קבוצת הטכנולוגיה של האנגז'ו נוז'ואו בע"מ

מבשלות בירה בוטיק משתמשות ב-CO2 במספר מפתיע של יישומים בתהליך הבישול, האריזה וההגשה: העברת בירה או מוצר ממיכל למיכל, פחמן מוצר, טיהור חמצן לפני האריזה, אריזת בירה בתהליך, שטיפה מוקדמת של מיכלי בריט לאחר ניקוי וחיטוי, בקבוק בירה מהחבית במסעדה או בבר. זו רק ההתחלה.
"אנחנו משתמשים בפליטת CO2 בכל רחבי המבשלה והבר", אומר מקס מק'קנה, מנהל שיווק בכיר בחברת דורצ'סטר ברוסינג שבסיסה בבוסטון. מגישים בירה - בכל שלב בתהליך."
כמו מבשלות בירה רבות, גם מבשלת דורצ'סטר מתמודדת עם מחסור בפליטות CO2 באיכות מסחרית הדרושה לה לפעילות (קראו על כל הסיבות למחסור זה כאן).
"בגלל החוזים שלנו, ספקי ה-CO2 הנוכחיים שלנו לא העלו את המחירים שלהם למרות עליות מחירים בחלקים אחרים של השוק", אמר מק'קנה. "עד כה, ההשפעה הייתה בעיקר על הפצה מוגבלת."
כדי לפצות על המחסור בפליטת CO2, מבשלת דורצ'סטר משתמשת בחנקן במקום ב-CO2 במקרים מסוימים.
"הצלחנו להעביר פעולות רבות לחנקן", המשיך מק'קנה. "חלק מהחשובים ביותר היו ניקוי הפחיות וכיסוי הגז במהלך תהליך השימור והאטימה. זוהי ללא ספק התוספת הגדולה ביותר עבורנו מכיוון שתהליכים אלה דורשים הרבה CO2. במשך זמן רב היה לנו מפעל ניטרו מיוחד. אנו משתמשים במחולל חנקן מיוחד כדי לייצר את כל החנקן עבור הבר - עבור קו ניטרו ייעודי ותערובת הבירה שלנו."
N2 הוא הגז האינרטי החסכוני ביותר לייצור וניתן להשתמש בו במרתפי מבשלות בירה, חנויות בקבוקים וברים. N2 זול יותר מ-CO2 למשקאות ולעתים קרובות זמין יותר, בהתאם לזמינות באזורכם.
ניתן לרכוש N2 כגז בבלילי לחץ גבוה או כנוזל במיכלי דיואר או מיכלי אחסון גדולים. ניתן לייצר חנקן גם באתר באמצעות מחולל חנקן. גנרטורים של חנקן פועלים על ידי הוצאת מולקולות חמצן מהאוויר.
חנקן הוא היסוד הנפוץ ביותר (78%) באטמוספירה של כדור הארץ, השאר הוא חמצן וגזים זעירים. זה גם הופך אותו לידידותי יותר לסביבה מכיוון שהוא פולט פחות CO2.
בבישול ואריזה, ניתן להשתמש ב-N2 כדי למנוע כניסת חמצן לבירה. כאשר משתמשים בו נכון (רוב האנשים מערבבים CO2 עם N2 בעת עבודה עם בירה מוגזת), ניתן להשתמש ב-N2 לניקוי מיכלים, העברת בירה ממיכל למיכל, הפעלת לחץ בחביות לפני אחסון, תוך אוורור מתחת לפקקים. זהו מרכיב הכרחי לטעם ותחושת תחושה בפה. בברים, ניטרו משמש בקווי מי ברז עבור ניטרופיבציה וכן ליישומים בלחץ גבוה/מרחקים ארוכים בהם חנקן מעורבב עם אחוז מסוים של CO2 כדי למנוע מהבירה להקפיץ מהברז. ניתן להשתמש ב-N2 אפילו כגז רתיחה להסרת גזים במים אם זה חלק מהתהליך שלכם.
