Řemeslné pivovary používají CO2 v překvapivém množství aplikací v procesu vaření, balení a servírování: přesun piva nebo produktu z tanku do tanku, karbonizace produktu, čištění kyslíku před balením, balení piva v průběhu procesu, předběžné proplachování tanků Brit po čištění a dezinfekci, stáčení točeného piva v restauraci nebo baru. To je jen pro začátek.
„CO2 používáme v celém pivovaru i baru,“ říká Max McKenna, senior marketingový manažer bostonské společnosti Dorchester Brewing Co., která pivo servíruje – v každé fázi procesu.“
Stejně jako mnoho řemeslných pivovarů se i Dorchester Brewing potýká s nedostatkem CO2 komerční kvality, který potřebuje k provozu (o všech důvodech tohoto nedostatku si přečtěte zde).
„Díky našim smlouvám naši současní dodavatelé CO2 nezvýšili své ceny, a to i přes růst cen v jiných částech trhu,“ uvedl McKenna. „Zatím se dopad projevil hlavně v omezené distribuci.“
Aby pivovar Dorchester Brewing kompenzoval nedostatek CO2, používá v některých případech místo CO2 dusík.
„Podařilo se nám mnoho operací přejít na dusík,“ pokračoval McKenna. „Mezi nejdůležitější patřilo čištění plechovek a zakrývání plynu během procesu plnění a uzavírání. To je pro nás zdaleka největší přínos, protože tyto procesy vyžadují hodně CO2. Dlouho jsme měli speciální nitro závod. K výrobě veškerého dusíku pro bar – pro specializovanou nitro linku a naši směs piva – používáme speciální generátor dusíku.“
N2 je nejúspornější inertní plyn na výrobu a lze jej použít ve sklepích řemeslných pivovarů, obchodech s lahvovým pivem a barech. N2 je levnější než CO2 pro nápoje a často je dostupnější, v závislosti na dostupnosti ve vaší oblasti.
N2 lze zakoupit jako plyn ve vysokotlakých lahvích nebo jako kapalinu v Dewarových nádobách či velkých skladovacích nádržích. Dusík lze také vyrábět na místě pomocí generátoru dusíku. Generátory dusíku fungují tak, že odstraňují molekuly kyslíku ze vzduchu.
Dusík je nejhojnějším prvkem (78 %) v zemské atmosféře, zbytek tvoří kyslík a stopové plyny. Díky tomu je také ekologičtější, protože produkuje méně CO2.
Při vaření piva a balení lze N2 použít k zabránění přístupu kyslíku do piva. Při správném použití (většina lidí mísí CO2 s N2 při práci se syceným pivem) lze N2 použít k čištění tanků, přečerpávání piva z tanku do tanku, natlakování sudů před skladováním a zároveň k provzdušňování pod víčky. N2 je přísada pro chuť a pocit v ústech. V barech se nitro používá v potrubích pro nitropivum, stejně jako ve vysokotlakých/dálkových aplikacích, kde se dusík mísí s určitým procentem CO2, aby se zabránilo pěnění piva na kohoutku. N2 lze dokonce použít jako odpařovací plyn pro odplynění vody, pokud je to součástí vašeho procesu.
Jak jsme již zmínili v našem předchozím článku o nedostatku CO2, dusík není přesnou náhradou CO2 ve všech pivovarnických aplikacích. Tyto plyny se chovají odlišně. Mají různé molekulové hmotnosti a různé hustoty.
Například CO2 je v kapalinách rozpustnější než N2. Proto dusík vytváří menší bubliny a odlišný pocit v ústech piva. Proto sládci používají kapky tekutého dusíku místo plynného dusíku k výrobě dusičnanového piva. Oxid uhličitý také dodává náznak hořkosti nebo kyselosti, který dusík nemá, což může změnit chuťový profil, říkají lidé. Přechod na dusík nevyřeší všechny problémy s oxidem uhličitým.
