As fábricas de cervexa artesanal empregan o CO2 nun número sorprendente de aplicacións no proceso de elaboración, envasado e servizo: mover cervexa ou produto dun tanque a outro, carbonizar un produto, purificar o osíxeno antes do envasado, envasar cervexa no proceso, prelavar os tanques de brit despois de limpalos e desinfectalos, embotellar cervexa de barril nun restaurante ou bar. Isto é só un exemplo.
«Usamos CO2 en toda a cervexeira e no bar», afirma Max McKenna, director sénior de mercadotecnia de Dorchester Brewing Co., con sede en Boston. Servimos cervexa en cada etapa do proceso.
Do mesmo xeito que moitas fábricas de cervexa artesanal, Dorchester Brewing enfróntase a unha escaseza do CO2 de calidade comercial que necesita para funcionar (consulta aquí todos os motivos desta escaseza).
«Debido aos nosos contratos, os nosos provedores actuais de CO2 non subiron os seus prezos a pesar dos aumentos de prezos noutras partes do mercado», dixo McKenna. «Ata o de agora, o impacto foi principalmente na distribución limitada».
Para compensar a falta de CO2, Dorchester Brewing emprega nitróxeno en lugar de CO2 nalgúns casos.
«Pudemos trasladar moitas operacións ao nitróxeno», continuou McKenna. «Algunhas das máis importantes foron a limpeza das latas e a cobertura do gas durante o proceso de enlatado e selado. Esta é, con moita diferenza, a maior incorporación para nós porque estes procesos requiren moito CO2. Durante moito tempo tivemos unha planta de nitro especial. Usamos un xerador de nitróxeno especial para producir todo o nitróxeno para o bar, para unha liña de nitro específica e para a nosa mestura de cervexa».
O N2 é o gas inerte máis económico de producir e pódese usar en sotos de cervexarías artesanais, tendas de botellas e bares. O N2 é máis barato que o CO2 para as bebidas e adoita estar máis dispoñible, dependendo da dispoñibilidade na túa zona.
O N2 pódese adquirir como gas en cilindros de alta presión ou como líquido en recipientes Dewar ou grandes tanques de almacenamento. O nitróxeno tamén se pode producir in situ usando un xerador de nitróxeno. Os xeradores de nitróxeno funcionan eliminando moléculas de osíxeno do aire.
O nitróxeno é o elemento máis abundante (78 %) na atmosfera terrestre; o resto é osíxeno e gases traza. Ademais, faino máis respectuoso co medio ambiente, xa que emite menos CO2.
Na elaboración e envasado da cervexa, o N2 pódese usar para manter o osíxeno fóra da cervexa. Cando se usa correctamente (a maioría da xente mestura CO2 con N2 cando traballa con cervexa carbonatada), o N2 pódese usar para limpar tanques, transferir a cervexa dun tanque a outro, presurizar barrís antes do almacenamento e airear baixo as tapas. É un ingrediente para o sabor e a sensación na boca. Nos bares, o nitro úsase nas liñas de auga da billa para nitropiv, así como en aplicacións de alta presión/longa distancia onde o nitróxeno se mestura cunha certa porcentaxe de CO2 para evitar que a cervexa forme escuma na billa. O N2 mesmo pódese usar como gas de ebullición para a desgasificación da auga se isto forma parte do teu proceso.
Agora, como mencionamos no noso artigo anterior sobre a deficiencia de CO2, o nitróxeno non é un substituto exacto do CO2 en todas as aplicacións de elaboración de cervexa. Estes gases compórtanse de forma diferente. Teñen diferentes pesos moleculares e diferentes densidades.
Por exemplo, o CO2 é máis soluble en líquidos que o N2. É por iso que o nitróxeno dálle burbullas máis pequenas e unha sensación na boca diferente á cervexa. É por iso que os cervexeiros usan gotas de nitróxeno líquido en lugar de nitróxeno gasoso para a cervexa de nitrato. O dióxido de carbono tamén engade un toque de amargor ou acidez que o nitróxeno non engade, o que pode cambiar o perfil de sabor, segundo se di. Cambiar ao nitróxeno non resolverá todos os problemas do dióxido de carbono.
