GRUPO TECNOLÓGICO HANGZHOU NUZHUO CO.,LTD.

As cervejarias artesanais utilizam CO2 em um número surpreendente de aplicações nos processos de fabricação, envase e serviço: transferência de cerveja ou outros produtos entre tanques, carbonatação, purificação do oxigênio antes do envase, envase em si, pré-lavagem de tanques de fermentação após a limpeza e sanitização, e engarrafamento de chope em restaurantes e bares. E isso é só o começo.
“Utilizamos CO2 em toda a cervejaria e bar”, afirma Max McKenna, gerente sênior de marketing da Dorchester Brewing Co., de Boston. “Servindo cerveja – em todas as etapas do processo.”
Assim como muitas cervejarias artesanais, a Dorchester Brewing enfrenta uma escassez do CO2 de qualidade comercial necessário para operar (leia mais sobre os motivos dessa escassez aqui).
“Graças aos nossos contratos, nossos atuais fornecedores de CO2 não aumentaram seus preços, apesar dos aumentos de preços em outras partes do mercado”, disse McKenna. “Até agora, o impacto foi principalmente na distribuição limitada.”
Para compensar a falta de CO2, a Dorchester Brewing utiliza nitrogênio em vez de CO2 em alguns casos.
“Conseguimos migrar muitas operações para o nitrogênio”, continuou McKenna. “Algumas das mais importantes foram a limpeza das latas e a vedação com gás durante o processo de envase e selagem. Essa é, de longe, a maior novidade para nós, porque esses processos exigem muito CO2. Por muito tempo, tivemos uma planta de nitrogênio dedicada. Usamos um gerador de nitrogênio especial para produzir todo o nitrogênio para o bar – para uma linha de nitrogênio exclusiva e para nossa mistura de cerveja.”
O N2 é o gás inerte mais econômico de produzir e pode ser usado em cervejarias artesanais, lojas de bebidas e bares. O N2 é mais barato que o CO2 para bebidas e geralmente mais disponível, dependendo da disponibilidade na sua região.
O N2 pode ser adquirido como gás em cilindros de alta pressão ou como líquido em recipientes Dewar ou grandes tanques de armazenamento. O nitrogênio também pode ser produzido no local utilizando um gerador de nitrogênio. Os geradores de nitrogênio funcionam removendo moléculas de oxigênio do ar.
O nitrogênio é o elemento mais abundante (78%) na atmosfera terrestre, sendo o restante composto por oxigênio e gases residuais. Isso também torna o ambiente mais amigável ao meio ambiente, pois reduz a emissão de CO2.
Na fabricação e envase de cerveja, o N2 pode ser usado para impedir a entrada de oxigênio na cerveja. Quando usado corretamente (a maioria das pessoas mistura CO2 com N2 ao trabalhar com cerveja carbonatada), o N2 pode ser usado para limpar tanques, transferir cerveja de um tanque para outro, pressurizar barris antes do armazenamento e aerar sob as tampas. É um ingrediente que contribui para o sabor e a sensação na boca. Em bares, o nitrogênio é usado nas linhas de água da torneira para nitropiv, bem como em aplicações de alta pressão/longa distância, onde o nitrogênio é misturado com uma certa porcentagem de CO2 para evitar a formação de espuma na cerveja na torneira. O N2 pode até ser usado como gás de evaporação para a desgaseificação da água, se isso fizer parte do seu processo.
Como mencionamos em nosso artigo anterior sobre deficiência de CO2, o nitrogênio não é um substituto exato para o CO2 em todas as aplicações de fabricação de cerveja. Esses gases se comportam de maneira diferente. Eles têm pesos moleculares e densidades diferentes.
Por exemplo, o CO2 é mais solúvel em líquidos do que o N2. É por isso que o nitrogênio produz bolhas menores e uma sensação diferente na boca da cerveja. É por isso que os cervejeiros usam gotas de nitrogênio líquido em vez de nitrogênio gasoso para nitrar a cerveja. O dióxido de carbono também adiciona um toque de amargor ou acidez que o nitrogênio não proporciona, o que pode alterar o perfil de sabor, segundo especialistas. A substituição do nitrogênio pelo dióxido de carbono não resolverá todos os problemas relacionados a ele.