„Potenciál tu je,“ říká Chuck Skepek, ředitel technických pivovarnických programů v Brewers Institute, „ale dusík není všelék ani rychlé řešení. CO2 a dusík se chovají zcela odlišně. V nádrži se smíchá se vzduchem více dusíku, než kdybyste CO2 vyprázdnili. Takže to bude vyžadovat více dusíku. Slyším to znovu a znovu.“
„Jeden sládek, kterého znám, byl opravdu chytrý a začal nahrazovat oxid uhličitý dusíkem. Jejich pivo mělo v sobě mnohem více kyslíku, takže teď s trochou štěstí používají směs dusíku a oxidu uhličitého. Nejenže si říkají: ‚Hele, začneme používat dusík k řešení všech našich problémů.‘ Je hezké vidět o tom mnohem více v literatuře, začínáme vidět více lidí, kteří skutečně dělají nějaký výzkum a přicházejí s osvědčenými postupy pro tuto náhradu.“
Dodávka těchto plynů se bude lišit, protože mají různou hustotu, což může vést k určitým technickým změnám nebo změnám ve skladování. Poslechněte si Jasona Perkinse, hlavního sládka pivovaru Allagash Brewing Co., jak hovoří o modernizaci své stáčecí linky a plynového rozdělovače, aby mohl používat CO2 pro plnění tlakových nádob a N2 pro tmel a rozrušovač bublin. Skladování se může lišit.
„Určitě existují určité rozdíly, částečně kvůli tomu, jak dusík získáváme,“ řekl McKenna. „Čistý kapalný dusík získáváme v Dewarových lahvích, takže jeho skladování se velmi liší od našich nádrží s CO2: jsou menší, na válečcích a uchovávají se v mrazáku. Posunuli jsme to na další úroveň. Z oxidu uhličitého na dusík, ale opět si velmi dáváme pozor na to, jak efektivně a zodpovědně provést přechod, abychom zajistili, že pivo bude v každém kroku na nejvyšší úrovni. Klíčem bylo, že v některých případech se jednalo o velmi jednoduchou náhradu typu „plug and play“, zatímco v jiných případech to vyžadovalo značné zlepšení materiálů, infrastruktury, výroby atd.“
Podle tohoto vynikajícího článku od společnosti The Titus Co. (dodavatele vzduchových kompresorů, sušiček vzduchu a služeb pro vzduchové kompresory mimo Pensylvánii) fungují generátory dusíku jedním ze dvou způsobů:
Adsorpce s kolísáním tlaku: Adsorpce s kolísáním tlaku (PSA) funguje na principu uhlíkových molekulárních sít k oddělení molekul. Síto má póry stejné velikosti jako molekuly kyslíku, které zachycují procházející molekuly a propouštějí větší molekuly dusíku. Generátor poté uvolňuje kyslík přes další komoru. Výsledkem tohoto procesu je, že čistota dusíku může dosáhnout 99,999 %.
Generování dusíku membránou. Generování dusíku membránou funguje na principu separace molekul pomocí polymerních vláken. Tato vlákna jsou dutá, s povrchovými póry dostatečně malými, aby jimi mohl procházet kyslík, ale příliš malými na to, aby molekuly dusíku mohly kyslík z proudu plynu odstranit. Generátory používající tuto metodu dokáží produkovat dusík s čistotou až 99,5 %.
Generátor dusíku PSA produkuje ultračistý dusík ve velkých objemech a při vysokých průtocích, což je nejčistší forma dusíku, kterou mnoho pivovarů vyžaduje. Ultračistý znamená 99,9995 % až 99 %. Membránové generátory dusíku jsou ideální pro malé pivovary, které vyžadují alternativu s nízkým objemem a nízkým průtokem, kde je přijatelná čistota 99 % až 99,9 %.
Generátor dusíku Atlas Copco je kompaktní průmyslový vzduchový kompresor se speciální membránou, která odděluje dusík od proudu stlačeného vzduchu. Řemeslné pivovary jsou pro Atlas Copo velkou cílovou skupinou. Podle dokumentu společnosti Atlas Copco pivovarníci obvykle platí 0,10 až 0,15 dolaru za krychlovou stopu za výrobu dusíku na místě. Jak se to srovnává s vašimi náklady na CO2?
