Các nhà máy bia thủ công sử dụng CO2 trong một số lượng đáng ngạc nhiên các ứng dụng trong quá trình sản xuất bia, đóng gói và phục vụ: di chuyển bia hoặc sản phẩm từ thùng này sang thùng khác, cacbon hóa sản phẩm, thanh lọc oxy trước khi đóng gói, đóng gói bia trong quá trình này, rửa sạch thùng bia Anh trước khi vệ sinh và khử trùng, đóng chai bia tươi trong nhà hàng hoặc quán bar. Đây chỉ là những bước đầu tiên.
“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 lý do dẫn đến tình trạng thiếu hụt này tại đây).
“Do các hợp đồng của chúng tôi, các nhà cung cấp CO2 hiện tại của chúng tôi đã không tăng giá mặc dù giá tăng ở các khu vực khác của thị trường”, McKenna cho biết. “Cho đến nay, tác động chủ yếu là 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 nitơ,” McKenna tiếp tục. “Một số hoạt động quan trọng nhất là vệ sinh lon và phủ khí trong quá trình đóng hộp và niêm phong. Đây là sự bổ sung lớn nhất đối với chúng tôi vì các 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 đặc biệt để sản xuất tất cả nitơ cho quầy bar – cho một đường nitro chuyên dụng và hỗn hợp bia của chúng tôi.”
N2 là 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 chai và quán bar. N2 rẻ hơn CO2 cho đồ uống và thường có sẵn hơn, tùy thuộc vào tình trạng sẵn có ở khu vực của bạn.
N2 có thể được mua dưới dạng khí trong các bình áp suất cao hoặc dạng lỏng trong Dewars 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 vết. Nó cũng làm cho khí quyển thân thiện hơn với môi trường vì bạn thải ra ít CO2 hơn.
Trong quá trình ủ bia và đóng gói, N2 có thể được sử dụng để ngăn oxy ra khỏi bia. Khi sử dụng đúng cách (hầu hết mọi người trộn CO2 với N2 khi làm việc với bia có ga), N2 có thể được sử dụng để làm sạch thùng, chuyển bia từ thùng này sang thùng khác, tạo áp suất cho thùng trước khi lưu trữ, đồng thời sục khí dưới nắp. thành phần tạo hương vị và cảm giác trong miệng. Trong các quán bar, nitro được sử dụng trong đường ống nước máy để nitropiv cũng như các ứng dụng áp suất cao/khoảng cách xa, trong đó nitơ được trộn với một tỷ lệ CO2 nhất định để ngăn bia tạo bọt khi rót ra khỏi vòi. N2 thậm chí có thể được sử dụng làm khí đun sôi để khử khí nước nếu đây là một phần trong quy trình của bạn.
Bây giờ, như chúng tôi đã đề cập trong bài viết trước về tình trạng thiếu CO2, nitơ không phải là chất thay thế chính xác cho CO2 trong tất cả các ứng dụng pha chế. Các loại khí này hoạt động khác nhau. Chúng có trọng lượng phân tử khác nhau 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 các bong bóng nhỏ hơn và cảm giác miệng khác nhau trong bia. Đây là lý do tại sao các nhà sản xuất bia sử dụng giọt nitơ lỏng thay vì nitơ khí để nitrat bia. Carbon dioxide cũng thêm một chút vị đắng hoặc chua mà nitơ không có, điều này có thể làm thay đổi hương vị, mọi người nói. 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 sản xuất bia kỹ thuật tại Viện Brewers, cho biết, “nhưng nitơ không phải là thuốc chữa bách bệnh hay giải pháp nhanh chóng. CO2 và nitơ hoạt động khá khác nhau. Bạn sẽ nhận được nhiều nitơ hơn trộn lẫn với không khí trong bình hơn là khi bạn xả CO2. Vì vậy, nó sẽ cần nhiều nitơ hơn. Tôi nghe điều này hết lần này đến lần khác.
“Một người nấu bia mà tôi biết rất thông minh và 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 tất cả các vấn đề của chúng ta. Thật tuyệt khi thấy nhiều hơn về điều này trong tài liệu, chúng ta bắt đầu thấy nhiều người thực sự thực hiện một số nghiên cứu và, bạn biết đấy, đưa ra các 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, 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 nạp đầy bình áp suất và N2 để làm chất bịt kín và phá bọt. Lưu trữ có thể khác nhau.
