هانغتشو نوتشو مجموعة التكنولوجيا المحدودة.

تستخدم مصانع الجعة الحرفية ثاني أكسيد الكربون في عدد مذهل من التطبيقات في عملية التخمير والتعبئة والتقديم: نقل البيرة أو المنتج من خزان إلى خزان، وكربنة المنتج، وتنقية الأكسجين قبل التعبئة، وتغليف البيرة أثناء العملية، والشطف المسبق لخزانات بريت بعد التنظيف. وتعقيم وتعبئة البيرة في مطعم أو بار.انه فقط للمبتدئين.
يقول ماكس ماكينا، كبير مديري التسويق في شركة Dorchester Brewing Co. التي يقع مقرها في بوسطن: "نحن نستخدم ثاني أكسيد الكربون في جميع أنحاء مصنع الجعة والبار". ويقدم البيرة - في كل مرحلة من مراحل العملية."
مثل العديد من مصانع الجعة الحرفية، تواجه شركة Dorchester Brewing نقصًا في جودة ثاني أكسيد الكربون التجارية التي تحتاجها للعمل (اقرأ عن جميع أسباب هذا النقص هنا).
وقال ماكينا: "بسبب عقودنا، لم يرفع موردونا الحاليون لثاني أكسيد الكربون أسعارهم على الرغم من ارتفاع الأسعار في أجزاء أخرى من السوق"."حتى الآن، كان التأثير بشكل رئيسي على التوزيع المحدود."
للتعويض عن نقص ثاني أكسيد الكربون، تستخدم شركة Dorchester Brewing النيتروجين بدلاً من ثاني أكسيد الكربون في بعض الحالات.
وتابع ماكينا: "لقد تمكنا من نقل العديد من العمليات إلى النيتروجين"."من أهمها تنظيف العلب وتغطية الغاز أثناء عملية التعليب والختم.وهذه هي الإضافة الأكبر بالنسبة لنا على الإطلاق لأن هذه العمليات تتطلب الكثير من ثاني أكسيد الكربون.لفترة طويلة كان لدينا مصنع خاص للنيترو.نحن نستخدم مولدًا خاصًا للنيتروجين لإنتاج كل النيتروجين للبار - لخط نيترو مخصص ومزيج البيرة الخاص بنا.
N2 هو الغاز الخامل الأكثر اقتصادا في الإنتاج ويمكن استخدامه في أقبية مصانع الجعة الحرفية ومحلات الزجاجات والحانات.يعتبر N2 أرخص من ثاني أكسيد الكربون بالنسبة للمشروبات وغالبًا ما يكون متاحًا بشكل أكبر، اعتمادًا على توفره في منطقتك.
يمكن شراء N2 كغاز في أسطوانات الضغط العالي أو كسائل في ديوارز أو صهاريج التخزين الكبيرة.ويمكن 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 عبارة عن أكسجين وغازات ضئيلة.كما أنه يجعلها أكثر صداقة للبيئة حيث تنبعث منها كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون.
في عملية التخمير والتعبئة، يمكن استخدام N2 لإبعاد الأكسجين عن البيرة.عند استخدامه بشكل صحيح (يخلط معظم الناس ثاني أكسيد الكربون مع N2 عند العمل مع البيرة الغازية) يمكن استخدام N2 لتنظيف الخزانات، ونقل البيرة من خزان إلى خزان، وضغط البراميل قبل التخزين، أثناء التهوية تحت الأغطية.عنصر للذوق والفم.في الحانات، يتم استخدام النيترو في خطوط مياه الصنبور للنيتروبيف بالإضافة إلى تطبيقات الضغط العالي/المسافات الطويلة حيث يتم خلط النيتروجين مع نسبة معينة من ثاني أكسيد الكربون لمنع البيرة من الرغوة عند الصنبور.يمكن أيضًا استخدام N2 كغاز مغلي لتفريغ الغاز من الماء إذا كان هذا جزءًا من عمليتك.
الآن، كما ذكرنا في مقالتنا السابقة عن نقص ثاني أكسيد الكربون، فإن النيتروجين ليس بديلًا دقيقًا لثاني أكسيد الكربون في جميع تطبيقات التخمير.هذه الغازات تتصرف بشكل مختلف.لديهم أوزان جزيئية مختلفة وكثافات مختلفة.
