تستخدم مصانع الجعة الحرفية ثاني أكسيد الكربون في عدد مفاجئ من التطبيقات في عملية تخمير وتغليف وتقديم الخدمة: نقل البيرة أو المنتج من الخزان إلى الخزان ، أو كربزة من منتج ، وتنقية الأكسجين قبل التغليف ، وتعبئة البيرة في العملية ، أو دبابات بريطانية قبل التنظيف والتعقيم ، تعبئة البيرة في مطعم أو بار. هذا فقط للمبتدئين.
يقول ماكس ماكينا ، كبير مديري التسويق في شركة دورشيستر بروينج في بوسطن الذي يخدم البيرة-في كل مرحلة من مراحل العملية: "نستخدم ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء مصنع الجعة والبار". "
مثل العديد من مصانع الجعة الحرفية ، تواجه Dorchester Brewing نقصًا في ثاني أكسيد الكربون الجودة التجارية التي يحتاجها للعمل (اقرأ عن جميع أسباب هذا النقص هنا).
وقال ماكينا: "بسبب عقودنا ، لم يرفع موردو ثاني أكسيد الكربون الحاليون أسعارهم على الرغم من زيادة الأسعار في أجزاء أخرى من السوق". "حتى الآن ، كان التأثير أساسًا على التوزيع المحدود."
للتعويض عن نقص ثاني أكسيد الكربون ، يستخدم Dorchester Brewing النيتروجين بدلاً من ثاني أكسيد الكربون في بعض الحالات.
"لقد تمكنا من نقل العديد من العمليات إلى النيتروجين" ، تابع ماكينا. "بعض أهمها كانت تنظيف العلب وتغطي الغاز أثناء عملية التعليب والختم. هذا هو إلى حد بعيد أكبر إضافة لنا لأن هذه العمليات تتطلب الكثير من ثاني أكسيد الكربون. لفترة طويلة كان لدينا مصنع نيترو خاص. نحن نستخدم مولد النيتروجين الخاص لإنتاج جميع النيتروجين للشريط - لخط نيترو مخصص ومزيج البيرة لدينا. "
N2 هو الغاز الخامل الأكثر اقتصادا الذي يمكن إنتاجه ويمكن استخدامه في الطوابق الحرف الجعة ، ومتاجر الزجاجات والبارات. N2 أرخص من ثاني أكسيد الكربون للمشروبات وغالبًا ما يكون أكثر توفرًا ، اعتمادًا على توفر في منطقتك.
يمكن شراء N2 كغاز في أسطوانات عالية الضغط أو كسائل في الندى أو خزانات التخزين الكبيرة. يمكن أيضًا إنتاج النيتروجين في الموقع باستخدام مولد النيتروجين. تعمل مولدات النيتروجين عن طريق إزالة جزيئات الأكسجين من الهواء.
النيتروجين هو العنصر الأكثر وفرة (78 ٪) في الغلاف الجوي للأرض ، والباقي هو الغازات الأكسجين والتجاري. كما أنه يجعلها أكثر ملاءمة للبيئة وأنت تنبعث منها CO2.
في التخمير والتعبئة ، يمكن استخدام N2 للحفاظ على الأكسجين خارج البيرة. عند استخدامها بشكل صحيح (يخلط معظم الأشخاص CO2 مع N2 عند العمل مع البيرة الغازية) يمكن استخدام N2 لتنظيف الخزانات ، ونقل البيرة من الخزان إلى الخزان ، والضغط على البراميل قبل التخزين ، بينما تهب تحت القبعات. مكون للطعم والفم. في القضبان ، يتم استخدام النيترو في خطوط مياه الصنبور للنيتروبيف وكذلك تطبيقات الضغط العالي/المسافات الطويلة حيث يتم خلط النيتروجين مع نسبة مئوية معينة من ثاني أكسيد الكربون لمنع البيرة من الرغوة عند الصنبور. يمكن استخدام N2 حتى كغليان غليان من أجل تخفيف الماء إذا كان هذا جزءًا من عمليتك.
الآن ، كما ذكرنا في مقالنا السابق حول نقص ثاني أكسيد الكربون ، فإن النيتروجين ليس بديلاً دقيقًا لثاني أكسيد الكربون في جميع تطبيقات التخمير. هذه الغازات تتصرف بشكل مختلف. لديهم أوزان جزيئية مختلفة وكثافة مختلفة.
