Các nhà máy bia thủ công sử dụng CO2 trong vô số ứng dụng đáng ngạc nhiên trong quá trình ủ, đóng gói và phục vụ: di chuyển bia hoặc sản phẩm từ bồn này sang bồn khác, cacbon hóa sản phẩm, thanh lọc oxy trước khi đóng gói, đóng gói bia trong quá trình này, rửa sơ bộ các bồn chứa bia Brit sau khi vệ sinh và khử trùng, đóng chai bia tươi tại nhà hàng hoặc quán bar. Đây chỉ là những ví dụ cơ bản.
“Chúng tôi sử dụng CO2 trong toàn bộ nhà máy bia và quầy bar”, Max McKenna, giám đốc tiếp thị cấp cao tại Dorchester Brewing Co. có trụ sở tại Boston cho biết. Phục vụ bia – ở mọi giai đoạn của quy trình.
Giống như nhiều nhà máy bia thủ công khác, Dorchester Brewing đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt CO2 chất lượng thương mại cần thiết để hoạt động (đọc về tất cả các lý do gây ra tình trạng thiếu hụt này tại đây).
“Nhờ các hợp đồng của chúng tôi, các nhà cung cấp CO2 hiện tại của chúng tôi đã không tăng giá bất chấp việc giá tăng ở các khu vực khác trên thị trường,” McKenna nói. “Cho đến nay, tác động chủ yếu chỉ giới hạn ở việc phân phối hạn chế.”
Để bù đắp lượng CO2 thiếu hụt, Dorchester Brewing sử dụng nitơ thay vì CO2 trong một số trường hợp.
“Chúng tôi đã có thể chuyển nhiều hoạt động sang sử dụng nitơ,” McKenna nói tiếp. “Một số hoạt động quan trọng nhất là làm sạch lon và đậy kín khí trong quá trình đóng lon và đóng nắp. Đây là sự bổ sung lớn nhất đối với chúng tôi vì những quy trình này đòi hỏi rất nhiều CO2. Trong một thời gian dài, chúng tôi đã có một nhà máy nitro đặc biệt. Chúng tôi sử dụng một máy tạo nitơ chuyên dụng để sản xuất toàn bộ nitơ cho quầy bar – cho một dây chuyền nitro chuyên dụng và hỗn hợp bia của chúng tôi.”
N2 là loại khí trơ tiết kiệm nhất để sản xuất và có thể được sử dụng trong tầng hầm nhà máy bia thủ công, cửa hàng bán rượu và quán bar. N2 rẻ hơn CO2 khi dùng cho đồ uống và thường có sẵn hơn, tùy thuộc vào tình trạng sẵn có tại khu vực của bạn.
N2 có thể được mua dưới dạng khí trong các bình áp suất cao hoặc dạng lỏng trong các bình Dewar hoặc các bể chứa lớn. Nitơ cũng có thể được sản xuất tại chỗ bằng máy tạo nitơ. Máy tạo nitơ hoạt động bằng cách loại bỏ các phân tử oxy khỏi không khí.
Nitơ là nguyên tố phổ biến nhất (78%) trong khí quyển Trái Đất, phần còn lại là oxy và các khí vi lượng. Nó cũng thân thiện với môi trường hơn vì thải ra ít CO2 hơn.
Trong sản xuất bia và đóng gói, N2 có thể được sử dụng để ngăn oxy xâm nhập vào bia. Khi được sử dụng đúng cách (hầu hết mọi người đều trộn CO2 với N2 khi làm việc với bia có ga), N2 có thể được sử dụng để làm sạch bể chứa, chuyển bia từ bể này sang bể khác, tạo áp suất cho thùng trước khi lưu trữ, đồng thời sục khí dưới nắp. Đây là một thành phần tạo nên hương vị và cảm giác khi thưởng thức. Tại các quán bar, nitro được sử dụng trong đường ống nước máy để tạo nitropiv cũng như các ứng dụng áp suất cao/đường dài, trong đó nitơ được trộn với một tỷ lệ CO2 nhất định để ngăn bia sủi bọt khi rót ra. N2 thậm chí có thể được sử dụng làm khí bay hơi để khử khí nước nếu đây là một phần trong quy trình của bạn.