على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون أكثر قابلية للذوبان في السوائل من N2.هذا هو السبب في أن النيتروجين يعطي فقاعات أصغر وملمسًا مختلفًا في الفم في البيرة.ولهذا السبب يستخدم مصنعو البيرة قطرات النيتروجين السائل بدلاً من النيتروجين الغازي لنترات البيرة.ويقول الناس إن ثاني أكسيد الكربون يضيف أيضًا لمسة من المرارة أو الحموضة التي لا يضيفها النيتروجين، مما قد يغير شكل النكهة.التحول إلى النيتروجين لن يحل جميع مشاكل ثاني أكسيد الكربون.
يقول تشاك سكيبيك، مدير برامج التخمير الفنية في معهد برويرز: "هناك إمكانات، لكن النيتروجين ليس حلا سحريا أو حلا سريعا.يتصرف ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين بشكل مختلف تمامًا.سوف تحصل على المزيد من النيتروجين الممزوج بالهواء الموجود في الخزان مما لو قمت بتطهير ثاني أكسيد الكربون.لذلك سوف يتطلب المزيد من النيتروجين.أسمع هذا مرارا وتكرارا.
"أحد مصانع الجعة التي أعرفها كان ذكيًا حقًا وبدأ في استبدال ثاني أكسيد الكربون بالنيتروجين، وكانت البيرة الخاصة بهم تحتوي على الكثير من الأكسجين، لذلك يستخدمون الآن مزيجًا من النيتروجين وثاني أكسيد الكربون، مع القليل من الحظ.ليس فقط، "مرحبًا، سوف نبدأ باستخدام النيتروجين لحل جميع مشاكلنا.من الجيد أن نرى الكثير عن هذا في الأدبيات، لقد بدأنا نرى المزيد من الأشخاص يقومون بالفعل ببعض الأبحاث، كما تعلمون، للتوصل إلى أفضل الممارسات لهذا الاستبدال.
سيكون توصيل هذه الغازات مختلفًا نظرًا لاختلاف كثافاتها مما قد يؤدي إلى بعض التغييرات الهندسية أو التخزينية.استمع إلى جيسون بيركنز، صانع الجعة الرئيسي في شركة Allagash Brewing Co.، وهو يناقش ترقية خط التعبئة ومشعب الغاز الخاص به لاستخدام ثاني أكسيد الكربون لملء الوعاء المضغوط وN2 لمانع التسرب وكسر الفقاعات.قد يختلف التخزين.
وقال ماكينا: "هناك بالتأكيد بعض الاختلافات، ويرجع ذلك جزئيا إلى كيفية حصولنا على النيتروجين"."نحصل على النيتروجين السائل النقي في ديوار، لذا فإن تخزينه يختلف تمامًا عن خزانات ثاني أكسيد الكربون لدينا: فهي أصغر حجمًا، على بكرات ويتم تخزينها في الثلاجة.لقد أخذناها إلى المستوى التالي.ثاني أكسيد الكربون إلى النيتروجين، ولكن مرة أخرى، نحن حريصون للغاية بشأن كيفية إجراء التحول بكفاءة ومسؤولية للتأكد من أن البيرة في أعلى مستوى لها في كل خطوة على الطريق.المفتاح، في بعض الحالات كان استبدالًا بسيطًا جدًا للتوصيل والتشغيل، بينما في حالات أخرى تطلب تحسينات كبيرة في المواد والبنية التحتية والتصنيع وما إلى ذلك.
وفقًا لهذا المقال الممتاز من شركة Titus Co. (مورد لضواغط الهواء، ومجففات الهواء، وخدمات ضواغط الهواء خارج ولاية بنسلفانيا)، تعمل مولدات النيتروجين بإحدى طريقتين:
الامتزاز بتأرجح الضغط: يعمل الامتزاز بتأرجح الضغط (PSA) باستخدام المناخل الجزيئية الكربونية لفصل الجزيئات.يحتوي الغربال على مسام بنفس حجم جزيئات الأكسجين، مما يحبس تلك الجزيئات أثناء مرورها ويسمح لجزيئات النيتروجين الأكبر بالمرور.يقوم المولد بعد ذلك بإطلاق الأكسجين من خلال غرفة أخرى.ونتيجة هذه العملية يمكن أن تصل نسبة نقاء النيتروجين إلى 99.999%.