„Nabízíme šest standardních balíčků, které pokrývají 80 % všech pivovarů – od několika tisíc do stovek tisíc barelů ročně,“ říká Peter Askini, manažer rozvoje obchodu pro technické plyny ve společnosti Atlas Copco. „Pivovar může zvýšit kapacitu svých generátorů dusíku, aby umožnil růst a zároveň zachoval efektivitu. Modulární konstrukce navíc umožňuje přidání druhého generátoru, pokud se provoz pivovaru výrazně rozšíří.“
„Používání dusíku nemá za cíl zcela nahradit CO2,“ vysvětluje Asquini, „ale myslíme si, že vinaři mohou snížit svou spotřebu asi o 70 %. Hlavní hnací silou je udržitelnost. Pro každého vinaře je velmi snadné si dusík vyrobit sám. Nepoužívejte více skleníkových plynů.“ což je lepší pro životní prostředí. Vyplatí se to už od prvního měsíce, což přímo ovlivní hospodářský výsledek. Pokud se to neprojeví před nákupem, nekupujte to. Zde jsou naše jednoduchá pravidla. Poptávka po CO2 prudce roste při výrobě takových produktů, jako je suchý led, který spotřebovává velké množství CO2 a je potřebný k přepravě vakcín. Pivovary v USA vyjadřují obavy ohledně úrovně dodávek a ptají se, zda dokážou udržet cenovou hladinu v souladu s potřebami pivovaru.“
Jak již bylo zmíněno, čistota dusíku bude pro řemeslné pivovary hlavním problémem. Stejně jako CO2 bude i dusík interagovat s pivem nebo mladinou a s sebou nese nečistoty. Proto je mnoho generátorů dusíku pro potraviny a nápoje inzerováno jako bezolejové jednotky (o výhodách čistoty bezolejových kompresorů se dozvíte v poslední větě na postranním panelu níže).
„Když dostáváme CO2, kontrolujeme jeho kvalitu a kontaminaci, což je další velmi důležitá součást spolupráce s dobrým dodavatelem,“ řekl McKenna. „Dusík je trochu jiný, a proto stále kupujeme čistý kapalný dusík. Další věcí, kterou se zabýváme, je nalezení a stanovení ceny interního generátoru dusíku – opět se zaměřením na dusík, který produkuje s Purity, aby se omezil příjem kyslíku. Vnímáme to jako potenciální investici, takže jedinými procesy v pivovaru, které jsou zcela závislé na CO2, budou perlení piva a údržba vody z kohoutku.“
„Ale jedna opravdu důležitá věc, kterou je třeba mít na paměti – opět něco, co se zdá být choulostivé přehlédnout, ale je zásadní pro udržení kvality piva – je, že jakýkoli generátor dusíku musí produkovat dusík na dvě desetinná místa [tj. čistotu 99,99 %), aby se omezil příjem kyslíku a riziko oxidace. Tato úroveň přesnosti a čistoty vyžaduje vyšší náklady na generátor dusíku, ale zajišťuje kvalitu dusíku, a tedy i kvalitu piva.“
Pivovarníci potřebují při používání dusíku velké množství dat a kontroly kvality. Pokud například sládek používá N2 k přesunu piva mezi tanky, musí být v průběhu celého procesu sledována stabilita CO2 v tanku a v tanku nebo lahvi. V některých případech nemusí čistý N2 fungovat správně (například při plnění nádob), protože čistý N2 odstraní CO2 z roztoku. V důsledku toho někteří sládci používají k plnění mísy směs CO2 a N2 v poměru 50/50, zatímco jiní se jí zcela vyhýbají.
Tip od N2 Pro: Pojďme si popovídat o údržbě. Generátory dusíku se opravdu blíží tomu, že stačí „nastavit a zapomenout“, ale některé spotřební materiály, jako jsou filtry, vyžadují polopravidelnou výměnu. Tato služba je obvykle nutná přibližně každých 4000 hodin. Stejný tým, který se stará o váš vzduchový kompresor, se postará i o váš generátor. Většina generátorů je dodávána s jednoduchým ovladačem podobným vašemu iPhonu a nabízí plnohodnotné možnosti vzdáleného monitorování pomocí aplikace.
Proplachování nádrže se liší od proplachování dusíkem z několika důvodů. N2 se dobře mísí se vzduchem, takže neinteraguje s O2 jako CO2. N2 je také lehčí než vzduch, takže plní nádrž odshora dolů, zatímco CO2 ji plní zdola nahoru. K proplachování skladovací nádrže je potřeba více N2 než CO2 a často je nutné více tryskání. Stále šetříte peníze?