כעת, כפי שציינו במאמר הקודם שלנו על מחסור ב-CO2, חנקן אינו תחליף מדויק ל-CO2 בכל יישומי הבישול. גזים אלה מתנהגים בצורה שונה. יש להם משקלים מולקולריים שונים וצפיפויות שונות.
לדוגמה, CO2 מסיס יותר בנוזלים מאשר N2. זו הסיבה שחנקן נותן בועות קטנות יותר ותחושה שונה בפה בבירה. זו הסיבה שבגללה משתמשים בטיפות חנקן נוזלי במקום חנקן גזי כדי לניטרט בירה. פחמן דו-חמצני גם מוסיף רמז למרירות או חמיצות שחנקן לא מוסיף, מה שיכול לשנות את פרופיל הטעם, אומרים אנשים. מעבר לחנקן לא יפתור את כל בעיות הפחמן הדו-חמצני.
"יש פוטנציאל", אומר צ'אק סקפק, מנהל תוכניות בישול טכניות במכון מבשלות הבירה, "אבל חנקן אינו תרופת פלא או פתרון מהיר. CO2 וחנקן מתנהגים בצורה שונה למדי. תקבלו יותר חנקן מעורבב עם האוויר במיכל מאשר אם תטהרו את ה-CO2. אז זה ידרוש יותר חנקן. אני שומע את זה שוב ושוב."
"מבשלת בירה אחת שאני מכיר הייתה ממש חכמה והחלה להחליף פחמן דו-חמצני בחנקן, ובבירה שלהם היה הרבה יותר חמצן, אז עכשיו הם משתמשים בתערובת של חנקן ופחמן דו-חמצני, עם קצת יותר מזל. לא רק, 'היי, אנחנו הולכים להתחיל להשתמש בחנקן כדי לפתור את כל הבעיות שלנו. נחמד לראות הרבה יותר על זה בספרות, אנחנו מתחילים לראות יותר אנשים שעושים מחקר, ואתם יודעים, כדי להעלות שיטות עבודה מומלצות להחלפה הזו.'"
אספקת הגזים הללו תהיה שונה מכיוון שיש להם צפיפויות שונות, מה שעשוי לגרום לשינויים הנדסיים או אחסון. האזינו לג'ייסון פרקינס, מבשל בירה ראשי בחברת Allagash Brewing Co., לשדרוג קו הביקבוק וסעפת הגז שלו לשימוש ב-CO2 למילוי קערות בלחץ וב-N2 לחומר איטום ולשובר בועות. האחסון עשוי להשתנות.
"בהחלט יש כמה הבדלים, בין היתר בגלל האופן שבו אנו מקבלים חנקן", אמר מק'קנה. "אנחנו מקבלים חנקן נוזלי טהור במיכלי דיואר, כך שאחסונו שונה מאוד ממיכלי ה-CO2 שלנו: הם קטנים יותר, על גלילים ומאוחסנים במקפיא. לקחנו את זה לשלב הבא. פחמן דו-חמצני לחנקן, אבל שוב, אנחנו מאוד זהירים לגבי איך לבצע את המעבר בצורה יעילה ואחראית כדי לוודא שהבירה ברמה הגבוהה ביותר שלה בכל שלב בדרך. מה שחשוב הוא שבמקרים מסוימים מדובר היה בהחלפה פשוטה מאוד של "הכנס והפעל", בעוד שבמקרים אחרים זה דרש שיפורים משמעותיים בחומרים, בתשתיות, בייצור וכו'."
לפי מאמר מצוין זה של חברת טיטוס (ספקית של מדחסי אוויר, מייבשי אוויר ושירותי מדחסי אוויר מחוץ לפנסילבניה), גנרטורים של חנקן פועלים באחת משתי דרכים:
ספיחה בלחץ מתנדנד: ספיחה בלחץ מתנדנד (PSA) פועלת באמצעות מסננות מולקולריות פחמן להפרדת מולקולות. למסננת יש נקבוביות בגודל זהה למולקולות החמצן, מה שכב את המולקולות הללו כשהן עוברות דרכן ומאפשר למולקולות החנקן הגדולות יותר לעבור. לאחר מכן, המחולל משחרר חמצן דרך תא נוסף. התוצאה של תהליך זה היא שטוהר החנקן יכול להגיע ל-99.999%.