«Hai potencial», afirma Chuck Skepek, director de programas técnicos de elaboración de cervexa no Brewers Institute, «pero o nitróxeno non é unha panacea nin unha solución rápida. O CO2 e o nitróxeno compórtanse de xeito bastante diferente. Obterás máis nitróxeno mesturado co aire do tanque que se purgas o CO2. Polo tanto, requirirase máis nitróxeno. Escoito isto unha e outra vez».
"Un cervexeiro que coñezo foi moi intelixente e comezou a substituír o dióxido de carbono por nitróxeno, e a súa cervexa tiña moito máis osíxeno, polo que agora usan unha mestura de nitróxeno e dióxido de carbono, con un pouco máis de sorte. Non só di: 'Ei, imos comezar a usar nitróxeno para resolver todos os nosos problemas'. É bo ver moito máis sobre isto na literatura, estamos a comezar a ver máis xente facendo algunha investigación e, xa sabes, a idear as mellores prácticas para esta substitución".
A subministración destes gases será diferente, xa que teñen diferentes densidades, o que pode resultar en algúns cambios de enxeñaría ou de almacenamento. Escoita a Jason Perkins, mestre cervexeiro de Allagash Brewing Co., falar sobre a mellora da súa liña de envasado e do colector de gas para usar CO2 para o recheo de recipientes presurizados e N2 para selante e rompeburbullas. O almacenamento pode variar.
«Definitivamente hai algunhas diferenzas, en parte debido a como obtemos o nitróxeno», dixo McKenna. «Obtemos nitróxeno líquido puro en garrafas Dewar, polo que almacenalo é moi diferente dos nosos tanques de CO2: son máis pequenos, están en rolos e almacénanse nun conxelador. Levamos isto ao seguinte nivel. De dióxido de carbono a nitróxeno, pero, de novo, temos moito coidado sobre como facer a transición de forma eficiente e responsable para asegurarnos de que a cervexa estea no seu nivel máis alto en cada paso do camiño. Fundamental, nalgúns casos foi unha substitución moi sinxela de conectar e usar, mentres que noutros casos requiriu melloras significativas nos materiais, a infraestrutura, a fabricación, etc.».
Segundo este excelente artigo de The Titus Co. (un provedor de compresores de aire, secadores de aire e servizos de compresores de aire fóra de Pensilvania), os xeradores de nitróxeno funcionan dun destes dous xeitos:
Adsorción por oscilación de presión: A adsorción por oscilación de presión (PSA) funciona mediante peneiras moleculares de carbono para separar as moléculas. A peneira ten poros do mesmo tamaño que as moléculas de osíxeno, atrapando esas moléculas ao seu paso e permitindo o seu paso ás moléculas de nitróxeno máis grandes. O xerador libera entón osíxeno a través doutra cámara. O resultado deste proceso é que a pureza do nitróxeno pode alcanzar o 99,999 %.
Xeración de nitróxeno por membrana. A xeración de nitróxeno por membrana funciona separando moléculas mediante fibras poliméricas. Estas fibras son ocas, con poros superficiais o suficientemente pequenos como para permitir o paso do osíxeno, pero demasiado pequenos para que as moléculas de nitróxeno eliminen o osíxeno da corrente de gas. Os xeradores que empregan este método poden producir nitróxeno cunha pureza de ata o 99,5 %.
Ben, o xerador de nitróxeno PSA produce nitróxeno ultrapuro en grandes volumes e a caudais elevados, a forma máis pura de nitróxeno que moitas fábricas de cervexa requiren. Ultrapuro significa entre o 99,9995 % e o 99 %. Os xeradores de nitróxeno de membrana son ideais para pequenas fábricas de cervexa que requiren unha alternativa de baixo volume e baixo caudal onde se acepta unha pureza do 99 % ao 99,9 %.
Empregando a tecnoloxía máis recente, o xerador de nitróxeno Atlas Copco é un compresor de aire industrial compacto cun diafragma especial que separa o nitróxeno do fluxo de aire comprimido. As fábricas de cervexa artesanal son un gran público obxectivo para Atlas Copo. Segundo un informe técnico de Atlas Copco, os cervexeiros adoitan pagar entre 0,10 $ e 0,15 $ por pé cúbico para producir nitróxeno in situ. Como se compara isto cos seus custos de CO2?