على سبيل المثال ، ثاني أكسيد الكربون أكثر قابلية للذوبان في السوائل من N2. هذا هو السبب في أن النيتروجين يعطي فقاعات أصغر ومسلح مختلف في البيرة. هذا هو السبب في أن مصنع البيرة يستخدمون قطرات النيتروجين السائل بدلاً من النيتروجين الغازي إلى بيرة النترات. يقول الناس إن ثاني أكسيد الكربون يضيف أيضًا تلميحًا من المرارة أو الحموضة التي لا يغيرها النيتروجين ، مما قد يغير ملف النكهة. التحول إلى النيتروجين لن يحل جميع مشاكل ثاني أكسيد الكربون.
يقول تشاك سكيبيك ، مدير برامج التخمير الفنية في معهد برويرز ، "لكن هناك إمكانات" ، لكن النيتروجين ليس حدوثًا أو حلًا سريعًا. CO2 والنيتروجين يتصرفون بشكل مختلف تمامًا. سوف تحصل على المزيد من النيتروجين مع الهواء في الخزان أكثر مما لو قمت بتطهير ثاني أكسيد الكربون. لذلك سوف يتطلب المزيد من النيتروجين. أسمع هذا مرارًا وتكرارًا.
"كان أحد الخبر الذي أعرفه ذكيًا حقًا وبدأت في استبدال ثاني أكسيد الكربون بالنيتروجين ، وكان لدى البيرة الكثير من الأكسجين فيه ، لذا فإنهم يستخدمون الآن مزيجًا من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون ، مع المزيد من الحظ. من الجيد أن نرى الكثير حول هذا الموضوع في الأدب ، وبدأنا نرى المزيد من الناس يقومون بالفعل ببعض الأبحاث ، كما تعلمون ، للتوصل إلى أفضل الممارسات لهذا البديل.
سيكون تسليم هذه الغازات مختلفًا لأنها تحتوي على كثافات مختلفة قد تؤدي إلى بعض التغييرات الهندسية أو التخزين. اسمع Jason Perkins ، Master Brewer في شركة Allagash Brewing Co. ، ناقش ترقية خط تعبئة الزجاجات ومشعب الغاز لاستخدام ثاني أكسيد الكربون لملء الوعاء المضغوطة و N2 لملكية مانعة للتسرب والفقاعة. قد تختلف التخزين.
وقال ماكينا: "هناك بالتأكيد بعض الاختلافات ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى كيفية حصولنا على النيتروجين". "نحصل على النيتروجين السائل النقي في الندى ، لذا فإن تخزينه يختلف تمامًا عن خزانات ثاني أكسيد الكربون لدينا: فهي أصغر ، على بكرات وتخزينها في الثلاجة. لقد أخذناها إلى المستوى التالي. ثاني أكسيد الكربون للنيتروجين ، ولكن مرة أخرى ، نحن حريصون للغاية على كيفية إجراء الانتقال بكفاءة ومسؤولية للتأكد من أن البيرة في أعلى مستوياتها في كل خطوة على الطريق. المفتاح ، في بعض الحالات كان استبدالًا بسيطًا جدًا للتوصيل والتشغيل ، بينما كان في حالات أخرى يتطلب تحسينات كبيرة في المواد والبنية التحتية والتصنيع وما إلى ذلك "
وفقًا لهذا المقال الممتاز من شركة Titus (مورد لضواغط الهواء ومجففات الهواء وخدمات ضاغط الهواء خارج ولاية بنسلفانيا) ، تعمل مولدات النيتروجين بإحدى طريقتين:
الامتزاز المتأرجح للضغط: يعمل امتصاص التأرجح (PSA) باستخدام المناخل الجزيئي للكربون لفصل الجزيئات. يحتوي الغربال على نفس حجم جزيئات الأكسجين ، محاصرة تلك الجزيئات أثناء مرورها وتسمح لجزيئات النيتروجين الأكبر. المولد ثم يطلق الأكسجين من خلال غرفة أخرى. نتيجة هذه العملية هي أن نقاء النيتروجين يمكن أن يصل إلى 99.999 ٪.