יצירת חנקן באמצעות ממברנה. יצירת חנקן באמצעות ממברנה פועלת על ידי הפרדת מולקולות באמצעות סיבי פולימר. סיבים אלה חלולים, עם נקבוביות פני השטח קטנות מספיק כדי לאפשר לחמצן לעבור דרכם, אך קטנות מדי מכדי שמולקולות חנקן יוכלו להסיר חמצן מזרם הגז. גנרטורים המשתמשים בשיטה זו יכולים לייצר חנקן ברמת טהורה של עד 99.5%.
ובכן, מחולל החנקן PSA מייצר חנקן אולטרה-טהור בכמויות גדולות ובקצבי זרימה גבוהים, הצורה הטהורה ביותר של חנקן שמבשלות בירה רבות דורשות. אולטרה-טהור פירושו 99.9995% עד 99%. גנרטורי חנקן ממברנליים אידיאליים למבשלות בירה קטנות הדורשות אלטרנטיבה בנפח נמוך וזרימה נמוכה, שבה טוהר של 99% עד 99.9% מקובל.
מחולל החנקן של Atlas Copco, המשתמש בטכנולוגיה העדכנית ביותר, הוא מדחס אוויר תעשייתי קומפקטי עם דיאפרגמה מיוחדת המפרידה את החנקן מזרם האוויר הדחוס. מבשלות בירה בוטיק הן קהל יעד גדול עבור Atlas Copco. על פי נייר עמדה של Atlas Copco, מבשלות בירה משלמות בדרך כלל בין 0.10 ל-0.15 דולר למטר מעוקב כדי לייצר חנקן באתר. כיצד זה משתווה לעלויות פליטת ה-CO2 שלכם?
"אנו מציעים שש חבילות סטנדרטיות המכסות 80% מכלל מבשלות הבירה - מכמה אלפים ועד מאות אלפי חביות בשנה", אומר פיטר אסקיני, מנהל פיתוח עסקי לגזים תעשייתיים באטלס קופקו. "מבשלת בירה יכולה להגדיל את קיבולת מחוללי החנקן שלה כדי לאפשר צמיחה תוך שמירה על יעילות. בנוסף, העיצוב המודולרי מאפשר הוספת גנרטור שני אם פעילות המבשלה מתרחבת משמעותית."
"השימוש בחנקן אינו נועד להחליף לחלוטין את פליטת ה-CO2", מסביר אסקוויני, "אבל אנחנו חושבים שיצרני ייננים יכולים להפחית את הצריכה שלהם בכ-70%. הכוח המניע העיקרי הוא קיימות. קל מאוד לכל יינן לייצר חנקן בעצמו. אל תשתמשו ביותר גזי חממה." וזה טוב יותר לסביבה. זה ישתלם כבר מהחודש הראשון, מה שישפיע ישירות על השורה התחתונה, אם זה לא מופיע לפני שאתם קונים, אל תקנו את זה. הנה הכללים הפשוטים שלנו. הביקוש ל-CO2 מרקיע שחקים לייצור מוצרים כאלה, כמו קרח יבש, המשתמש בכמויות גדולות של CO2 ונדרש להובלת חיסונים. מבשלות בירה בארה"ב מביעות דאגה לגבי רמת ההיצע ותוהות אם הן יכולות לשמור על רמת מחירים עקבית עם צרכי המבשלה."
כפי שצוין קודם לכן, טוהר החנקן יהיה דאגה מרכזית עבור יצרני בירה בוטיק. בדיוק כמו CO2, חנקן יגיב עם הבירה או התירוש ויישא איתו זיהומים. זו הסיבה שמחוללי חנקן רבים למזון ומשקאות יפורסמו כיחידות ללא שמן (למדו על יתרונות הניקיון של מדחסים ללא שמן במשפט האחרון בסרגל הצד למטה).