Như đã đề cập trong bài viết trước về tình trạng thiếu hụt CO2, nitơ không phải là chất thay thế hoàn toàn cho CO2 trong mọi ứng dụng sản xuất bia. Các loại khí này hoạt động khác nhau. Chúng có trọng lượng phân tử và mật độ khác nhau.
Ví dụ, CO2 hòa tan trong chất lỏng tốt hơn N2. Đây là lý do tại sao nitơ tạo ra bọt khí nhỏ hơn và tạo ra cảm giác khác biệt trong bia. Đây cũng là lý do tại sao các nhà sản xuất bia sử dụng giọt nitơ lỏng thay vì nitơ khí để nitrat hóa bia. Carbon dioxide cũng tạo ra một chút vị đắng hoặc chua mà nitơ không có, điều này có thể làm thay đổi hương vị, theo nhiều người. Việc chuyển sang nitơ sẽ không giải quyết được tất cả các vấn đề về carbon dioxide.
“Có tiềm năng,” Chuck Skepek, giám đốc chương trình kỹ thuật ủ bia tại Viện Brewers, cho biết, “nhưng nitơ không phải là thuốc chữa bách bệnh hay giải pháp tức thời. CO2 và nitơ hoạt động hoàn toàn khác nhau. Bạn sẽ nhận được nhiều nitơ trộn lẫn với không khí trong bình hơn so với khi bạn xả CO2. Vì vậy, nó sẽ cần nhiều nitơ hơn. Tôi đã nghe điều này hết lần này đến lần khác.
Một nhà sản xuất bia mà tôi biết rất thông minh và đã bắt đầu thay thế carbon dioxide bằng nitơ, và bia của họ có nhiều oxy hơn, vì vậy bây giờ họ sử dụng hỗn hợp nitơ và carbon dioxide, với một chút may mắn hơn. Không chỉ là, "Này, chúng ta sẽ bắt đầu sử dụng nitơ để giải quyết mọi vấn đề. Thật tuyệt khi thấy nhiều tài liệu hơn về điều này, chúng ta bắt đầu thấy nhiều người thực sự nghiên cứu hơn, và, bạn biết đấy, đưa ra những phương pháp hay nhất cho sự thay thế này."
Việc cung cấp các loại khí này sẽ khác nhau vì chúng có mật độ khác nhau, điều này có thể dẫn đến một số thay đổi về kỹ thuật hoặc lưu trữ. Hãy lắng nghe Jason Perkins, thợ nấu bia chính tại Allagash Brewing Co., thảo luận về việc nâng cấp dây chuyền đóng chai và ống phân phối khí của mình để sử dụng CO2 để chiết rót áp suất cao và N2 làm chất bịt kín và phá bọt. Việc lưu trữ có thể khác nhau.
“Chắc chắn có một số khác biệt, một phần là do cách chúng tôi lấy nitơ,” McKenna nói. “Chúng tôi lấy nitơ lỏng tinh khiết trong bình Dewar, vì vậy việc bảo quản nó rất khác so với các bình CO2 của chúng tôi: chúng nhỏ hơn, được đặt trên các con lăn và được bảo quản trong tủ đông. Chúng tôi đã đưa quy trình này lên một tầm cao mới. Từ carbon dioxide sang nitơ, nhưng một lần nữa, chúng tôi rất cẩn thận về cách thực hiện quá trình chuyển đổi hiệu quả và có trách nhiệm để đảm bảo bia luôn ở mức cao nhất trong từng bước. Điều quan trọng là, trong một số trường hợp, việc thay thế chỉ cần cắm và chạy rất đơn giản, trong khi những trường hợp khác đòi hỏi những cải tiến đáng kể về vật liệu, cơ sở hạ tầng, sản xuất, v.v.”
Theo bài viết tuyệt vời này từ The Titus Co. (nhà cung cấp máy nén khí, máy sấy khí và dịch vụ máy nén khí bên ngoài Pennsylvania), máy tạo nitơ hoạt động theo một trong hai cách sau:
Hấp phụ dao động áp suất: Hấp phụ dao động áp suất (PSA) hoạt động bằng cách sử dụng sàng phân tử carbon để tách các phân tử. Sàng có các lỗ rỗng có kích thước tương đương với các phân tử oxy, giữ lại các phân tử này khi chúng đi qua và cho phép các phân tử nitơ lớn hơn đi qua. Máy phát sau đó giải phóng oxy qua một buồng khác. Kết quả của quá trình này là độ tinh khiết của nitơ có thể đạt tới 99,999%.