توليد الغشاء من النيتروجين. يعمل توليد النيتروجين الغشائي عن طريق فصل الجزيئات باستخدام ألياف البوليمر. هذه الألياف جوفاء ، مع المسام السطحية صغيرة بما يكفي للسماح بالأكسجين بالمرور ، ولكنها صغيرة جدًا لجزيئات النيتروجين لإزالة الأكسجين من تيار الغاز. يمكن للمولدات التي تستخدم هذه الطريقة إنتاج النيتروجين حتى 99.5 ٪ نقية.
حسنًا ، ينتج مولد النيتروجين PSA النيتروجين فائقة النشر في أحجام كبيرة وبأسعار تدفق عالية ، وهو أنقى شكل من أشكال النيتروجين التي يحتاجها العديد من مصانع الجعة. Ultrapure تعني 99.9995 ٪ إلى 99 ٪. تعتبر مولدات النيتروجين الغشائية مثالية لمصانع الجعة الصغيرة التي تتطلب بديلاً منخفضًا للتدفق المنخفض ، حيث يكون نقاء 99 ٪ إلى 99.9 ٪ مقبولًا.
باستخدام أحدث التقنيات ، يعد Atlas Copco Nitrogen Generator ضاغط الهواء الصناعي المدمج مع حجاب الحاجز الخاص يفصل النيتروجين عن تيار الهواء المضغوط. مصانع الجعة الحرفية هي جمهور مستهدف كبير لأطلس كوبو. وفقًا لورقة أطلس بيضاء أطلسكو ، عادة ما تدفع بروبيز ما بين 0.10 دولار و 0.15 دولار لكل قدم مكعب لإنتاج النيتروجين في الموقع. كيف يقارن هذا بتكاليف ثاني أكسيد الكربون؟
يقول بيتر أسكيني ، مدير تطوير الأعمال للغازات الصناعية في Atlas Copco: "نحن نقدم ست حزم قياسية تغطي 80 ٪ من جميع مصانع الجعة - من بضعة آلاف إلى مئات الآلاف من البراميل سنويًا". "يمكن لمصنع الجعة أن تزيد من قدرة مولدات النيتروجين الخاصة به على تمكين النمو مع الحفاظ على الكفاءة. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح التصميم المعياري بإضافة مولد ثانٍ إذا توسعت عمليات مصنع الجعة بشكل كبير. "
يوضح أسكويني: "إن استخدام النيتروجين لا يهدف إلى استبدال ثاني أكسيد الكربون بالكامل ، لكننا نعتقد أن صانعي النبيذ يمكنهم تقليل استهلاكهم بحوالي 70 ٪. القوة الدافعة الرئيسية هي الاستدامة. من السهل جدًا على أي صانع نبيذ إنتاج النيتروجين بمفرده. لا تستخدم المزيد من غازات الدفيئة. " ما هو أفضل بالنسبة للبيئة التي ستؤتي ثمارها من الشهر الأول ، والتي ستؤثر بشكل مباشر على النتيجة النهائية ، إذا لم تظهر قبل الشراء ، فلا تشتريها. هنا قواعدنا البسيطة. إن الطلب على ثاني أكسيد الكربون يتجاوز إنتاج مثل هذه المنتجات ، مثل الجليد الجاف ، الذي يستخدم كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون ، ويحتاج إلى نقل اللقاحات. تعرب مصانع الجعة في الولايات المتحدة عن قلقها بشأن مستوى العرض وتتساءل عما إذا كان بإمكانهم الحفاظ على مستوى السعر بما يتفق مع احتياجات مصنع الجعة. "
كما ذكرنا سابقًا ، سيكون نقاء النيتروجين مصدر قلق كبير لمصنعي الحرف. تمامًا مثل ثاني أكسيد الكربون ، سيتفاعل النيتروجين مع البيرة أو النبتة ويحمل الشوائب معه. لهذا السبب سيتم الإعلان عن العديد من مولدات النيتروجين من المواد الغذائية والمشروبات كوحدات خالية من النفط (تعرف على فوائد النظافة للضواغط الخالية من الزيت في الجملة الأخيرة في الشريط الجانبي أدناه).