“Há potencial”, diz Chuck Skepek, diretor de programas técnicos de cervejaria do Brewers Institute, “mas o nitrogênio não é uma panaceia nem uma solução rápida. O CO2 e o nitrogênio se comportam de maneira bem diferente. Você terá mais nitrogênio misturado com o ar no tanque do que se eliminar o CO2. Portanto, será necessário mais nitrogênio. Ouço isso repetidamente.”
"Um cervejeiro que conheço foi muito esperto e começou a substituir o dióxido de carbono por nitrogênio, e a cerveja dele ficou com muito mais oxigênio. Então, agora eles usam uma mistura de nitrogênio e dióxido de carbono, com um pouco mais de sorte. Não é só tipo, 'Ei, vamos começar a usar nitrogênio para resolver todos os nossos problemas'. É bom ver mais disso na literatura, estamos começando a ver mais pessoas realmente pesquisando e, sabe, buscando as melhores práticas para essa substituição."
A distribuição desses gases será diferente, pois eles têm densidades diferentes, o que pode resultar em algumas alterações de engenharia ou armazenamento. Ouça Jason Perkins, mestre cervejeiro da Allagash Brewing Co., falar sobre a modernização de sua linha de engarrafamento e distribuidor de gás para usar CO2 no enchimento pressurizado dos recipientes e N2 como selante e eliminador de bolhas. O armazenamento pode variar.
“Definitivamente existem algumas diferenças, em parte devido à forma como obtemos o nitrogênio”, disse McKenna. “Obtemos nitrogênio líquido puro em recipientes Dewar, então armazená-lo é muito diferente dos nossos cilindros de CO2: eles são menores, sobre rodízios e armazenados em um freezer. Levamos isso a um novo patamar. A transição do dióxido de carbono para o nitrogênio, mas, novamente, somos muito cuidadosos em como fazer essa transição de forma eficiente e responsável para garantir que a cerveja esteja no seu mais alto nível em todas as etapas. Em alguns casos, foi uma substituição simples, do tipo 'plug and play', enquanto em outros casos foram necessárias melhorias significativas em materiais, infraestrutura, fabricação, etc.”
De acordo com este excelente artigo da The Titus Co. (fornecedora de compressores de ar, secadores de ar e serviços de compressores de ar fora da Pensilvânia), os geradores de nitrogênio operam de duas maneiras:
Adsorção por oscilação de pressão: A adsorção por oscilação de pressão (PSA, na sigla em inglês) utiliza peneiras moleculares de carbono para separar moléculas. A peneira possui poros do mesmo tamanho das moléculas de oxigênio, retendo essas moléculas à medida que passam e permitindo a passagem das moléculas maiores de nitrogênio. O gerador então libera oxigênio através de outra câmara. O resultado desse processo é que a pureza do nitrogênio pode atingir 99,999%.
Geração de nitrogênio por membrana. A geração de nitrogênio por membrana funciona separando moléculas por meio de fibras de polímero. Essas fibras são ocas, com poros superficiais pequenos o suficiente para permitir a passagem de oxigênio, mas pequenos demais para que as moléculas de nitrogênio removam o oxigênio do fluxo gasoso. Geradores que utilizam esse método podem produzir nitrogênio com pureza de até 99,5%.
Bem, o gerador de nitrogênio PSA produz nitrogênio ultrapuro em grandes volumes e com altas taxas de fluxo, a forma mais pura de nitrogênio que muitas cervejarias exigem. Ultrapuro significa de 99,9995% a 99%. Os geradores de nitrogênio por membrana são ideais para pequenas cervejarias que necessitam de uma alternativa de baixo volume e baixo fluxo, onde uma pureza de 99% a 99,9% é aceitável.
Utilizando a mais recente tecnologia, o gerador de nitrogênio da Atlas Copco é um compressor de ar industrial compacto com um diafragma especial que separa o nitrogênio do fluxo de ar comprimido. Cervejarias artesanais são um importante público-alvo para a Atlas Copco. De acordo com um relatório técnico da Atlas Copco, os cervejeiros normalmente pagam entre US$ 0,10 e US$ 0,15 por pé cúbico para produzir nitrogênio no local. Como isso se compara aos seus custos de CO2?