“Chắc chắn có một số khác biệt, một phần là do cách chúng tôi lấy nitơ,” McKenna cho biết. “Chúng tôi lấy nitơ lỏng tinh khiết trong bình đựng nước, 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 nó lên một tầm cao mới. carbon dioxide thành 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 đạt mức cao nhất trong mọi bước. Điều quan trọng là trong một số trường hợp, đó là sự thay thế cắm và chạy rất đơn giản, trong khi ở những trường hợp khác, nó 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 có cùng kích thước với các phân tử oxy, giữ lại các phân tử đó khi chúng đi qua và cho phép các phân tử nitơ lớn hơn đi qua. Sau đó, máy phát 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 ra nitơ bằng màng. Tạo ra nitơ bằng màng hoạt động bằng cách tách các phân tử bằng sợi polyme. Các sợi này rỗng, có các lỗ trên bề mặt đủ nhỏ để oxy đi qua, nhưng quá nhỏ để các phân tử nitơ loại bỏ oxy khỏi luồng khí. Các máy phát điện sử dụng phương pháp này có thể tạo ra nitơ tinh khiết tới 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 có nghĩa là 99,9995% đến 99%. Máy tạo nitơ màng lý tưởng cho các nhà máy bia nhỏ yêu cầu thay thế lưu lượng thấp, lưu lượng 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 máy nén khí công nghiệp nhỏ gọn có màng ngăn đặc biệt tách nitơ khỏi luồng khí nén. Các nhà máy bia thủ công là đối tượng mục tiêu lớn của Atlas Copo. 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 bao phủ 80% 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 phát nitơ để tăng trưởng trong khi vẫn duy trì hiệu quả. Ngoài ra, thiết kế mô-đun cho phép thêm máy phát thứ hai nếu hoạt động của nhà máy bia mở rộng đáng kể.”
“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. Sau 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 chính đối với những người nấu 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 thực phẩm và đồ uống sẽ được quảng cáo là các đơn vị không dầu (tìm hiểu về lợi ích về độ sạch của máy nén không dầu trong câu cuối cùng trong thanh bên dưới).
“Khi chúng tôi nhận được CO2, chúng tôi kiểm tra chất lượng và mức độ ô nhiễm của nó, đây là một phần rất quan trọng khác khi làm việc với một nhà cung cấp tốt”, McKenna cho biết. “Nitơ hơi khác một chút, đó là lý do tại sao chúng tôi vẫn mua nitơ lỏng nguyên chất. Một điều khác mà chúng tôi đang xem xét là tìm 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 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 cacbonat hóa bia và bảo dưỡng nước máy.
“Nhưng một điều thực sự quan trọng cần ghi nhớ – một lần nữa, một điều 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. Mức độ chính xác và độ tinh khiết này đòi hỏi nhiều chi phí máy tạo nitơ hơn, nhưng đảm bảo chất lượng nitơ và do đó đảm bảo chất lượng bia.”
Người nấu bia cần rất nhiều dữ liệu và kiểm soát chất lượng khi sử dụng nitơ. Ví dụ, nếu người nấu bia sử dụng N2 để di chuyển bia giữa các thùng, độ ổn định của CO2 trong thùng và trong thùng hoặc chai phải được theo dõi trong suốt quá trình. Trong một số trường hợp, N2 tinh khiết có thể không hoạt động bình thường (ví dụ, khi đổ đầy bình chứa) vì N2 tinh khiết sẽ loại bỏ CO2 khỏi dung dịch. Do đó, một số người nấu bia sẽ sử dụng hỗn hợp CO2 và N2 theo tỷ lệ 50/50 để đổ đầy bình, trong khi những người khác sẽ tránh hoàn toàn.
