Håndverksbryggerier bruker CO2 i et overraskende antall bruksområder i brygge-, pakke- og serveringsprosessen: flytting av øl eller produkt fra tank til tank, karbonisering av et produkt, rensing av oksygen før emballering, emballering av øl i prosessen, forhåndsspyling av brit-tanker etter rengjøring og desinfisering, tapping av fatøl på en restaurant eller bar. Dette er bare for å nevne noen.
«Vi bruker CO2 i hele bryggeriet og baren», sier Max McKenna, senior markedssjef hos Boston-baserte Dorchester Brewing Co. Serverer øl – i alle trinn av prosessen.
I likhet med mange håndverksbryggerier står Dorchester Brewing overfor en mangel på den kommersielle CO2-kvaliteten de trenger for å drive virksomheten (les om alle årsakene til denne mangelen her).
«På grunn av kontraktene våre har ikke våre nåværende CO2-leverandører hevet prisene sine til tross for prisøkninger i andre deler av markedet», sa McKenna. «Så langt har effekten hovedsakelig vært begrenset distribusjon.»
For å kompensere for mangelen på CO2 bruker Dorchester Brewing nitrogen i stedet for CO2 i noen tilfeller.
«Vi klarte å flytte mange operasjoner til nitrogen», fortsatte McKenna. «Noe av det viktigste var å rengjøre boksene og dekke til gassen under hermetiserings- og forseglingsprosessen. Dette er den desidert største tilveksten for oss, fordi disse prosessene krever mye CO2. I lang tid hadde vi et spesielt nitroanlegg. Vi bruker en spesiell nitrogengenerator for å produsere alt nitrogenet til baren – til en dedikert nitrolinje og ølblandingen vår.»
N2 er den mest økonomiske inerte gassen å produsere og kan brukes i kjellere på håndbryggerier, flaskebutikker og barer. N2 er billigere enn CO2 til drikkevarer og ofte mer tilgjengelig, avhengig av tilgjengeligheten i ditt område.
N2 kan kjøpes som gass i høytrykksflasker eller som væske i Dewar-tanker eller store lagringstanker. Nitrogen kan også produseres på stedet ved hjelp av en nitrogengenerator. Nitrogengeneratorer fungerer ved å fjerne oksygenmolekyler fra luften.
Nitrogen er det mest forekommende grunnstoffet (78 %) i jordens atmosfære, resten er oksygen og sporgasser. Det gjør det også mer miljøvennlig ettersom du slipper ut mindre CO2.
I brygging og pakking kan N2 brukes til å holde oksygen ute av ølet. Når det brukes riktig (de fleste blander CO2 med N2 når de jobber med kullsyreholdig øl), kan N2 brukes til å rengjøre tanker, overføre øl fra tank til tank, trykksette fat før lagring, samtidig som det luftes under korker. Dette er en ingrediens for smak og munnfølelse. I barer brukes nitro i tappevannsledninger for nitropumper, så vel som høytrykks-/langdistanseapplikasjoner der nitrogen blandes med en viss prosentandel CO2 for å forhindre at ølet skummer på tappekran. N2 kan til og med brukes som kokegass for vannavgassing hvis dette er en del av prosessen din.
Som vi nevnte i vår forrige artikkel om CO2-mangel, er ikke nitrogen en eksakt erstatning for CO2 i alle bryggeapplikasjoner. Disse gassene oppfører seg forskjellig. De har forskjellige molekylvekter og forskjellige tettheter.
For eksempel er CO2 mer løselig i væsker enn N2. Det er derfor nitrogen gir mindre bobler og en annen munnfølelse i øl. Det er derfor bryggere bruker flytende nitrogendråper i stedet for gassformig nitrogen for å nitrere øl. Karbondioksid tilfører også et hint av bitterhet eller surhet som nitrogen ikke gir, noe som kan endre smaksprofilen, sier folk. Å bytte til nitrogen vil ikke løse alle karbondioksidproblemer.
«Det finnes potensial», sier Chuck Skepek, direktør for tekniske bryggeprogrammer ved Brewers Institute, «men nitrogen er ikke et universalmiddel eller en rask løsning. CO2 og nitrogen oppfører seg ganske forskjellig. Du vil få mer nitrogen blandet med luften i tanken enn om du tømmer ut CO2-en. Så det vil kreve mer nitrogen. Jeg hører dette om og om igjen.»