“Oferecemos seis pacotes padrão que atendem 80% de todas as cervejarias – de alguns milhares a centenas de milhares de barris por ano”, afirma Peter Askini, gerente de desenvolvimento de negócios para gases industriais da Atlas Copco. “Uma cervejaria pode aumentar a capacidade de seus geradores de nitrogênio para viabilizar o crescimento, mantendo a eficiência. Além disso, o design modular permite a adição de um segundo gerador caso as operações da cervejaria se expandam significativamente.”
“O uso de nitrogênio não tem a intenção de substituir completamente o CO2”, explica Asquini, “mas acreditamos que os produtores de vinho podem reduzir seu consumo em cerca de 70%. O principal fator motivador é a sustentabilidade. É muito fácil para qualquer produtor de vinho produzir nitrogênio por conta própria. Não use mais gases de efeito estufa.” O que é melhor para o meio ambiente. O retorno do investimento virá desde o primeiro mês, o que afetará diretamente o resultado final. Se não aparecer antes da compra, não compre. Aqui estão nossas regras simples. A demanda por CO2 está disparando para a produção de produtos como gelo seco, que utiliza grandes quantidades de CO2 e é necessário para o transporte de vacinas. Cervejarias nos EUA estão expressando preocupação com o nível de oferta e se perguntando se conseguirão manter o preço compatível com as necessidades da indústria.”
Como mencionado anteriormente, a pureza do nitrogênio será uma grande preocupação para os cervejeiros artesanais. Assim como o CO2, o nitrogênio interage com a cerveja ou o mosto, carregando impurezas consigo. É por isso que muitos geradores de nitrogênio para alimentos e bebidas são anunciados como unidades isentas de óleo (saiba mais sobre os benefícios de limpeza dos compressores isentos de óleo na última frase da barra lateral abaixo).
“Quando recebemos o CO2, verificamos sua qualidade e contaminação, o que é outro aspecto muito importante ao trabalhar com um bom fornecedor”, disse McKenna. “O nitrogênio é um pouco diferente, e é por isso que ainda compramos nitrogênio líquido puro. Outra coisa que estamos analisando é encontrar e cotar um gerador de nitrogênio interno – novamente, com foco no nitrogênio produzido com pureza para limitar a absorção de oxigênio. Vemos isso como um investimento potencial, de modo que os únicos processos na cervejaria que dependerão totalmente do CO2 serão a carbonatação da cerveja e a manutenção da água da torneira.”
“Mas uma coisa muito importante a ter em mente – algo que pode parecer insignificante, mas é crucial para manter a qualidade da cerveja – é que qualquer gerador de nitrogênio precisa produzir nitrogênio com pureza de até duas casas decimais [ou seja, 99,99% de pureza] para limitar a absorção de oxigênio e o risco de oxidação. Esse nível de precisão e pureza exige um investimento maior em geradores de nitrogênio, mas garante a qualidade do nitrogênio e, consequentemente, a qualidade da cerveja.”
Cervejeiros precisam de muitos dados e controle de qualidade ao usar nitrogênio. Por exemplo, se um cervejeiro usa N2 para transferir cerveja entre tanques, a estabilidade do CO2 no tanque e no recipiente ou garrafa deve ser monitorada durante todo o processo. Em alguns casos, o N2 puro pode não funcionar adequadamente (por exemplo, ao encher recipientes) porque o N2 puro remove o CO2 da solução. Como resultado, alguns cervejeiros usam uma mistura 50/50 de CO2 e N2 para encher o recipiente, enquanto outros evitam completamente.
Dica N2 Pro: Vamos falar sobre manutenção. Os geradores de nitrogênio são realmente o mais próximo possível de "ligar e esquecer", mas alguns consumíveis, como filtros, exigem substituição semestral. Normalmente, essa manutenção é necessária a cada 4.000 horas, aproximadamente. A mesma equipe que cuida do seu compressor de ar também cuidará do seu gerador. A maioria dos geradores vem com um controlador simples, semelhante ao do seu iPhone, e oferece recursos completos de monitoramento remoto por aplicativo.
A purga de tanques difere da purga com nitrogênio por diversos motivos. O N2 se mistura bem com o ar, portanto não interage com o O2 como o CO2. O N2 também é mais leve que o ar, preenchendo o tanque de cima para baixo, enquanto o CO2 o preenche de baixo para cima. É necessário mais N2 do que CO2 para purgar um tanque de armazenamento e, frequentemente, requer mais jateamento abrasivo. Mesmo assim, você ainda está economizando dinheiro?