توليد الغشاء من النيتروجين.يعمل توليد النيتروجين الغشائي عن طريق فصل الجزيئات باستخدام ألياف البوليمر.هذه الألياف مجوفة، ذات مسام سطحية صغيرة بما يكفي للسماح للأكسجين بالمرور من خلالها، ولكنها صغيرة جدًا بحيث لا تستطيع جزيئات النيتروجين إزالة الأكسجين من تيار الغاز.يمكن للمولدات التي تستخدم هذه الطريقة إنتاج النيتروجين بنسبة تصل إلى 99.5%.
حسنًا، ينتج مولد النيتروجين PSA نيتروجينًا فائق النقاء بكميات كبيرة وبمعدلات تدفق عالية، وهو أنقى أشكال النيتروجين الذي تتطلبه العديد من مصانع الجعة.فائق النقاء يعني 99.9995% إلى 99%.تعتبر مولدات النيتروجين الغشائية مثالية لمصانع الجعة الصغيرة التي تتطلب حجمًا منخفضًا وبديلًا منخفض التدفق حيث تكون درجة نقاء 99% إلى 99.9% مقبولة.
باستخدام أحدث التقنيات، يعد مولد النيتروجين أطلس كوبكو عبارة عن ضاغط هواء صناعي مدمج مزود بغشاء خاص يفصل النيتروجين عن تيار الهواء المضغوط.تعد مصانع الجعة الحرفية جمهورًا كبيرًا مستهدفًا لشركة Atlas Copo.وفقًا للورقة البيضاء الصادرة عن شركة Atlas Copco، يدفع مصنعو الجعة عادة ما بين 0.10 دولار و0.15 دولار للقدم المكعب لإنتاج النيتروجين في الموقع.كيف يقارن هذا بتكاليف ثاني أكسيد الكربون لديك؟
يقول بيتر أسكيني، مدير تطوير الأعمال للغازات الصناعية في شركة 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 زيادة قدرة مولدات النيتروجين الخاصة به لتمكين النمو مع الحفاظ على الكفاءة.بالإضافة إلى ذلك، يسمح التصميم المعياري بإضافة مولد ثانٍ إذا توسعت عمليات مصنع الجعة بشكل كبير.
يوضح أسكويني: "لا يهدف استخدام النيتروجين إلى استبدال ثاني أكسيد الكربون بالكامل، لكننا نعتقد أن صانعي النبيذ يمكنهم تقليل استهلاكهم بنسبة 70٪ تقريبًا.القوة الدافعة الرئيسية هي الاستدامة.من السهل جدًا على أي صانع نبيذ أن ينتج النيتروجين بنفسه.لا تستخدموا المزيد من الغازات الدفيئة."أيهما أفضل للبيئة، سيؤتي ثماره من الشهر الأول، مما سيؤثر بشكل مباشر على النتيجة النهائية، إذا لم يظهر قبل الشراء، فلا تشتريه. إليك قواعدنا البسيطة. الطلب على ثاني أكسيد الكربون ويتزايد إنتاج مثل هذه المنتجات، مثل الثلج الجاف، الذي يستخدم كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والضروري لنقل اللقاحات.تعرب مصانع الجعة في الولايات المتحدة عن قلقها بشأن مستوى العرض وتتساءل عما إذا كان بإمكانها الحفاظ على مستوى السعر متسقًا مع احتياجات مصنع الجعة.
كما ذكرنا سابقًا، سيكون نقاء النيتروجين مصدر قلق كبير لمصانع البيرة الحرفية.تمامًا مثل ثاني أكسيد الكربون، سوف يتفاعل النيتروجين مع البيرة أو نقيع الشعير ويحمل معه الشوائب.ولهذا السبب سيتم الإعلان عن العديد من مولدات النيتروجين الخاصة بالأطعمة والمشروبات على أنها وحدات خالية من الزيت (تعرف على فوائد النظافة للضواغط الخالية من الزيت في الجملة الأخيرة في الشريط الجانبي أدناه).