وقال ماكينا: "عندما نتلقى ثاني أكسيد الكربون ، نتحقق من جودته وتلوثه ، وهو جزء مهم للغاية من العمل مع مورد جيد". "النيتروجين مختلف قليلاً ، وهذا هو السبب في أننا ما زلنا نشتري النيتروجين السائل النقي. شيء آخر نبحث عنه هو العثور على وتسعير مولد النيتروجين الداخلي - مرة أخرى ، مع التركيز على النيتروجين الذي ينتجه مع نقاء للحد من امتصاص الأكسجين. نرى هذا استثمارًا محتملًا ، وبالتالي فإن العمليات الوحيدة في مصنع الجعة التي تعتمد تمامًا على ثاني أكسيد الكربون ستكون كربنة البيرة وصيانة مياه الصنبور.
"لكن أحد الأشياء المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار - مرة أخرى ، شيء يبدو صعب الإرضاء ولكنه أمر بالغ الأهمية للحفاظ على جودة البيرة - هو أن أي مولد النيتروجين يحتاج إلى إنتاج النيتروجين إلى المكان العشري الثاني [أي 99.99 ٪ من النقاء] للحد من امتصاص الأكسجين وخطر الأكسدة.
يتطلب مصنعو الكثير من البيانات والتحكم في الجودة عند استخدام النيتروجين. على سبيل المثال ، إذا كان مصنع الجعة يستخدم N2 لنقل البيرة بين الخزانات ، فيجب مراقبة استقرار ثاني أكسيد الكربون في الخزان وفي الخزان أو الزجاجة طوال العملية. في بعض الحالات ، قد لا يعمل N2 النقي بشكل صحيح (على سبيل المثال ، عند ملء الحاويات) لأن N2 النقي سيقوم بإزالة CO2 من المحلول. نتيجة لذلك ، سيستخدم بعض مصنعي البيرة مزيجًا 50/50 من ثاني أكسيد الكربون و N2 لملء الوعاء ، بينما سيتجنب ذلك الآخرون تمامًا.
نصيحة N2 Pro: لنتحدث عن الصيانة. إن مولدات النيتروجين هي في الحقيقة قريبة من "تعيينها ونسيانها" كما يمكنك الحصول عليها ، ولكن بعض المواد الاستهلاكية ، مثل المرشحات ، تتطلب استبدالًا شبه منتظم. عادةً ما تكون هذه الخدمة مطلوبة كل 4000 ساعة تقريبًا. نفس الفريق الذي يعتني بضاغط الهواء الخاص بك سوف يعتني أيضًا بمولدك. تأتي معظم المولدات مع وحدة تحكم بسيطة مشابهة لجهاز iPhone الخاص بك وتقدم إمكانيات مراقبة عن بُعد كاملة التطبيق.
يختلف تطهير الخزان عن تطهير النيتروجين لعدة أسباب. تمتزج N2 جيدًا مع الهواء ، بحيث لا يتفاعل مع O2 مثل CO2. N2 أيضًا أخف من الهواء ، لذلك يملأ الخزان من أعلى إلى أسفل ، بينما يملأه ثاني أكسيد الكربون من الأسفل إلى الأعلى. يتطلب الأمر N2 أكثر من ثاني أكسيد الكربون لتطهير خزان تخزين وغالبًا ما يتطلب المزيد من التفجير. هل مازلت توفير المال؟
تنشأ قضايا السلامة الجديدة أيضًا مع الغاز الصناعي الجديد. يجب على مصنع الجعة بالتأكيد تثبيت أجهزة استشعار O2 حتى يتمكن الموظفون من تصور جودة الهواء الداخلي - تمامًا كما لو كنت قد تم تخزين ندى N2 في الثلاجات هذه الأيام.
لكن الربحية يمكن أن تفوق بسهولة مصانع استرداد ثاني أكسيد الكربون. في هذا الندوة عبر الإنترنت ، ينص Dion Quinn من Foth Form Production Solutions (وهي شركة هندسية) على أن تكاليف إنتاج N2 تتراوح بين 8 دولارات و 20 دولارًا للطن ، مع التقاط ثاني أكسيد الكربون بتكاليف مصنع الاسترداد بين 50 دولارًا و 200 دولارًا للطن.