«En brygger jeg kjenner var veldig smart og begynte å erstatte karbondioksid med nitrogen, og ølet deres hadde mye mer oksygen i seg, så nå bruker de en blanding av nitrogen og karbondioksid, med litt mer flaks. Ikke bare: «Hei, vi skal begynne å bruke nitrogen for å løse alle problemene våre. Det er fint å se mye mer om dette i litteraturen, vi begynner å se at flere faktisk forsker, og du vet, kommer opp med beste praksis for denne erstatningen.»
Leveringen av disse gassene vil være forskjellig ettersom de har ulik tetthet, noe som kan føre til endringer i konstruksjonen eller lagringen. Hør Jason Perkins, mesterbrygger hos Allagash Brewing Co., diskutere oppgradering av tappelinjen og gassmanifolden sin for å bruke CO2 til trykksatt fylling av boller og N2 til tetningsmiddel og boblebryter. Lagringen kan variere.
«Det er definitivt noen forskjeller, delvis på grunn av hvordan vi får nitrogen», sa McKenna. «Vi får rent flytende nitrogen i dewar-tanker, så lagringen av det er veldig forskjellig fra CO2-tankene våre: de er mindre, på ruller og lagres i en fryser. Vi har tatt det til neste nivå. karbondioksid til nitrogen, men igjen, vi er veldig nøye med hvordan vi skal gjøre overgangen effektivt og ansvarlig for å sørge for at ølet er på sitt høyeste nivå i hvert steg på veien. Nøkkelen er at i noen tilfeller var det en veldig enkel plug-and-play-erstatning, mens det i andre tilfeller krevde betydelige forbedringer i materialer, infrastruktur, produksjon osv.»
Ifølge denne utmerkede artikkelen fra The Titus Co. (en leverandør av luftkompressorer, lufttørkere og luftkompressortjenester utenfor Pennsylvania), fungerer nitrogengeneratorer på en av to måter:
Trykksvingadsorpsjon: Trykksvingadsorpsjon (PSA) fungerer ved hjelp av karbonmolekylsikter for å separere molekyler. Silen har porer i samme størrelse som oksygenmolekylene, og fanger disse molekylene når de passerer gjennom og slipper de større nitrogenmolekylene gjennom. Generatoren frigjør deretter oksygen gjennom et annet kammer. Resultatet av denne prosessen er at nitrogenrenheten kan nå 99,999 %.
Membrangenerering av nitrogen. Membrangenerering av nitrogen fungerer ved å separere molekyler ved hjelp av polymerfibre. Disse fibrene er hule, med overflateporer som er små nok til at oksygen kan passere gjennom, men for små til at nitrogenmolekyler kan fjerne oksygen fra gasstrømmen. Generatorer som bruker denne metoden kan produsere nitrogen med en renhet på opptil 99,5 %.
Vel, PSA-nitrogengeneratoren produserer ultrarent nitrogen i store volumer og med høye strømningshastigheter, den reneste formen for nitrogen som mange bryggerier krever. Ultrarent betyr 99,9995 % til 99 %. Membran-nitrogengeneratorer er ideelle for små bryggerier som krever et alternativ med lavt volum og lav strømning, der 99 % til 99,9 % renhet er akseptabelt.
Atlas Copcos nitrogengenerator bruker den nyeste teknologien og er en kompakt industriell luftkompressor med en spesiell membran som skiller nitrogenet fra trykkluftstrømmen. Håndverksbryggerier er en stor målgruppe for Atlas Copo. I følge en hvitbok fra Atlas Copco betaler bryggerier vanligvis mellom 0,10 og 0,15 dollar per kubikkfot for å produsere nitrogen på stedet. Hvordan er dette sammenlignet med CO2-kostnadene?
«Vi tilbyr seks standardpakker som dekker 80 % av alle bryggerier – fra noen få tusen til hundretusenvis av fat per år», sier Peter Askini, forretningsutviklingssjef for industrigasser hos Atlas Copco. «Et bryggeri kan øke kapasiteten til nitrogengeneratorene sine for å muliggjøre vekst samtidig som effektiviteten opprettholdes. I tillegg tillater den modulære designen at en andre generator legges til hvis bryggeriets virksomhet utvides betydelig.»