قال ماكينا: "عندما نتلقى ثاني أكسيد الكربون، نتحقق من جودته وتلوثه، وهو جزء آخر مهم جدًا من العمل مع مورد جيد"."النيتروجين مختلف قليلاً، ولهذا السبب ما زلنا نشتري النيتروجين السائل النقي.شيء آخر نتطلع إليه هو العثور على مولد نيتروجين داخلي وتسعيره - مرة أخرى، مع التركيز على النيتروجين الذي ينتجه بنقاوة للحد من امتصاص الأكسجين.نحن نرى هذا كاستثمار محتمل، لذا فإن العمليات الوحيدة في مصنع الجعة التي تعتمد بشكل كامل على ثاني أكسيد الكربون هي كربنة البيرة وصيانة مياه الصنبور.
"ولكن هناك شيء مهم حقًا يجب أخذه في الاعتبار - مرة أخرى، شيء يبدو من الصعب إغفاله ولكنه مهم للحفاظ على جودة البيرة - وهو أن أي مولد للنيتروجين يحتاج إلى إنتاج النيتروجين إلى المركز العشري الثاني [أي نقاء 99.99٪] للحد من الأكسجين الامتصاص وخطر الأكسدة.يتطلب هذا المستوى من الدقة والنقاء المزيد من تكاليف مولد النيتروجين، ولكنه يضمن جودة النيتروجين وبالتالي جودة البيرة.
يتطلب مصنعو البيرة الكثير من البيانات ومراقبة 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 سوف يزيل ثاني أكسيد الكربون من المحلول.ونتيجة لذلك، سيستخدم بعض مصنعي البيرة خليطًا بنسبة 50/50 من ثاني أكسيد الكربون وN2 لملء الوعاء، بينما سيتجنبه البعض الآخر تمامًا.
نصيحة N2 Pro: دعونا نتحدث عن الصيانة.إن مولدات النيتروجين قريبة جدًا من "ضبطها ونسيانها" قدر الإمكان، 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 بالمولد الخاص بك.تأتي معظم المولدات مزودة بوحدة تحكم بسيطة مشابهة لجهاز iPhone الخاص بك وتوفر إمكانات مراقبة كاملة للتطبيق عن بعد.
يختلف تنظيف الخزان عن تنظيف النيتروجين لعدد من الأسباب.يمتزج N2 جيدًا مع الهواء، لذلك لا يتفاعل مع O2 مثل ثاني أكسيد الكربون.كما أن N2 أخف من الهواء، لذا فهو يملأ الخزان من الأعلى إلى الأسفل، بينما يملأه ثاني أكسيد الكربون من الأسفل إلى الأعلى.يستغرق الأمر كمية أكبر من النيتروجين مقارنة بثاني أكسيد الكربون لتطهير خزان التخزين وغالبًا ما يتطلب المزيد من عمليات التفجير بالرصاص.هل مازلت توفر المال؟
تنشأ أيضًا مشكلات جديدة تتعلق بالسلامة مع الغاز الصناعي الجديد.يجب على مصنع الجعة بالتأكيد تثبيت أجهزة استشعار O2 حتى يتمكن الموظفون من تصور جودة الهواء الداخلي - تمامًا كما هو الحال مع ديوار N2 المخزنة في الثلاجات هذه الأيام.
لكن الربحية يمكن أن تفوق بسهولة مصانع استعادة ثاني أكسيد الكربون.في هذه الندوة عبر الإنترنت، ذكر Dion Quinn من Foth Production Solutions (شركة هندسية) أن إنتاج N2 يتكلف ما بين 8 دولارات و20 دولارًا للطن، بينما يتكلف احتجاز ثاني أكسيد الكربون من خلال مصنع الاسترداد ما بين 50 دولارًا و200 دولار للطن.
تشمل فوائد مولدات النيتروجين التخلص أو على الأقل تقليل الاعتماد على العقود وإمدادات ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين.وهذا يوفر مساحة التخزين حيث يمكن لمصانع الجعة إنتاج وتخزين ما تحتاجه، مما يلغي الحاجة إلى تخزين ونقل زجاجات النيتروجين.كما هو الحال مع ثاني أكسيد الكربون، يتم دفع تكاليف شحن ومناولة النيتروجين من قبل العميل.مع مولدات النيتروجين، لم تعد هذه مشكلة.
