I birrifici artigianali utilizzano CO2 in un numero sorprendente di applicazioni nel processo di birra, imballaggio e servizio: spostamento di birra o prodotto da un carro armato a carri armati, carbonizzare un prodotto, purificare l'ossigeno prima dell'imballaggio, imballaggio birra nel processo, pre-fluire i carri armati britannici dopo la pulizia e la disinfettazione, imbottigliarsi la birra alla spina in un ristorante o bar. Questo è solo per cominciare.
"Utilizziamo CO2 in tutto il birrificio e il bar", afferma Max McKenna, senior marketing manager di Dorchester Brewing Co. con sede a Boston che serve birra-in ogni fase del processo. "
Come molti birrifici artigianali, Dorchester Brewing sta affrontando una carenza di CO2 di qualità commerciale che deve operare (leggi qui tutti i motivi di questa carenza).
"A causa dei nostri contratti, i nostri attuali fornitori di CO2 non hanno aumentato i loro prezzi nonostante l'aumento dei prezzi in altre parti del mercato", ha affermato McKenna. "Finora, l'impatto è stato principalmente sulla distribuzione limitata."
Per compensare la mancanza di CO2, Dorchester Brewing utilizza in alcuni casi azoto anziché CO2.
"Siamo stati in grado di spostare molte operazioni in azoto", ha continuato McKenna. “Alcuni dei più importanti erano pulire le lattine e coprire il gas durante il processo di inscatolamento e tenuta. Questa è di gran lunga la più grande aggiunta per noi perché questi processi richiedono molta CO2. Per molto tempo abbiamo avuto una pianta Nitro speciale. Usiamo uno speciale generatore di azoto per produrre tutto l'azoto per la barra - per una linea Nitro dedicata e la nostra miscela di birra. "
N2 è il gas inerte più economico da produrre e può essere utilizzato in scantinati di birrifici artigianali, negozi di bottiglie e bar. N2 è più economico della CO2 per le bevande e spesso più disponibile, a seconda della disponibilità nella tua zona.
N2 può essere acquistato come gas in cilindri ad alta pressione o come liquido in Dewars o serbatoi di stoccaggio di grandi dimensioni. L'azoto può anche essere prodotto in loco usando un generatore di azoto. I generatori di azoto funzionano rimuovendo le molecole di ossigeno dall'aria.
L'azoto è l'elemento più abbondante (78%) nell'atmosfera terrestre, il resto è ossigeno e traccia dei gas. Lo rende anche più rispettoso dell'ambiente mentre emetti meno CO2.
In Brewing and Packaging, N2 può essere utilizzato per tenere l'ossigeno fuori dalla birra. Se utilizzata correttamente (la maggior parte delle persone mescola CO2 con N2 quando lavora con birra gassata) N2 può essere utilizzata per pulire i serbatoi, trasferire birra da un carro armato a serbatoio, pressurizzare i fusti prima dello stoccaggio, durante l'aerazione sotto i tappi. Ingrediente per gusto e sensazione in bocca. Nelle barre, Nitro viene utilizzato nelle linee dell'acqua di rubinetto per Nitropiv e applicazioni ad alta pressione/lunga distanza in cui l'azoto viene miscelato con una certa percentuale di CO2 per impedire alla birra di schiuma alla spina. N2 può anche essere usato come un gas ebollizione per il degasaggio dell'acqua se fa parte del processo.
Ora, come abbiamo detto nel nostro precedente articolo sulla carenza di CO2, l'azoto non è un sostituto esatto per CO2 in tutte le applicazioni di birra. Questi gas si comportano in modo diverso. Hanno pesi molecolari diversi e densità diverse.
Ad esempio, la CO2 è più solubile nei liquidi di N2. Questo è il motivo per cui l'azoto dà bolle più piccole e un diverso bagno in bocca nella birra. Questo è il motivo per cui i birrai usano gocce di azoto liquido anziché azoto gassoso a birra di nitrato. L'anidride carbonica aggiunge anche un pizzico di amarezza o acidità che l'azoto non fa, il che può cambiare il profilo aromatico, dicono le persone. Il passaggio all'azoto non risolverà tutti i problemi di anidride carbonica.