Tạo nitơ bằng màng. Quá trình tạo nitơ bằng màng hoạt động bằng cách tách các phân tử bằng sợi polymer. Các sợi này rỗng, với các lỗ rỗng bề mặt đủ nhỏ để oxy đi qua, nhưng quá nhỏ để các phân tử nitơ loại bỏ oxy khỏi dòng khí. Các máy phát điện sử dụng phương pháp này có thể tạo ra nitơ tinh khiết lên đến 99,5%.
Vâng, máy tạo nitơ PSA tạo ra nitơ siêu tinh khiết với khối lượng lớn và lưu lượng cao, dạng nitơ tinh khiết nhất mà nhiều nhà máy bia yêu cầu. Siêu tinh khiết nghĩa là 99,9995% đến 99%. Máy tạo nitơ màng lý tưởng cho các nhà máy bia nhỏ cần một giải pháp thay thế lưu lượng thấp, thể tích thấp, trong đó độ tinh khiết 99% đến 99,9% là chấp nhận được.
Sử dụng công nghệ mới nhất, máy tạo nitơ Atlas Copco là một máy nén khí công nghiệp nhỏ gọn với màng ngăn đặc biệt giúp tách nitơ khỏi luồng khí nén. Các nhà máy bia thủ công là đối tượng mục tiêu lớn của Atlas Copco. Theo sách trắng của Atlas Copco, các nhà máy bia thường trả từ 0,10 đến 0,15 đô la cho mỗi feet khối để sản xuất nitơ tại chỗ. Chi phí này so với chi phí CO2 của bạn như thế nào?
“Chúng tôi cung cấp sáu gói tiêu chuẩn, đáp ứng 80% nhu cầu của tất cả các nhà máy bia – từ vài nghìn đến hàng trăm nghìn thùng mỗi năm,” Peter Askini, Giám đốc Phát triển Kinh doanh Khí công nghiệp tại Atlas Copco, cho biết. “Một nhà máy bia có thể tăng công suất máy tạo nitơ để tăng trưởng mà vẫn duy trì hiệu suất. Ngoài ra, thiết kế mô-đun cho phép bổ sung thêm một máy tạo nitơ thứ hai nếu hoạt động của nhà máy bia mở rộng đáng kể.”
“Việc sử dụng nitơ không nhằm mục đích thay thế hoàn toàn CO2”, Asquini giải thích, “nhưng chúng tôi nghĩ rằng các nhà sản xuất rượu có thể giảm mức tiêu thụ của họ khoảng 70%. Động lực chính là tính bền vững. Bất kỳ nhà sản xuất rượu nào cũng có thể dễ dàng tự sản xuất nitơ. Đừng sử dụng nhiều khí nhà kính hơn.” điều này tốt hơn cho môi trường Nó sẽ có lãi ngay từ tháng đầu tiên, điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận ròng, nếu nó không xuất hiện trước khi bạn mua, đừng mua nó. Dưới đây là các quy tắc đơn giản của chúng tôi. Nhu cầu về CO2 đang tăng vọt để sản xuất các sản phẩm như đá khô, sử dụng một lượng lớn CO2 và cần thiết để vận chuyển vắc-xin. Các nhà máy bia ở Hoa Kỳ đang bày tỏ lo ngại về mức cung và tự hỏi liệu họ có thể giữ mức giá phù hợp với nhu cầu của nhà máy bia hay không.”
Như đã đề cập trước đó, độ tinh khiết của nitơ sẽ là mối quan tâm hàng đầu của các nhà sản xuất bia thủ công. Giống như CO2, nitơ sẽ tương tác với bia hoặc dịch mạch nha và mang theo tạp chất. Đây là lý do tại sao nhiều máy tạo nitơ cho thực phẩm và đồ uống được quảng cáo là máy không dầu (tìm hiểu thêm về lợi ích về độ sạch của máy nén không dầu trong câu cuối cùng ở thanh bên dưới).