«Ofrecemos seis paquetes estándar que cobren o 80 % de todas as fábricas de cervexa, desde uns poucos miles ata centos de miles de barrís ao ano», afirma Peter Askini, director de desenvolvemento de negocios para gases industriais en Atlas Copco. «Unha fábrica de cervexa pode aumentar a capacidade dos seus xeradores de nitróxeno para permitir o crecemento e manter a eficiencia. Ademais, o deseño modular permite engadir un segundo xerador se as operacións da fábrica de cervexa se expanden significativamente».
«O uso de nitróxeno non pretende substituír completamente o CO2», explica Asquini, «pero cremos que os produtores de viño poden reducir o seu consumo nun 70 % aproximadamente». O principal motor é a sustentabilidade. É moi doado para calquera produtor de viño producir nitróxeno por si mesmo. Non uses máis gases de efecto invernadoiro», o que é mellor para o medio ambiente. Pagará a pena desde o primeiro mes, o que afectará directamente aos resultados finais. Se non aparece antes de mercar, non o compres. Estas son as nosas regras sinxelas. A demanda de CO2 está a dispararse para producir produtos como o xeo seco, que usa grandes cantidades de CO2 e é necesario para transportar vacinas. As fábricas de cervexa dos Estados Unidos están a expresar a súa preocupación polo nivel de subministración e pregúntanse se poden manter o nivel de prezos acorde coas necesidades da fábrica de cervexa».
Como se mencionou anteriormente, a pureza do nitróxeno será unha preocupación importante para os cervexeiros artesanais. Do mesmo xeito que o CO2, o nitróxeno interactuará coa cervexa ou o mosto e arrastrará impurezas con el. É por iso que moitos xeradores de nitróxeno para alimentos e bebidas anunciaranse como unidades sen aceite (obtén información sobre os beneficios de limpeza dos compresores sen aceite na última frase da barra lateral a continuación).
«Cando recibimos CO2, comprobamos a súa calidade e contaminación, o que é outra parte moi importante de traballar cun bo provedor», dixo McKenna. «O nitróxeno é un pouco diferente, e por iso seguimos comprando nitróxeno líquido puro. Outra cousa que estamos a considerar é atopar e fixar o prezo dun xerador interno de nitróxeno, centrándonos de novo no nitróxeno que produce con Purity para limitar a absorción de osíxeno. Vémolo como un investimento potencial, polo que os únicos procesos na cervexeira que dependen completamente do CO2 serán a carbonatación da cervexa e o mantemento da auga da billa».
"Pero unha cousa realmente importante a ter en conta (de novo, algo que parece esixente pasar por alto pero que é fundamental para manter a calidade da cervexa) é que calquera xerador de nitróxeno necesita producir nitróxeno ata o segundo decimal [é dicir, 99,99 % de pureza] para limitar a absorción de osíxeno e o risco de oxidación. Este nivel de precisión e pureza require máis custos de xerador de nitróxeno, pero garante a calidade do nitróxeno e, polo tanto, a calidade da cervexa".
Os cervexeiros requiren moitos datos e control de calidade ao usar nitróxeno. Por exemplo, se un cervexeiro usa N2 para mover cervexa entre tanques, a estabilidade do CO2 no tanque e no tanque ou botella debe ser monitorizada durante todo o proceso. Nalgúns casos, o N2 puro pode non funcionar correctamente (por exemplo, ao encher recipientes) porque o N2 puro eliminará o CO2 da solución. Como resultado, algúns cervexeiros usarán unha mestura 50/50 de CO2 e N2 para encher o recipiente, mentres que outros o evitarán por completo.
Consello profesional de N2: Falemos de mantemento. Os xeradores de nitróxeno son o máis parecido a "configúrao e esquecete del" posible, pero algúns consumibles, como os filtros, requiren unha substitución semiregular. Normalmente, este servizo requírese aproximadamente cada 4000 horas. O mesmo equipo que se encarga do teu compresor de aire tamén se encargará do teu xerador. A maioría dos xeradores inclúen un controlador sinxelo similar ao do teu iPhone e ofrecen capacidades completas de monitorización remota mediante aplicacións.
A purga do tanque difire da purga de nitróxeno por varias razóns. O N2 mestúrase ben co aire, polo que non interactúa co O2 como o fai o CO2. O N2 tamén é máis lixeiro que o aire, polo que enche o tanque de arriba a abaixo, mentres que o CO2 o enche de abaixo a arriba. Necesítase máis N2 que CO2 para purgar un tanque de almacenamento e, a miúdo, require máis granallado. Segues aforrando cartos?