Novos problemas de segurança também surgem com o novo gás industrial. Uma cervejaria definitivamente deveria instalar sensores de O2 para que os funcionários possam visualizar a qualidade do ar interno – assim como existem recipientes de N2 armazenados em refrigeradores atualmente.
Mas a rentabilidade pode facilmente superar os custos das usinas de recuperação de CO2. Neste webinar, Dion Quinn, da Foth Production Solutions (uma empresa de engenharia), afirma que a produção de N2 custa entre US$ 8 e US$ 20 por tonelada, enquanto a captura de CO2 com uma usina de recuperação custa entre US$ 50 e US$ 200 por tonelada.
Entre as vantagens dos geradores de nitrogênio, destaca-se a eliminação ou, pelo menos, a redução da dependência de contratos e fornecimento de CO2 e nitrogênio. Isso economiza espaço de armazenamento, já que as cervejarias podem produzir e armazenar a quantidade necessária, eliminando a necessidade de armazenar e transportar cilindros de nitrogênio. Assim como ocorre com o CO2, o frete e o manuseio do nitrogênio são pagos pelo cliente. Com os geradores de nitrogênio, isso deixa de ser um problema.
Os geradores de nitrogênio são geralmente fáceis de integrar em um ambiente de cervejaria. Os geradores de nitrogênio menores podem ser montados na parede, economizando espaço no chão e operando silenciosamente. Essas bolsas suportam bem as mudanças de temperatura ambiente e são muito resistentes a flutuações térmicas. Podem ser instaladas ao ar livre, mas não são recomendadas para climas com temperaturas extremas, sejam elas altas ou baixas.
Existem muitos fabricantes de geradores de nitrogênio, incluindo Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb e Holtec Gas Systems. Um pequeno gerador de nitrogênio pode custar cerca de US$ 800 por mês em um programa de arrendamento com opção de compra de cinco anos, disse Asquini.
“No fim das contas, se o nitrogênio for a solução ideal para você, terá uma variedade de fornecedores e tecnologias à sua disposição”, disse Asquini. “Descubra qual é a mais adequada e certifique-se de compreender bem o custo total de propriedade, comparando os custos de energia e manutenção entre os diferentes equipamentos. Muitas vezes, você descobrirá que comprar a opção mais barata não é a melhor escolha para o seu trabalho.”
Os sistemas geradores de nitrogênio utilizam um compressor de ar, e a maioria das cervejarias artesanais já possui um, o que é bastante conveniente.
Que compressores de ar são usados ​​em cervejarias artesanais? Impulsionam fluidos através de tubulações e tanques. Fornecem energia para transporte e controle pneumático. São utilizados para aeração do mosto, levedura ou água. Controlam a válvula de controle. Liberam gás de purga para expulsar a lama dos tanques durante a limpeza e auxiliar na limpeza de orifícios.
Muitas aplicações em cervejarias exigem o uso especial de compressores de ar 100% isentos de óleo. Se o óleo entrar em contato com a cerveja, ele mata o fermento e reduz a espuma, o que estraga a bebida e torna a cerveja ruim.
Também representa um risco de segurança. Como a indústria de alimentos e bebidas é muito sensível, existem padrões rigorosos de qualidade e pureza, e com razão. Exemplo: os compressores de ar isentos de óleo da série SRL da Sullair, de 10 a 15 hp (de 7,5 a 11 kW), são ideais para cervejarias artesanais. As cervejarias apreciam o baixo nível de ruído desses equipamentos. A série SRL oferece níveis de ruído de até 48 dBA, tornando o compressor adequado para uso interno sem a necessidade de uma sala à prova de som.
Quando a qualidade do ar é crucial, como em cervejarias e cervejarias artesanais, o ar isento de óleo é essencial. Partículas de óleo no ar comprimido podem contaminar os processos subsequentes e a produção. Como muitas cervejarias produzem milhares de barris ou várias caixas de cerveja por ano, ninguém pode se dar ao luxo de correr esse risco. Compressores isentos de óleo são especialmente adequados para aplicações em que o ar está em contato direto com a matéria-prima. Mesmo em aplicações onde não há contato direto entre os ingredientes e o ar, como em linhas de envase, um compressor isento de óleo ajuda a manter o produto final limpo, garantindo tranquilidade.