«Bruk av nitrogen er ikke ment å erstatte CO2 fullstendig», forklarer Asquini, «men vi tror at vinprodusenter kan redusere forbruket med omtrent 70 %. Hoveddrivkraften er bærekraft. Det er veldig enkelt for enhver vinprodusent å produsere nitrogen på egenhånd. Ikke bruk flere klimagasser, noe som er bedre for miljøet. Det vil lønne seg fra den første måneden, noe som vil påvirke bunnlinjen direkte. Hvis det ikke dukker opp før du kjøper, ikke kjøp det. Her er våre enkle regler. Etterspørselen etter CO2 skyter i været for å produsere slike produkter, som tørris, som bruker store mengder CO2 og er nødvendig for å transportere vaksiner. Bryggerier i USA uttrykker bekymring for tilbudsnivået og lurer på om de kan holde prisnivået i samsvar med bryggeriets behov.»
Som nevnt tidligere, vil nitrogenrenhet være en stor bekymring for håndbryggere. Akkurat som CO2, vil nitrogen samhandle med ølet eller vørteren og føre med seg urenheter. Dette er grunnen til at mange nitrogengeneratorer for mat og drikke vil bli annonsert som oljefrie enheter (lær om fordelene med renlighet med oljefrie kompressorer i den siste setningen i sidefeltet nedenfor).
«Når vi mottar CO2, sjekker vi kvaliteten og forurensningen, noe som er en annen svært viktig del av å samarbeide med en god leverandør», sa McKenna. «Nitrogen er litt annerledes, og det er derfor vi fortsatt kjøper rent flytende nitrogen. En annen ting vi ser på er å finne og prise en intern nitrogengenerator – igjen, med fokus på nitrogenet den produserer med Purity for å begrense oksygenopptaket. Vi ser på dette som en potensiell investering, så de eneste prosessene i bryggeriet som er helt avhengige av CO2 vil være ølkarbonering og vedlikehold av tappevann.»
«Men én veldig viktig ting å huske på – igjen, noe som virker kresen å overse, men som er avgjørende for å opprettholde ølkvaliteten – er at enhver nitrogengenerator må produsere nitrogen med en nøyaktighet på andre desimal [dvs. 99,99 % renhet] for å begrense oksygenopptaket og risikoen for oksidasjon. Dette nøyaktighets- og renhetsnivået krever mer kostnader for nitrogengeneratoren, men sikrer kvaliteten på nitrogenet og dermed kvaliteten på ølet.»
Bryggerier krever mye data og kvalitetskontroll når de bruker nitrogen. Hvis et bryggeri for eksempel bruker N2 til å flytte øl mellom tanker, må stabiliteten til CO2-en i tanken og i tanken eller flasken overvåkes gjennom hele prosessen. I noen tilfeller fungerer kanskje ikke ren N2 ordentlig (for eksempel ved fylling av beholdere) fordi ren N2 vil fjerne CO2 fra løsningen. Som et resultat vil noen bryggerier bruke en 50/50 blanding av CO2 og N2 for å fylle bollen, mens andre vil unngå det helt.
N2 Pro-tips: La oss snakke om vedlikehold. Nitrogengeneratorer er virkelig så nærme «still inn og glem det» som du kan komme, men noen forbruksvarer, som filtre, krever semi-regelmessig utskifting. Vanligvis kreves denne servicen omtrent hver 4000. time. Det samme teamet som tar seg av luftkompressoren din, vil også ta seg av generatoren din. De fleste generatorer leveres med en enkel kontroller som ligner på iPhone-en din, og tilbyr full fjernovervåking via app.
Tankrensing er forskjellig fra nitrogenrensing av flere årsaker. N2 blander seg godt med luft, så det samhandler ikke med O2 slik CO2 gjør. N2 er også lettere enn luft, så det fyller tanken fra topp til bunn, mens CO2 fyller den fra bunn til topp. Det kreves mer N2 enn CO2 for å rense en lagringstank og krever ofte mer kuleblåsing. Sparer du fortsatt penger?