Tamén xorden novos problemas de seguridade co novo gas industrial. Unha fábrica de cervexa debería instalar sensores de O2 para que os empregados poidan visualizar a calidade do aire interior, do mesmo xeito que hoxe en día se gardan recipientes Dewar de N2 nos frigoríficos.
Pero a rendibilidade pode superar facilmente a das plantas de recuperación de CO2. Neste seminario web, Dion Quinn, de Foth Production Solutions (unha empresa de enxeñaría), afirma que a produción de N2 custa entre 8 e 20 dólares por tonelada, mentres que a captura de CO2 cunha planta de recuperación custa entre 50 e 200 dólares por tonelada.
As vantaxes dos xeradores de nitróxeno inclúen a eliminación ou polo menos a redución da dependencia dos contratos e subministracións de CO2 e nitróxeno. Isto aforra espazo de almacenamento xa que as fábricas de cervexa poden producir e almacenar tanto como necesiten, eliminando a necesidade de almacenar e transportar botellas de nitróxeno. Do mesmo xeito que co CO2, o envío e a manipulación do nitróxeno corren a cargo do cliente. Cos xeradores de nitróxeno, isto xa non é un problema.
Os xeradores de nitróxeno adoitan ser fáciles de integrar no ambiente dunha cervexeira. Os xeradores de nitróxeno máis pequenos pódense montar na parede para que non ocupen espazo no chan e funcionen silenciosamente. Estas bolsas soportan ben os cambios de temperatura ambiente e son moi resistentes ás flutuacións de temperatura. Pódense instalar no exterior, pero non se recomenda para climas extremos de altas e baixas temperaturas.
Hai moitos fabricantes de xeradores de nitróxeno, incluíndo Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb e Holtec Gas Systems. Un pequeno xerador de nitróxeno podería custar uns 800 dólares ao mes cun programa de arrendamento con opción a compra de cinco anos, dixo Asquini.
«Ao final, se o nitróxeno é o axeitado para ti, tes unha variedade de provedores e tecnoloxías para elixir», dixo Asquini. «Atopa cal é o axeitado para ti e asegúrate de ter un bo coñecemento do custo total de propiedade [custo total de propiedade] e compara os custos de enerxía e mantemento entre os dispositivos. A miúdo descubrirás que mercar o máis barato non é o axeitado para o teu traballo».
Os sistemas xeradores de nitróxeno usan un compresor de aire, e a maioría das cervexeiras artesanais xa teñen un, o que é práctico.
Que compresores de aire se usan nas fábricas de cervexa artesanal? Empurra o fluído a través de tubaxes e tanques. Enerxía para o transporte e control neumáticos. Aireación do mosto, fermento ou auga. Válvula de control. Gas de purga para expulsar a lama dos tanques durante a limpeza e para axudar na limpeza dos buratos.
Moitas aplicacións en cervexaría requiren o uso especial de compresores de aire 100 % libres de aceite. Se o aceite entra en contacto coa cervexa, mata o lévedo e aplana a escuma, o que estraga a bebida e fai que a cervexa sexa mala.
Tamén é un risco para a seguridade. Debido a que a industria alimentaria e de bebidas é moi sensible, existen estándares estritos de calidade e pureza, e con razón. Exemplo: os compresores de aire sen aceite da serie Sullair SRL de 10 a 15 CV (de 7,5 a 11 kW) son axeitados para fábricas de cervexa artesanais. As fábricas de cervexa gozan da tranquilidade deste tipo de máquinas. A serie SRL ofrece niveis de ruído baixos de ata 48 dBA, o que fai que o compresor sexa axeitado para uso en interiores sen unha sala insonorizada separada.
Cando o aire limpo é fundamental, como nas fábricas de cervexa e nas fábricas de cervexa artesanal, o aire sen aceite é esencial. As partículas de aceite no aire comprimido poden contaminar os procesos e a produción posteriores. Dado que moitas fábricas de cervexa producen miles de barrís ou varias caixas de cervexa ao ano, ninguén pode permitirse o luxo de correr ese risco. Os compresores sen aceite son especialmente axeitados para aplicacións onde o aire está en contacto directo coa materia prima. Mesmo en aplicacións onde non hai contacto directo entre os ingredientes e o aire, como nas liñas de envasado, un compresor sen aceite axuda a manter o produto final limpo para a tranquilidade.
Data de publicación: 06-01-2023