"C'è un potenziale", afferma Chuck Skepek, direttore dei programmi di birrificazione tecnica presso il Brewers Institute, "ma l'azoto non è una panacea o una soluzione rapida. CO2 e azoto si comportano in modo abbastanza diverso. Riceverai più azoto mescolato con l'aria nel serbatoio che se si spurga la CO2. Quindi richiederà più azoto. Lo sento ancora e ancora.
“Un produttore di birra che conosco è stato davvero intelligente e ha iniziato a sostituire l'anidride carbonica con azoto, e la loro birra aveva molto più ossigeno in esso, quindi ora usano una miscela di azoto e anidride carbonica, con un po 'più di fortuna. Non solo: "Ehi, inizieremo a usare l'azoto per risolvere tutti i nostri problemi. È bello vedere molto di più su questo in letteratura, stiamo iniziando a vedere più persone fare qualche ricerca e, sai, per trovare le migliori pratiche per questo sostituto.
La consegna di questi gas sarà diversa in quanto hanno densità diverse, il che può comportare alcune modifiche ingegneristiche o di stoccaggio. Ascolta Jason Perkins, Master Brewer di Allagash Brewing Co., discutere di aggiornare la sua linea di imbottigliamento e il collettore del gas per utilizzare CO2 per il ripieno di ciotola pressurizzato e N2 per sigillante e rottura a bolle. L'archiviazione può variare.
"Ci sono sicuramente alcune differenze, in parte a causa di come otteniamo l'azoto", ha detto McKenna. “Otteniamo azoto liquido puro in Dewars, quindi conservarlo è molto diverso dai nostri serbatoi di CO2: sono più piccoli, sui rulli e conservati in un congelatore. L'abbiamo portato al livello successivo. Anidride carbonica in azoto, ma ancora una volta, siamo molto attenti a come effettuare la transizione in modo efficiente e responsabile per assicurarci che la birra sia al suo livello più alto in ogni fase. Chiave, in alcuni casi è stata una sostituzione Plug and Play molto semplice, mentre in altri casi richiedeva miglioramenti significativi in materiali, infrastrutture, produzione, ecc. "
Secondo questo eccellente articolo della Titus Co. (un fornitore di compressori d'aria, essiccatori all'aria e servizi di compressore d'aria al di fuori della Pennsylvania), i generatori di azoto operano in due modi:
Adsorbimento dell'oscillazione della pressione: l'adsorbimento dell'oscillazione della pressione (PSA) funziona usando setacci molecolari di carbonio per molecole separate. Il setaccio ha pori delle stesse dimensioni delle molecole di ossigeno, intrappolando quelle molecole mentre attraversano e consentono le molecole di azoto più grandi. Il generatore rilascia quindi ossigeno attraverso un'altra camera. Il risultato di questo processo è che la purezza dell'azoto può raggiungere il 99,999%.
Generazione di membrana di azoto. La generazione di azoto a membrana funziona separando le molecole usando fibre polimeriche. Queste fibre sono vuote, con pori di superficie abbastanza piccoli da consentire il passaggio dell'ossigeno, ma troppo piccoli per le molecole di azoto per rimuovere l'ossigeno dal flusso di gas. I generatori che utilizzano questo metodo possono produrre azoto fino al 99,5% puro.
Bene, il generatore di azoto PSA produce azoto ultra-pure in grandi volumi e ad alte portate, la più pura forma di azoto richiesto da molti birrifici. Ultrapure significa dal 99,9995% al 99%. I generatori di azoto a membrana sono ideali per piccoli birrifici che richiedono un'alternativa a basso flusso a basso volume in cui è accettabile la purezza del 99% al 99,9%.
Utilizzando la tecnologia più recente, il generatore di azoto Atlas Copco è un compressore di aria industriale compatta con uno speciale diaframma che separa l'azoto dal flusso d'aria compresso. I birrifici artigianali sono un grande pubblico target per Atlas Copa. Secondo un white paper di Atlas Copco, i birrai in genere pagano tra $ 0,10 e $ 0,15 per piede cubo per produrre azoto in loco. Come si confronta con i costi di CO2?
