% av alla bryggerier - från några tusen till hundratusentals fat per år," säger Peter Askini, affärsutvecklingschef för industriella gaser på Atlas Copco. ”Ett bryggeri kan öka kapaciteten för sina kvävegeneratorer för att möjliggöra tillväxt samtidigt som effektiviteten bibehålls. Dessutom tillåter den modulära designen att en andra generator kan läggas till om bryggeriets verksamhet expanderar avsevärt. ”
"Att använda kväve är inte avsett att helt ersätta CO2," förklarar Asquini, "men vi tror att vinproducenter kan minska sin konsumtion med cirka 70%. Den huvudsakliga drivkraften är hållbarhet. Det är väldigt enkelt för alla vinprodukter att producera kväve på egen hand. Använd inte fler växthusgaser. ” Vilket är bättre för miljön kommer den att betala sig från den första månaden, vilket kommer direkt att påverka den slutliga raden, om den inte dyker upp innan du köper, inte köper den. Här är våra enkla regler. Efterfrågan på koldioxid skyrocketing 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 överensstämmelse med bryggeriets behov. ”
Som nämnts tidigare kommer kväveenhet att vara ett stort problem för hantverksbryggare. Precis som CO2 kommer kväve att interagera med ölet eller vört och bära föroreningar tillsammans med det. Det är därför många livsmedels- och dryckskvävegeneratorer kommer att annonseras som oljefria enheter (lära sig om renhetsfördelarna med oljefria kompressorer i den sista meningen i sidofältet nedan).
"När vi får CO2 kontrollerar vi dess kvalitet och förorening, vilket är en annan mycket viktig del av att arbeta med en bra leverantör," sade McKenna. ”Kväve är lite annorlunda, varför vi fortfarande köper rent flytande kväve. En annan sak vi tittar på är att hitta och prissätta en intern kvävegenerator - igen, med fokus på kväve som den producerar med renhet för att begränsa syreupptag. Vi ser detta som en potentiell investering, så de enda processerna i bryggeriet som är helt beroende av CO2 kommer att vara ölkarbonering och kranvattenunderhåll.
”Men en riktigt viktig sak att tänka på - igen, något som verkar picky att förbise men är avgörande för att upprätthålla ölkvalitet - är att alla kvävegeneratorer måste producera kväve till den andra decimalplatsen [IE 99,99% renhet] för att begränsa syreupptaget och risken för oxidation. Denna nivå av noggrannhet och renhet kräver mer kvävegeneratorkostnader, men säkerställer kvävens kvalitet och därför kvaliteten på ölet. ”
Bryggerier kräver mycket data och kvalitetskontroll när du använder kväve. Till exempel, om en bryggeri använder N2 för att flytta öl mellan tankar, måste stabiliteten hos CO2 i tanken och i tanken eller flaskan övervakas under hela processen. I vissa fall kanske ren N2 inte fungerar korrekt (till exempel när du fyller containrar) eftersom ren N2 tar bort CO2 från lösningen. Som ett resultat kommer vissa bryggerier att använda en 50/50 blandning av CO2 och N2 för att fylla skålen, medan andra kommer att undvika det helt.
N2 Pro Tip: Låt oss prata underhåll. Kvävegeneratorer är verkligen så nära att "ställa in det och glöm det" som du kan få, men vissa förbrukningsvaror, som filter, kräver semi-regelbundet ersättning. Vanligtvis krävs denna tjänst ungefär var 4000 timmar. Samma team som tar hand om din luftkompressor tar också hand om din generator. De flesta generatorer har en enkel controller som liknar din iPhone och erbjuder fullständiga app -fjärrövervakningsfunktioner.
Tankrening skiljer sig från kväve -rening av flera skäl. N2 blandas väl med luft, så det interagerar inte med O2 som CO2 gör. N2 är också lättare än luft, så den fyller tanken från topp till botten, medan CO2 fyller den från botten till topp. Det tar mer N2 än CO2 för att rensa en lagringstank och kräver ofta mer skottblåsning. Sparar du fortfarande pengar?