Mẹo của N2 Pro: Hãy nói về bảo trì. Máy phát điện nitơ thực sự gần giống với "cài đặt và quên đi" nhất có thể, nhưng một số vật tư tiêu hao, chẳng hạn như bộ lọc, cần phải thay thế bán thường xuyên. Thông thường, dịch vụ này được yêu cầu khoảng 4000 giờ một lần. Cùng một nhóm chăm sóc máy nén khí của bạn cũng sẽ chăm sóc máy phát điện của bạn. Hầu hết các máy phát điện đều có bộ điều khiển đơn giản tương tự như iPhone của bạn và cung cấp khả năng giám sát từ xa bằng ứng dụng đầy đủ.
Quá trình thanh lọc bể chứa khác với quá trình thanh lọc nitơ vì một số lý do. N2 hòa trộn tốt với không khí, do đó nó không tương tác với O2 như CO2. N2 cũng nhẹ hơn không khí, do đó nó lấp đầy bể chứa từ trên xuống dưới, trong khi CO2 lấp đầy bể chứa 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 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 bạn có bình đựng N2 được lưu trữ trong tủ lạnh ngày nay.
Nhưng 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) tuyên bố rằng chi phí sản xuất N2 từ 8 đến 20 đô la một tấn, trong khi thu giữ CO2 bằng nhà máy thu hồi có chi phí từ 50 đến 200 đô la một tấn.
Lợi ích của máy tạo nitơ bao gồm loại bỏ hoặc ít nhất là giảm sự phụ thuộc vào 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 nhiều như họ cần, loại bỏ nhu cầu lưu trữ và vận chuyển các chai nitơ. Cũng giống như CO2, chi phí vận chuyển và xử lý nitơ do khách hàng chi trả. Với máy tạo nitơ, đây không còn là vấn đề nữa.
Máy tạo nitơ thường dễ tích hợp vào môi trường nhà máy bia. Máy tạo nitơ nhỏ hơn có thể được gắn trên tường để không chiếm không gian sàn và hoạt động êm ái. Những túi này xử lý tốt nhiệt độ môi trường thay đổi và rất bền với sự thay đổi nhiệt độ. Có thể lắp đặt ngoài trời, nhưng không được khuyến khích cho khí hậu cực cao và cực thấp.
Có nhiều nhà sản xuất máy phát điện nitơ bao gồm Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb và Holtec Gas Systems. Một máy phát điện nitơ nhỏ có thể có giá khoảng 800 đô la một tháng theo chương trình cho thuê mua trong năm năm, Asquini cho biết.
“Cuối cùng, nếu nitơ phù hợp với bạn, bạn có nhiều nhà cung cấp và công nghệ để lựa chọn”, Asquini cho biết. “Hãy tìm nhà cung cấp và công nghệ phù hợp với bạn và đảm bảo bạn hiểu rõ về tổng chi phí sở hữu [tổng chi phí sở hữu] và so sánh chi phí điện năng và bảo trì giữa các thiết bị. Bạn thường thấy rằng 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 dụng.
Máy nén khí nào được sử dụng trong các nhà máy bia thủ công? Đẩy chất lỏng qua các đường ống và bể chứa. Năng lượng để vận chuyển và kiểm soát bằng 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.
Nhiều ứng dụng sản xuất bia yêu cầu sử dụng máy nén khí 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. Vì ngành thực phẩm và đồ uống rất nhạy cảm nên có các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về chất lượng và độ tinh khiết, và điều đó là đúng. Ví dụ: Máy nén khí không dầu Sullair SRL series 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 thích sự yên tĩnh của những loại máy này. Dòng SRL cung cấp mức độ tiếng ồn thấp xuống tới 48dBA, khiến máy nén phù hợp để sử dụng trong nhà mà không cần phòng cách âm riêng.
Khi không khí sạch là yếu tố quan trọng, chẳng hạn như trong các nhà máy bia và nhà máy bia thủ công, thì không khí không dầu là điều cần thiết. Các hạt dầu trong khí nén có thể làm ô nhiễm các quy trình và sản xuất hạ nguồn. Vì nhiều nhà máy bia sản xuất hàng nghìn thùng hoặc nhiều thùng bia mỗi năm, nên 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 tiếp xúc trực tiếp giữa các thành phần và không khí, chẳng hạn như trong các dây chuyền đóng gói, máy nén không dầu giúp giữ cho sản phẩm cuối cùng sạch sẽ để bạn an tâm.
Thời gian đăng: 06-01-2023