"Offriamo sei pacchetti standard che coprono l'80% di tutti i birrifici - da qualche migliaio a centinaia di migliaia di barili all'anno", afferma Peter Askini, responsabile dello sviluppo aziendale per i gas industriali ad Atlas Copco. “Un birrificio può aumentare la capacità dei suoi generatori di azoto di consentire la crescita mantenendo l'efficienza. Inoltre, il design modulare consente di aggiungere un secondo generatore se le operazioni del birrificio si espandono in modo significativo. "
"L'uso dell'azoto non intende sostituire completamente la CO2", spiega Asqini, "ma pensiamo che i viticoltori possano ridurre il loro consumo di circa il 70%. La principale forza trainante è la sostenibilità. È molto facile per qualsiasi enologo produrre azoto da solo. Non usare più gas serra. " Il che è meglio per l'ambiente che pagherà dal primo mese, il che influenzerà direttamente i profitti, se non viene visualizzato prima di acquistare, non acquistarlo. Ci sono le nostre semplici regole. La domanda di CO2 è alle stelle per produrre tali prodotti, come il ghiaccio secco, che utilizza grandi quantità di CO2 ed è necessaria per trasportare i vaccini. I birrifici negli Stati Uniti stanno esprimendo preoccupazione per il livello di approvvigionamento e si chiedono se possono mantenere il livello di prezzo coerente con le esigenze del birrificio. "
Come accennato in precedenza, la purezza dell'azoto sarà una delle principali preoccupazioni per i birrai artigianali. Proprio come la CO2, l'azoto interagirà con la birra o l'erba e trasporterà impurità insieme ad essa. Questo è il motivo per cui molti generatori di azoto alimentari e bevande saranno pubblicizzati come unità senza olio (scopri i benefici per la pulizia dei compressori senza olio nell'ultima frase nella barra laterale seguente).
"Quando riceviamo CO2, controlliamo la sua qualità e contaminazione, che è un'altra parte molto importante del lavoro con un buon fornitore", ha affermato McKenna. “L'azoto è un po 'diverso, motivo per cui acquistiamo ancora azoto liquido puro. Un'altra cosa che stiamo guardando è trovare e valutare un generatore di azoto interno - ancora una volta, con particolare attenzione all'azoto che produce con purezza per limitare l'assorbimento di ossigeno. Lo vediamo come un potenziale investimento, quindi gli unici processi nel birrificio che sono completamente dipendenti dalla CO2 saranno la carbonatazione della birra e la manutenzione dell'acqua del rubinetto.
“Ma una cosa davvero importante da tenere a mente - ancora una volta, qualcosa che sembra pignolo da trascurare ma è fondamentale per mantenere la qualità della birra - è che qualsiasi generatore di azoto deve produrre azoto al secondo posto decimale [cioè la purezza del 99,99%] per limitare l'assorbimento di ossigeno e il rischio di ossidazione. Questo livello di accuratezza e purezza richiede più costi del generatore di azoto, ma garantisce la qualità dell'azoto e quindi la qualità della birra. "
I birrai richiedono molti dati e controllo di qualità quando si utilizzano azoto. Ad esempio, se un produttore di birra utilizza N2 per spostare la birra tra i serbatoi, la stabilità della CO2 nel serbatoio e nel serbatoio o nella bottiglia deve essere monitorata durante tutto il processo. In alcuni casi, N2 puro potrebbe non funzionare correttamente (ad esempio, quando riempie i contenitori) perché N2 puro rimuoverà CO2 dalla soluzione. Di conseguenza, alcuni produttori di birra useranno una miscela 50/50 di CO2 e N2 per riempire la ciotola, mentre altri lo eviteranno del tutto.
N2 Pro Suggerimento: parliamo di manutenzione. I generatori di azoto sono davvero più vicini a "impostarlo e dimenticarlo" possibile, ma alcuni materiali di consumo, come i filtri, richiedono una sostituzione semi-regolare. In genere, questo servizio è richiesto circa ogni 4000 ore. La stessa squadra che si occupa del tuo compressore d'aria si prenderà anche cura del tuo generatore. La maggior parte dei generatori è dotata di un semplice controller simile al tuo iPhone e offre funzionalità di monitoraggio remoto dell'app completa.
La purga del serbatoio differisce dall'epurna di azoto per una serie di motivi. N2 si mescola bene con l'aria, quindi non interagisce con O2 come fa la CO2. N2 è anche più leggero dell'aria, quindi riempie il serbatoio dall'alto verso il basso, mentre CO2 lo riempie dal basso verso l'alto. Ci vuole più N2 di CO2 per eliminare un serbatoio di stoccaggio e spesso richiede più colpi di colpi. Stai ancora risparmiando denaro?