Nya säkerhetsfrågor uppstår också med den nya industriella gasen. Ett bryggeri bör definitivt installera O2 -sensorer så att anställda kan visualisera luftkvaliteten inomhus - precis som om du har N2 Dewars lagrade i kylskåp i dag.
Men lönsamheten kan lätt uppväga CO2 -återhämtningsanläggningar. I detta webbinarium säger Dion Quinn från Foth Production Solutions (ett ingenjörsföretag) att N2 -produktion kostar mellan $ 8 och $ 20 per ton, medan det fångar CO2 med en återhämtningsanläggning kostar mellan $ 50 och $ 200 per ton.
Fördelarna med kvävegeneratorer inkluderar att eliminera eller åtminstone minska beroendet av kontrakt och leveranser av CO2 och kväve. Detta sparar lagringsutrymme eftersom bryggerier kan producera och lagra så mycket de behöver, vilket eliminerar behovet av att lagra och transportera kväveflaskor. Liksom med CO2 betalas frakt och hantering av kväve av kunden. Med nitrogeneratorer är detta inte längre ett problem.
Kvävegeneratorer är ofta enkla att integrera i en bryggerismiljö. Mindre kvävegeneratorer kan väggmonteras så att de inte tar golvutrymme och fungerar tyst. Dessa väskor hanterar förändrade omgivningstemperaturer och är mycket resistenta 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 kan kosta cirka $ 800 per månad under ett femårigt hyresavtal, sade Asquini.
"I slutet av dagen, om kväve är rätt för dig, har du en mängd leverantörer och tekniker att välja mellan," sade Asquini. ”Hitta vilken som är rätt för dig och se till att du har en god förståelse för de totala ägandekostnaderna [totala ägandekostnader] och jämför kraft- och underhållskostnader mellan enheter. Du kommer ofta att upptäcka att det inte är rätt för ditt jobb att köpa det billigaste. ”
Kvävegeneratorsystem använder en luftkompressor, och de flesta hantverksbryggerier har redan ett, vilket är praktiskt.
Vilka luftkompressorer används i hantverksbryggerier? Skjuter vätska genom rör och tankar. Energi för pneumatisk transport och kontroll. Luftning av vört, jäst eller vatten. styrventil. Rensa gas för att tvinga lera ur tankar under rengöring och för att hjälpa till med rengöring av hål.
Många bryggeriapplikationer kräver speciell användning av 100% oljefria luftkompressorer. Om oljan kommer i kontakt med ölet, dödar den jäst och plattar skummet, som förstör drinken och gör ölet dåligt.
Det är också en säkerhetsrisk. Eftersom livsmedels- och dryckesindustrin är mycket känslig finns det strikta kvalitets- och renhetsstandarder på plats och med rätta. Exempel: Sullair SRL-serie oljefria luftkompressorer från 10 till 15 hk. (från 7,5 till 11 kW) är väl lämpade för hantverksbryggerier. Bryggerier tycker om tystnaden i dessa typer av maskiner. SRL -serien erbjuder låga ljudnivåer ner till 48DBA, vilket gör kompressorn lämplig för inomhusbruk utan ett separat ljudisolerat rum.
När ren luft är kritisk, till exempel i bryggerier och hantverksbryggerier, är oljefri luft avgörande. Oljepartiklar i tryckluft kan förorena nedströmsprocesser och produktion. Eftersom många bryggerier producerar tusentals fat eller flera fall av öl per år, har ingen råd att ta den risken. Oljefria kompressorer är särskilt lämpliga för applikationer där luften är i direktkontakt med råmaterialet. Även i applikationer där det inte finns någon direkt kontakt mellan ingredienser och luft, till exempel i förpackningslinjer, hjälper en oljefri kompressor att hålla slutprodukten ren för sinnesfrid.
Posttid: Jan-06-2023