“Khi nhận CO2, chúng tôi kiểm tra chất lượng và mức độ nhiễm bẩn, một phần rất quan trọng khác khi làm việc với nhà cung cấp uy tín”, McKenna nói. “Nitơ có đôi chút khác biệt, đó là lý do tại sao chúng tôi vẫn mua nitơ lỏng nguyên chất. Một vấn đề khác mà chúng tôi đang xem xét là tìm kiếm và định giá một máy tạo nitơ nội bộ – một lần nữa, tập trung vào nitơ mà nó tạo ra với Purity để hạn chế sự hấp thụ oxy. Chúng tôi coi đây là một khoản đầu tư tiềm năng, vì vậy các quy trình duy nhất trong nhà máy bia hoàn toàn phụ thuộc vào CO2 sẽ là quá trình cacbonat hóa bia và bảo dưỡng nước máy.
“Nhưng một điều thực sự quan trọng cần lưu ý – một lần nữa, điều này có vẻ khó bỏ qua nhưng lại rất quan trọng để duy trì chất lượng bia – là bất kỳ máy tạo nitơ nào cũng cần tạo ra nitơ đến chữ số thập phân thứ hai [tức là độ tinh khiết 99,99%] để hạn chế sự hấp thụ oxy và nguy cơ oxy hóa. Độ chính xác và độ tinh khiết này đòi hỏi chi phí máy tạo nitơ cao hơn, nhưng đảm bảo chất lượng nitơ và do đó đảm bảo chất lượng bia.”
Các nhà sản xuất bia cần rất nhiều dữ liệu và kiểm soát chất lượng khi sử dụng nitơ. Ví dụ, nếu nhà sản xuất bia sử dụng N2 để vận chuyển bia giữa các bồn, độ ổn định của CO2 trong bồn, trong bồn hoặc chai phải được theo dõi trong suốt quá trình. Trong một số trường hợp, N2 tinh khiết có thể không hoạt động hiệu quả (ví dụ, khi chiết rót bình chứa) vì N2 tinh khiết sẽ loại bỏ CO2 khỏi dung dịch. Do đó, một số nhà sản xuất bia sẽ sử dụng hỗn hợp CO2 và N2 theo tỷ lệ 50/50 để chiết rót bình, trong khi những nhà sản xuất khác sẽ tránh hoàn toàn.
Mẹo N2 Pro: Hãy nói về việc bảo trì. Máy tạo nitơ thực sự gần như là "cài đặt và quên đi", nhưng một số vật tư tiêu hao, chẳng hạn như bộ lọc, cần được thay thế định kỳ. Thông thường, dịch vụ này cần được thực hiện khoảng 4000 giờ một lần. Đội ngũ chăm sóc máy nén khí của bạn cũng sẽ chăm sóc máy phát điện. Hầu hết các máy phát điện đều đi kèm với một bộ điều khiển đơn giản tương tự như iPhone của bạn và cung cấp khả năng giám sát từ xa đầy đủ thông qua ứng dụng.
Quá trình thanh lọc bể chứa khác với quá trình thanh lọc nitơ vì một số lý do. N2 hòa tan tốt với không khí, do đó nó không tương tác với O2 như CO2. N2 cũng nhẹ hơn không khí, nên nó lấp đầy bể chứa từ trên xuống dưới, trong khi CO2 lấp đầy từ dưới lên trên. Cần nhiều N2 hơn CO2 để thanh lọc bể chứa và thường đòi hỏi phải phun bi nhiều hơn. Bạn vẫn đang tiết kiệm tiền chứ?
Các vấn đề an toàn mới cũng phát sinh với loại khí công nghiệp mới. Một nhà máy bia chắc chắn nên lắp đặt cảm biến O2 để nhân viên có thể hình dung chất lượng không khí trong nhà – giống như bình đựng khí N2 được lưu trữ trong tủ lạnh ngày nay vậy.
Tuy nhiên, lợi nhuận có thể dễ dàng vượt xa các nhà máy thu hồi CO2. Trong hội thảo trực tuyến này, Dion Quinn của Foth Production Solutions (một công ty kỹ thuật) cho biết chi phí sản xuất N2 từ 8 đến 20 đô la một tấn, trong khi chi phí thu hồi CO2 bằng nhà máy thu hồi từ 50 đến 200 đô la một tấn.