Nuovi problemi di sicurezza sorgono anche con il nuovo gas industriale. Un birrificio dovrebbe assolutamente installare sensori O2 in modo che i dipendenti possano visualizzare la qualità dell'aria interna, proprio come se avessi DEWARS N2 immagazzinati in frigoriferi in questi giorni.
Ma la redditività può facilmente superare gli impianti di recupero della CO2. In questo webinar, Dion Quinn di Foth Production Solutions (una società di ingegneria) afferma che la produzione di N2 costa tra $ 8 e $ 20 per tonnellata, acquisendo CO2 con un impianto di recupero tra $ 50 e $ 200 per tonnellata.
I benefici dei generatori di azoto includono l'eliminazione o almeno la riduzione della dipendenza da contratti e forniture di CO2 e azoto. Ciò consente di risparmiare spazio di archiviazione poiché i birrifici possono produrre e conservare quanto hanno bisogno, eliminando la necessità di conservare e trasportare bottiglie di azoto. Come per CO2, la spedizione e la gestione dell'azoto sono pagate dal cliente. Con gli azotors, questo non è più un problema.
I generatori di azoto sono spesso facili da integrare in un ambiente del birrificio. I generatori di azoto più piccoli possono essere montati su pareti in modo da non occupare spazio e funzionano in silenzio. Queste borse gestiscono bene le temperature ambiente e sono molto resistenti alle fluttuazioni della temperatura. Può essere installato all'aperto, ma non consigliato per climi estremi alti e bassi.
Ci sono molti produttori di generatori di azoto tra cui Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb e Holtec Gas Systems. Un piccolo generatore di azoto potrebbe costare circa $ 800 al mese con un programma di leasing di cinque anni, ha detto Asqini.
"Alla fine, se l'azoto è giusto per te, hai una varietà di fornitori e tecnologie tra cui scegliere", ha detto Asqini. “Trova quale è giusto per te e assicurati di avere una buona comprensione del costo totale di proprietà [costo totale di proprietà] e confrontare i costi di potenza e manutenzione tra i dispositivi. Scoprirai spesso che l'acquisto del più economico non è giusto per il tuo lavoro. "
I sistemi del generatore di azoto utilizzano un compressore d'aria e la maggior parte dei birrifici artigianali ne ha già uno, il che è utile.
Quali compressori d'aria vengono utilizzati nei birrifici artigianali? Spinge il fluido attraverso tubi e serbatoi. Energia per trasporto e controllo pneumatico. Aerazione di mosto, lievito o acqua. valvola di controllo. Orgeo il gas per forzare il fango fuori dai serbatoi durante la pulizia e per aiutare nella pulizia dei fori.
Molte applicazioni del birrificio richiedono l'uso speciale di compressori d'aria senza olio al 100%. Se l'olio entra in contatto con la birra, uccide il lievito e appiattisce la schiuma, che rovina la bevanda e fa male la birra.
È anche un rischio per la sicurezza. Poiché l'industria alimentare e delle bevande è molto sensibile, esistono rigorosi standard di qualità e purezza, e giustamente. Esempio: compressori d'aria senza olio SRL SULLAIR da 10 a 15 CV. (da 7,5 a 11 kW) sono adatti per i birrifici artigianali. I birrifici godono della tranquillità di questi tipi di macchine. La serie SRL offre bassi livelli di rumore fino a 48DBA, rendendo il compressore adatto per l'uso interno senza una stanza insonorizzata separata.
Quando l'aria pulita è fondamentale, come in birrifici e birrifici artigianali, l'aria senza petrolio è essenziale. Le particelle di olio nell'aria compressa possono contaminare i processi a valle e la produzione. Poiché molti birrifici producono migliaia di barili o diversi casi di birra all'anno, nessuno può permettersi di correre questo rischio. I compressori senza olio sono particolarmente adatti per applicazioni in cui l'aria è in contatto diretto con la materia prima. Anche nelle applicazioni in cui non vi è alcun contatto diretto tra ingredienti e aria, come nelle linee di imballaggio, un compressore senza olio aiuta a mantenere pulito il prodotto finale per la tranquillità.
Tempo post: gennaio-06-2023