غالبًا ما يكون من السهل دمج مولدات النيتروجين في بيئة مصنع الجعة.يمكن تركيب مولدات النيتروجين الصغيرة على الحائط حتى لا تشغل مساحة أرضية وتعمل بهدوء.تتعامل هذه الأكياس مع درجات الحرارة المحيطة المتغيرة بشكل جيد وهي مقاومة جدًا لتقلبات درجات الحرارة.يمكن تركيبه في الهواء الطلق، ولكن لا يُنصح باستخدامه في المناخات العالية والمنخفضة للغاية.
هناك العديد من الشركات المصنعة لمولدات النيتروجين بما في ذلك Atlas Copco وParker Hannifin وSouth-Tek Systems وMilcarb وHoltec Gas Systems.وقال أسكويني إن مولد النيتروجين الصغير قد يتكلف حوالي 800 دولار شهريًا بموجب برنامج تأجير لمدة خمس سنوات.
وقال أسكويني: "في نهاية المطاف، إذا كان النيتروجين مناسبًا لك، فلديك مجموعة متنوعة من الموردين والتقنيات للاختيار من بينها"."اعثر على الجهاز المناسب لك وتأكد من أن لديك فهمًا جيدًا للتكلفة الإجمالية للملكية [إجمالي تكلفة الملكية] ومقارنة تكاليف الطاقة والصيانة بين الأجهزة.ستجد في كثير من الأحيان أن شراء الأرخص ليس مناسبًا لوظيفتك.
تستخدم أنظمة مولدات النيتروجين ضاغط هواء، ومعظم مصانع الجعة الحرفية لديها بالفعل ضاغط هواء، وهو سهل الاستخدام.
ما هي ضواغط الهواء المستخدمة في مصانع الجعة الحرفية؟يدفع السوائل عبر الأنابيب والخزانات.الطاقة للنقل الهوائي والتحكم.تهوية النبتة أو الخميرة أو الماء.صمام التحكم.تطهير الغاز لإخراج الطين من الخزانات أثناء التنظيف وللمساعدة في تنظيف الحفرة.
تتطلب العديد من تطبيقات مصانع الجعة استخدامًا خاصًا لضواغط الهواء الخالية من الزيت بنسبة 100%.إذا لامس الزيت البيرة، فإنه يقتل الخميرة ويسطح الرغوة، مما يفسد المشروب ويجعل البيرة سيئة.
إنها أيضًا مخاطرة أمنية.نظرًا لأن صناعة الأغذية والمشروبات حساسة للغاية، فهناك معايير صارمة للجودة والنقاء، وهذا أمر صحيح.مثال: ضواغط الهواء الخالية من الزيت من سلسلة Sullair SRL بقدرة تتراوح من 10 إلى 15 حصان.(من 7.5 إلى 11 كيلو واط) مناسبة تمامًا لمصانع الجعة الحرفية.تتمتع مصانع الجعة بهدوء هذه الأنواع من الآلات.توفر سلسلة SRL مستويات ضوضاء منخفضة تصل إلى 48 ديسيبل، مما يجعل الضاغط مناسبًا للاستخدام الداخلي بدون غرفة منفصلة عازلة للصوت.
عندما يكون الهواء النظيف أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال في مصانع الجعة ومصانع الجعة الحرفية، يكون الهواء الخالي من الزيت ضروريًا.يمكن لجزيئات الزيت الموجودة في الهواء المضغوط أن تلوث العمليات والإنتاج.نظرًا لأن العديد من مصانع الجعة تنتج آلاف البراميل أو عدة صناديق من البيرة سنويًا، فلا يستطيع أحد تحمل هذه المخاطرة.تعتبر الضواغط الخالية من الزيت مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي يكون فيها الهواء على اتصال مباشر مع المواد الخام.حتى في التطبيقات التي لا يوجد فيها اتصال مباشر بين المكونات والهواء، كما هو الحال في خطوط التعبئة والتغليف، يساعد الضاغط الخالي من الزيت في الحفاظ على نظافة المنتج النهائي من أجل راحة البال.