Lợi ích của máy tạo nitơ bao gồm việc loại bỏ hoặc ít nhất là giảm sự phụ thuộc vào các hợp đồng và nguồn cung cấp CO2 và nitơ. Điều này giúp tiết kiệm không gian lưu trữ vì các nhà máy bia có thể sản xuất và lưu trữ bao nhiêu tùy thích, loại bỏ nhu cầu lưu trữ và vận chuyển chai nitơ. Cũng như CO2, chi phí vận chuyển và xử lý nitơ do khách hàng chi trả. Với máy tạo nitơ, vấn đề này không còn là vấn đề nữa.
Máy tạo nitơ thường dễ dàng tích hợp vào môi trường nhà máy bia. Máy tạo nitơ nhỏ hơn có thể được lắp trên tường để không chiếm diện tích sàn và hoạt động êm ái. Những túi này chịu được nhiệt độ môi trường thay đổi tốt và rất bền với biến động nhiệt độ. Có thể lắp đặt ngoài trời, nhưng không khuyến khích lắp đặt ở những vùng khí hậu cực cao và cực thấp.
Có nhiều nhà sản xuất máy tạo nitơ, bao gồm Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb và Holtec Gas Systems. Asquini cho biết một máy tạo nitơ nhỏ có thể có giá khoảng 800 đô la một tháng theo chương trình thuê mua trong năm năm.
“Cuối cùng, nếu nitơ phù hợp với bạn, bạn có rất nhiều nhà cung cấp và công nghệ để lựa chọn,” Asquini nói. “Hãy tìm nhà cung cấp phù hợp và đảm bảo bạn hiểu rõ về tổng chi phí sở hữu [tổng chi phí sở hữu], đồng thời so sánh chi phí điện năng và bảo trì giữa các thiết bị. Bạn sẽ thường thấy rằng việc mua thiết bị rẻ nhất không phù hợp với công việc của mình.”
Hệ thống tạo nitơ sử dụng máy nén khí và hầu hết các nhà máy bia thủ công đều đã có sẵn một máy như vậy, rất tiện lợi.
Máy nén khí nào được sử dụng trong các nhà máy bia thủ công? Đẩy chất lỏng qua đường ống và bể chứa. Năng lượng để vận chuyển và kiểm soát khí nén. Sục khí cho dịch mạch nha, men hoặc nước. Van điều khiển. Xả khí để đẩy bùn ra khỏi bể chứa trong quá trình vệ sinh và hỗ trợ vệ sinh lỗ khoan.
Nhiều ứng dụng sản xuất bia yêu cầu sử dụng máy nén khí đặc biệt không dầu 100%. Nếu dầu tiếp xúc với bia, nó sẽ giết chết men và làm phẳng bọt, làm hỏng đồ uống và khiến bia bị hỏng.
Đây cũng là một rủi ro về an ninh. Do ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống rất nhạy cảm, nên có các tiêu chuẩn chất lượng và độ tinh khiết nghiêm ngặt, và điều này hoàn toàn hợp lý. Ví dụ: Máy nén khí không dầu dòng Sullair SRL công suất từ 10 đến 15 mã lực (từ 7,5 đến 11 kW) rất phù hợp cho các nhà máy bia thủ công. Các nhà máy bia rất ưa chuộng sự yên tĩnh của những loại máy này. Dòng SRL có độ ồn thấp chỉ 48dBA, giúp máy nén phù hợp để sử dụng trong nhà mà không cần phòng cách âm riêng.
Khi không khí sạch là yếu tố then chốt, chẳng hạn như trong các nhà máy bia và nhà máy bia thủ công, thì khí nén không dầu là điều cần thiết. Các hạt dầu trong khí nén có thể làm ô nhiễm các quy trình và sản xuất tiếp theo. Vì nhiều nhà máy bia sản xuất hàng nghìn thùng hoặc vài thùng bia mỗi năm, không ai có thể chấp nhận rủi ro đó. Máy nén không dầu đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng mà không khí tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu đầu vào. Ngay cả trong các ứng dụng không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa nguyên liệu và không khí, chẳng hạn như trong dây chuyền đóng gói, máy nén không dầu vẫn giúp giữ cho sản phẩm cuối cùng luôn sạch sẽ, mang lại sự an tâm.
Thời gian đăng: 06-01-2023