"כאשר אנו מקבלים CO2, אנו בודקים את איכותו ואת זיהומו, וזהו חלק חשוב מאוד נוסף בעבודה עם ספק טוב", אמר מק'קנה. "חנקן הוא קצת שונה, ולכן אנו עדיין קונים חנקן נוזלי טהור. דבר נוסף שאנו בוחנים הוא מציאת ותמחור של מחולל חנקן פנימי - שוב, תוך התמקדות בחנקן שהוא מייצר עם טהרה כדי להגביל את צריכת החמצן. אנו רואים בכך השקעה פוטנציאלית, כך שהתהליכים היחידים במבשלה שתלויים לחלוטין ב-CO2 יהיו סודה של בירה ותחזוקת מי ברז."
"אבל דבר אחד חשוב מאוד לזכור – שוב, משהו שנראה בררן להתעלם ממנו אך קריטי לשמירה על איכות הבירה – הוא שכל מחולל חנקן צריך לייצר חנקן עד לנקודה העשרונית השנייה [כלומר, טוהר של 99.99%] כדי להגביל את צריכת החמצן ואת הסיכון לחמצון. רמת דיוק וטוהר זו דורשת עלויות גבוהות יותר של מחולל חנקן, אך מבטיחה את איכות החנקן ולכן את איכות הבירה."
יצרני בירה דורשים הרבה נתונים ובקרת איכות בעת שימוש בחנקן. לדוגמה, אם יצרן בירה משתמש בחנקן (N2) כדי להעביר בירה בין מיכלים, יש לנטר את יציבות ה-CO2 במיכל ובמיכל או בבקבוק לאורך כל התהליך. במקרים מסוימים, N2 טהור עלול לא לפעול כראוי (לדוגמה, בעת מילוי מיכלים) מכיוון ש-N2 טהור יסיר CO2 מהתמיסה. כתוצאה מכך, חלק מהיוצרים ישתמשו בתערובת של 50/50 של CO2 ו-N2 כדי למלא את הקערה, בעוד שאחרים יימנעו מכך לחלוטין.
טיפ למקצוענים של N2: בואו נדבר על תחזוקה. גנרטורים של חנקן הם באמת הדבר הכי קרוב שאפשר להיות ל"הגדר ושכח מזה", אבל חלק מהחומרים המתכלים, כמו מסננים, דורשים החלפה חצי-שגרתית. בדרך כלל, שירות זה נדרש בערך כל 4000 שעות. אותו צוות שמטפל במדחס האוויר שלכם יטפל גם בגנרטור שלכם. רוב הגנרטורים מגיעים עם בקר פשוט בדומה לאייפון שלכם ומציעים יכולות ניטור מרחוק מלאות באמצעות אפליקציה.
ניקוי מיכל שונה מניקוי חנקן מכמה סיבות. חנקן (N2) מתערבב היטב עם אוויר, ולכן הוא אינו משפיע על חמצן (O2) כמו CO2. חנקן (N2) גם קל יותר מאוויר, ולכן הוא ממלא את המיכל מלמעלה למטה, בעוד ש-CO2 ממלא אותו מלמטה למעלה. ניקוי מיכל אחסון דורש יותר N2 מ-CO2 ולעתים קרובות דורש יותר התזת כדורים. האם אתם עדיין חוסכים כסף?
בעיות בטיחות חדשות עולות גם עם הגז התעשייתי החדש. מבשלת בירה בהחלט צריכה להתקין חיישני חמצן (O2) כדי שעובדים יוכלו לראות את איכות האוויר בתוך הבית - בדיוק כמו שיש בימינו דיוארים של חנקן (N2) המאוחסנים במקררים.
אבל הרווחיות יכולה בקלות לעלות על מפעלי הפקת CO2. בוובינר זה, דיון קווין מחברת Foth Production Solutions מציין כי ייצור N2 עולה בין 8 ל-20 דולר לטון, בעוד שלכידת CO2 במפעל הפקת CO2 עולה בין 50 ל-200 דולר לטון.