S novým průmyslovým plynem se také objevují nové bezpečnostní problémy. Pivovar by měl rozhodně instalovat senzory O2, aby si zaměstnanci mohli vizualizovat kvalitu vzduchu v interiéru – stejně jako se dnes v lednicích skladují Dewarovy lahve s N2.
Ziskovost však může snadno převážit nad zařízeními na rekuperaci CO2. V tomto webináři Dion Quinn ze společnosti Foth Production Solutions (strojírenská firma) uvádí, že výroba N2 stojí 8 až 20 dolarů za tunu, zatímco zachycování CO2 pomocí zařízení na rekuperaci stojí 50 až 200 dolarů za tunu.
Mezi výhody generátorů dusíku patří eliminace nebo alespoň snížení závislosti na smlouvách a dodávkách CO2 a dusíku. To šetří skladovací prostor, protože pivovary mohou vyrábět a skladovat tolik, kolik potřebují, čímž se eliminuje nutnost skladování a přepravy lahví s dusíkem. Stejně jako u CO2 hradí náklady na dopravu a manipulaci s dusíkem zákazník. U nitrogenerátorů to již není problém.
Generátory dusíku se často snadno integrují do prostředí pivovaru. Menší generátory dusíku lze namontovat na zeď, takže nezabírají místo na podlaze a fungují tiše. Tyto vaky dobře snášejí měnící se okolní teploty a jsou velmi odolné vůči teplotním výkyvům. Lze je instalovat venku, ale nedoporučují se pro extrémně vysoké a nízké teploty.
Existuje mnoho výrobců generátorů dusíku, včetně společností Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb a Holtec Gas Systems. Malý generátor dusíku by mohl stát přibližně 800 dolarů měsíčně v rámci pětiletého programu leasingu s následnou koupí, uvedl Asquini.
„Koneckonců, pokud je pro vás dusík ten pravý, máte na výběr z řady dodavatelů a technologií,“ řekl Asquini. „Najděte si toho pravého a ujistěte se, že dobře rozumíte celkovým nákladům na vlastnictví a porovnáte náklady na energii a údržbu mezi jednotlivými zařízeními. Často zjistíte, že koupě nejlevnějšího zařízení není pro vaši práci vhodná.“
Systémy generátoru dusíku používají vzduchový kompresor a většina řemeslných pivovarů už jeden má, což je praktické.
Jaké vzduchové kompresory se používají v řemeslných pivovarech? Tlačí kapalinu potrubím a nádržemi. Energie pro pneumatickou dopravu a regulaci. Provzdušňování mladiny, kvasinek nebo vody. Regulační ventil. Proplachovací plyn pro vytlačení kalu z nádrží během čištění a pro usnadnění čištění otvorů.
Mnoho pivovarnických aplikací vyžaduje speciální použití 100% bezolejových vzduchových kompresorů. Pokud se olej dostane do kontaktu s pivem, ničí kvasinky a zplošťuje pěnu, což kazí nápoj a pivo se zhoršuje.
Je to také bezpečnostní riziko. Protože je potravinářský a nápojový průmysl velmi citlivý, existují přísné normy kvality a čistoty, a právem. Příklad: Bezolejové vzduchové kompresory Sullair řady SRL o výkonu 10 až 15 koní (od 7,5 do 11 kW) jsou vhodné pro řemeslné pivovary. Pivovary si pochvalují tichý chod těchto typů strojů. Řada SRL nabízí nízkou hladinu hluku až 48 dBA, takže je kompresor vhodný pro vnitřní použití bez samostatné zvukotěsné místnosti.
Pokud je čistý vzduch kriticky důležitý, například v pivovarech a řemeslných pivovarech, je bezolejový vzduch nezbytný. Částice oleje ve stlačeném vzduchu mohou kontaminovat následné procesy a výrobu. Vzhledem k tomu, že mnoho pivovarů vyrábí tisíce barelů nebo několik beden piva ročně, nikdo si nemůže dovolit toto riziko. Bezolejové kompresory jsou vhodné zejména pro aplikace, kde je vzduch v přímém kontaktu se vstupní surovinou. I v aplikacích, kde nedochází k přímému kontaktu mezi ingrediencemi a vzduchem, například v balicích linkách, pomáhá bezolejový kompresor udržovat konečný produkt čistý pro klid.
Čas zveřejnění: 6. ledna 2023