Nye sikkerhetsproblemer oppstår også med den nye industrigassen. Et bryggeri bør definitivt installere O2-sensorer slik at ansatte kan visualisere inneluftkvaliteten – akkurat som man har N2-dewar-kolber lagret i kjøleskap i disse dager.
Men lønnsomheten kan lett oppveie CO2-gjenvinningsanlegg. I dette webinaret oppgir Dion Quinn fra Foth Production Solutions (et ingeniørfirma) at N2-produksjon koster mellom 8 og 20 dollar per tonn, mens CO2-fangst med et gjenvinningsanlegg koster mellom 50 og 200 dollar per tonn.
Fordelene med nitrogengeneratorer inkluderer å eliminere eller i det minste redusere avhengigheten av kontrakter og forsyninger av CO2 og nitrogen. Dette sparer lagringsplass ettersom bryggeriene kan produsere og lagre så mye de trenger, og dermed eliminere behovet for å lagre og transportere nitrogenflasker. Som med CO2 betales frakt og håndtering av nitrogen av kunden. Med nitrogengeneratorer er ikke dette lenger et problem.
Nitrogengeneratorer er ofte enkle å integrere i et bryggerimiljø. Mindre nitrogengeneratorer kan monteres på veggen, slik at de ikke tar opp gulvplass og er stillegående. Disse posene håndterer skiftende omgivelsestemperaturer godt og er svært motstandsdyktige mot temperatursvingninger. Kan installeres utendørs, men anbefales ikke for ekstreme høye og lave klimaer.
Det finnes mange produsenter av nitrogengeneratorer, inkludert Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb og Holtec Gas Systems. En liten nitrogengenerator kan koste rundt 800 dollar i måneden under et femårig lease-to-own-program, sa Asquini.
«Til syvende og sist, hvis nitrogen er riktig for deg, har du en rekke leverandører og teknologier å velge mellom», sa Asquini. «Finn den som er riktig for deg, og sørg for at du har en god forståelse av totale eierkostnader, og sammenlign strøm- og vedlikeholdskostnader mellom enheter. Du vil ofte oppdage at det å kjøpe den billigste ikke er riktig for jobben din.»
Nitrogengeneratorsystemer bruker en luftkompressor, og de fleste håndverksbryggerier har allerede en, noe som er praktisk.
Hvilke luftkompressorer brukes i håndverksbryggerier? Presser væske gjennom rør og tanker. Energi for pneumatisk transport og kontroll. Lufting av vørter, gjær eller vann. Kontrollventil. Spylegass for å presse slam ut av tankene under rengjøring og for å hjelpe til med rengjøring av hull.
Mange bryggeriapplikasjoner krever spesiell bruk av 100 % oljefrie luftkompressorer. Hvis oljen kommer i kontakt med ølet, dreper den gjæren og flater ut skummet, noe som ødelegger drikken og gjør ølet dårlig.
Det er også en sikkerhetsrisiko. Fordi næringsmiddel- og drikkevareindustrien er svært sensitiv, finnes det strenge kvalitets- og renhetsstandarder, og med rette. Eksempel: Sullair SRL-serien oljefrie luftkompressorer fra 10 til 15 hk (fra 7,5 til 11 kW) er godt egnet for håndbryggerier. Bryggerier setter pris på stillheten til denne typen maskiner. SRL-serien tilbyr lave støynivåer ned til 48 dBA, noe som gjør kompressoren egnet for innendørs bruk uten et separat lydisolert rom.
Når ren luft er kritisk, som i bryggerier og håndverksbryggerier, er oljefri luft avgjørende. Oljepartikler i trykkluft kan forurense nedstrøms prosesser og produksjon. Siden mange bryggerier produserer tusenvis av fat eller flere kasser med øl i året, har ingen råd til å ta den risikoen. Oljefrie kompressorer er spesielt egnet for applikasjoner der luften er i direkte kontakt med råmaterialet. Selv i applikasjoner der det ikke er direkte kontakt mellom ingredienser og luft, for eksempel i pakkelinjer, bidrar en oljefri kompressor til å holde sluttproduktet rent for trygghet.
Publisert: 06.01.2023