היתרונות של מחוללי חנקן כוללים ביטול או לפחות הפחתה של התלות בחוזים ואספקה ​​של CO2 וחנקן. זה חוסך מקום אחסון מכיוון שמבשלות בירה יכולות לייצר ולאחסן כמה שהן צריכות, ובכך מבטל את הצורך לאחסן ולהוביל בקבוקי חנקן. כמו עם CO2, המשלוח והטיפול בחנקן משולמים על ידי הלקוח. עם מחוללי חנקן, זו כבר לא בעיה.
גנרטורי חנקן לרוב קלים לשילוב בסביבת מבשלת בירה. גנרטורי חנקן קטנים יותר ניתנים להתקנה על הקיר כך שהם לא תופסים שטח רצפה ויפעלו בשקט. שקיות אלו מתמודדות היטב עם טמפרטורות סביבה משתנות ועמידות מאוד בפני תנודות טמפרטורה. ניתן להתקין אותן בחוץ, אך לא מומלץ לאקלים גבוה ונמוך קיצוני.
ישנם יצרנים רבים של גנרטורים חנקן, כולל Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb ו-Holtec Gas Systems. גנרטור חנקן קטן יכול לעלות כ-800 דולר לחודש במסגרת תוכנית חכירה לחמש שנים, אמר אסקוויני.
"בסופו של דבר, אם חנקן מתאים לכם, יש לכם מגוון ספקים וטכנולוגיות לבחור מהם", אמר אסקוויני. "מצאו איזה מהם מתאים לכם וודאו שיש לכם הבנה טובה של עלות הבעלות הכוללת (total cost of ownership) והשוו את עלויות החשמל והתחזוקה בין מכשירים. לעתים קרובות תגלו שקניית הזול ביותר אינה מתאימה לעבודה שלכם."
מערכות גנרטור חנקן משתמשות במדחס אוויר, ולרוב מבשלות הבירה כבר יש אחד כזה, וזה שימושי.
אילו מדחסי אוויר משמשים במבשלות בוטיק? דוחף נוזל דרך צינורות ומיכלים. אנרגיה להולכה ובקרה פנאומטית. אוורור של תבואה, שמרים או מים. שסתום בקרה. טיהור גז כדי לדחוף בוץ החוצה מהמיכלים במהלך ניקוי ולסייע בניקוי חורים.
יישומי מבשלות בירה רבים דורשים שימוש מיוחד במדחסי אוויר נטולי שמן לחלוטין. אם השמן בא במגע עם הבירה, הוא הורג את השמרים ומשטח את הקצף, מה שמקלקל את המשקה והופך את הבירה לרעילה.
זהו גם סיכון ביטחוני. מכיוון שתעשיית המזון והמשקאות רגישה מאוד, קיימים סטנדרטים מחמירים של איכות וטוהר, ובצדק. דוגמה: מדחסי אוויר נטולי שמן מסדרת Sullair SRL בהספק של 10 עד 15 כ"ס (מ-7.5 עד 11 קילוואט) מתאימים היטב למבשלות בירה בוטיק. מבשלות בירה נהנות מהשקט של מכונות מסוג זה. סדרת SRL מציעה רמות רעש נמוכות עד 48dBA, מה שהופך את המדחס למתאים לשימוש פנימי ללא חדר אטום לרעש נפרד.
כאשר אוויר נקי הוא קריטי, כמו במבשלות בירה ובבתי בירה בוטיק, אוויר נטול שמן הוא חיוני. חלקיקי שמן באוויר דחוס עלולים לזהם תהליכים וייצור במורד הזרם. מכיוון שמבשלות בירה רבות מייצרות אלפי חביות או מספר ארגזים של בירה בשנה, איש אינו יכול להרשות לעצמו לקחת סיכון זה. מדחסים נטולי שמן מתאימים במיוחד ליישומים בהם האוויר נמצא במגע ישיר עם חומר הגלם. גם ביישומים בהם אין מגע ישיר בין מרכיבים לאוויר, כמו בקווי אריזה, מדחס נטול שמן מסייע לשמור על ניקיון המוצר הסופי לשקט נפשי.