تتضمن فوائد مولدات النيتروجين القضاء على الاعتماد على العقود والنيتروجين أو تقليلها على الأقل. هذا يوفر مساحة التخزين حيث يمكن لمصانع الجعة إنتاج وتخزين بقدر ما تحتاج ، مما يلغي الحاجة إلى تخزين ونقل زجاجات النيتروجين. كما هو الحال مع ثاني أكسيد الكربون ، يتم دفع الشحن والتعامل مع النيتروجين من قبل العميل. مع أجهزة النيتروجين ، لم تعد هذه مشكلة.
غالبًا ما يسهل دمج مولدات النيتروجين في بيئة مصنع الجعة. يمكن أن تكون مولدات النيتروجين الأصغر مثبتة على الحائط حتى لا تشغل مساحة الأرضية وتعمل بهدوء. هذه الأكياس تتعامل مع تغيير درجات الحرارة المحيطة بشكل جيد ومقاومة للغاية لتقلبات درجة الحرارة. يمكن تثبيتها في الهواء الطلق ، ولكن لا ينصح بها مناخات عالية ومنخفضة.
هناك العديد من الشركات المصنعة لمولدات النيتروجين بما في ذلك أطلس كوبكو ، باركر هانيفين ، أنظمة جنوب تيك ، ميلكرب وهولتيك الغاز. وقال أسكويني إن مولد النيتروجين الصغير قد يكلف حوالي 800 دولار شهريًا في ظل برنامج مدته خمس سنوات من الإيجار.
"في نهاية اليوم ، إذا كان النيتروجين مناسبًا لك ، فلديك مجموعة متنوعة من الموردين والتقنيات للاختيار من بينها". "ابحث عن أي واحد مناسب لك وتأكد من أن لديك فهمًا جيدًا للتكلفة الإجمالية للملكية [التكلفة الإجمالية للملكية] ومقارنة تكاليف الطاقة والصيانة بين الأجهزة. ستجد غالبًا أن شراء الأرخص ليس مناسبًا لعملك. "
تستخدم أنظمة مولد النيتروجين ضاغط الهواء ، ومعظم مصانع الجعة الحرفية لديها بالفعل واحدة ، وهي مفيدة.
ما هي ضواغط الهواء المستخدمة في مصانع الجعة الحرفية؟ يدفع السائل من خلال الأنابيب والخزانات. طاقة النقل الهوائي والسيطرة. تهوية نبتة أو خميرة أو ماء. صمام التحكم. تطهير الغاز لإجبار الطين على الخروج من الخزانات أثناء التنظيف والمساعدة في تنظيف الثقب.
تتطلب العديد من تطبيقات مصنع الجعة استخدامًا خاصًا لضواغط الهواء الخالية من النفط بنسبة 100 ٪. إذا تلامس الزيت مع البيرة ، فإنه يقتل الخميرة ويسخير الرغوة ، التي تفسد المشروب ويجعل البيرة سيئة.
إنه أيضًا خطر أمني. نظرًا لأن صناعة الأغذية والمشروبات حساسة للغاية ، فهناك معايير جودة ونقاء صارمة في مكانها ، وهي محقة في ذلك. مثال: ضواغط الهواء الخالية من الزيت Sullair SRL من 10 إلى 15 حصان. (من 7.5 إلى 11 كيلوواط) مناسبة تمامًا لمصانع الجعة الحرفية. تتمتع مصانع الجعة بهدوء هذه الأنواع من الآلات. توفر سلسلة SRL مستويات ضوضاء منخفضة إلى 48dba ، مما يجعل الضاغط مناسب للاستخدام الداخلي دون غرفة منفصلة للصوت.
عندما يكون الهواء النظيف أمرًا بالغ الأهمية ، كما هو الحال في مصانع الجعة ومصانع الجعة الحرفية ، فإن الهواء الخالي من النفط ضروري. يمكن أن تلوث جزيئات الزيت في الهواء المضغوط عمليات وإنتاج المصب. نظرًا لأن العديد من مصانع الجعة تنتج آلاف البراميل أو عدة حالات من البيرة سنويًا ، لا يمكن لأحد أن يتحمل هذا المخاطرة. الضواغط الخالية من النفط مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي يكون فيها الهواء على اتصال مباشر مع المواد الأولية. حتى في التطبيقات التي لا يوجد فيها اتصال مباشر بين المكونات والهواء ، كما هو الحال في خطوط التغليف ، يساعد ضاغط خالي من الزيت على الحفاظ على المنتج النهائي لراحة البال.
وقت النشر: يناير -06-2023