Las cervecerías artesanales utilizan CO2 en una sorprendente cantidad de aplicaciones durante el proceso de elaboración, envasado y servicio: trasladar cerveza o producto de un tanque a otro, carbonizar un producto, purificar el oxígeno antes del envasado, envasar cerveza durante el proceso, prelavar los tanques de cerveza británica tras la limpieza y desinfección, y embotellar cerveza de barril en un restaurante o bar. Esto es solo el comienzo.
“Usamos CO2 en toda la cervecería y el bar”, afirma Max McKenna, gerente senior de marketing de Dorchester Brewing Co., con sede en Boston. Servimos cerveza en cada etapa del proceso”.
Al igual que muchas cervecerías artesanales, Dorchester Brewing enfrenta una escasez del CO2 de calidad comercial que necesita para operar (lea sobre todas las razones de esta escasez aquí).
“Gracias a nuestros contratos, nuestros proveedores actuales de CO2 no han subido sus precios a pesar de los incrementos en otros segmentos del mercado”, afirmó McKenna. “Hasta ahora, el impacto se ha centrado principalmente en la distribución limitada”.
Para compensar la falta de CO2, Dorchester Brewing utiliza nitrógeno en lugar de CO2 en algunos casos.
“Logramos migrar muchas operaciones al nitrógeno”, continuó McKenna. “Algunas de las más importantes fueron la limpieza de las latas y la cobertura del gas durante el proceso de enlatado y sellado. Esta es, sin duda, la mayor novedad para nosotros, ya que estos procesos requieren mucho CO2. Durante mucho tiempo, tuvimos una planta de nitrógeno especial. Usamos un generador de nitrógeno especial para producir todo el nitrógeno para el bar, para una línea de nitrógeno dedicada y para nuestra mezcla de cerveza”.
El N₂ es el gas inerte más económico de producir y se puede utilizar en sótanos de cervecerías artesanales, tiendas de bebidas y bares. El N₂ es más económico que el CO₂ para bebidas y suele estar más disponible, según la disponibilidad en su zona.
El N₂ se puede adquirir en forma de gas en cilindros de alta presión o en forma líquida en termos Dewar o grandes tanques de almacenamiento. El nitrógeno también se puede producir in situ mediante un generador de nitrógeno. Los generadores de nitrógeno funcionan eliminando las moléculas de oxígeno del aire.
El nitrógeno es el elemento más abundante (78%) en la atmósfera terrestre; el resto es oxígeno y gases traza. Además, es más respetuoso con el medio ambiente, ya que emite menos CO2.
En la elaboración de cerveza y el envasado, el N₂ se puede utilizar para aislar la cerveza del oxígeno. Si se usa correctamente (la mayoría de las personas mezclan CO₂ con N₂ al trabajar con cerveza carbonatada), el N₂ se puede utilizar para limpiar tanques, transferir cerveza de un tanque a otro, presurizar barriles antes del almacenamiento y airear bajo las tapas. Este ingrediente es clave para el sabor y la textura en boca. En bares, el nitro se utiliza en las líneas de agua del grifo para nitropiv, así como en aplicaciones de alta presión y larga distancia, donde se mezcla nitrógeno con un cierto porcentaje de CO₂ para evitar la formación de espuma en la cerveza de barril. El N₂ incluso se puede utilizar como gas de ebullición para la desgasificación del agua si esto forma parte del proceso.
Ahora bien, como mencionamos en nuestro artículo anterior sobre la deficiencia de CO2, el nitrógeno no es un sustituto exacto del CO2 en todas las aplicaciones cerveceras. Estos gases se comportan de forma diferente. Tienen distintos pesos moleculares y densidades.
Por ejemplo, el CO₂ es más soluble en líquidos que el N₂. Por eso, el nitrógeno produce burbujas más pequeñas y una textura en boca diferente en la cerveza. Por eso, los cerveceros usan gotas de nitrógeno líquido en lugar de nitrógeno gaseoso para nitratar la cerveza. El dióxido de carbono también añade un toque de amargor o acidez que el nitrógeno no aporta, lo que puede alterar el perfil de sabor, según se comenta. Cambiar al nitrógeno no solucionará todos los problemas del dióxido de carbono.
“Existe potencial”, dice Chuck Skepek, director de programas técnicos de elaboración de cerveza del Brewers Institute, “pero el nitrógeno no es la panacea ni una solución rápida. El CO2 y el nitrógeno se comportan de forma muy diferente. Se obtendrá más nitrógeno mezclado con el aire del tanque que si se purga el CO2. Por lo tanto, se requerirá más nitrógeno. Escucho esto una y otra vez.
Un cervecero que conozco fue muy inteligente y empezó a sustituir el dióxido de carbono por nitrógeno. Su cerveza contenía mucho más oxígeno, así que ahora, con un poco más de suerte, usa una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono. No solo: "Vamos a empezar a usar nitrógeno para solucionar todos nuestros problemas". Es bueno ver mucha más información sobre esto en la literatura; estamos empezando a ver a más gente investigando y, ya sabes, encontrando las mejores prácticas para este reemplazo.
El suministro de estos gases será diferente, ya que tienen distintas densidades, lo que puede resultar en cambios de ingeniería o almacenamiento. Escuche a Jason Perkins, maestro cervecero de Allagash Brewing Co., hablar sobre la actualización de su línea de embotellado y colector de gas para usar CO₂ para el llenado presurizado del recipiente y N₂ para sellador y rompe burbujas. El almacenamiento puede variar.
“Sin duda, existen algunas diferencias, en parte debido a cómo obtenemos el nitrógeno”, dijo McKenna. “Obtenemos nitrógeno líquido puro en recipientes Dewar, por lo que su almacenamiento es muy diferente al de nuestros tanques de CO2: son más pequeños, se colocan sobre ruedas y se almacenan en un congelador. Hemos llevado la transición al siguiente nivel. de dióxido de carbono a nitrógeno, pero, insisto, somos muy cuidadosos con la eficiencia y la responsabilidad en la transición para asegurarnos de que la cerveza esté en su mejor nivel en todo momento. En algunos casos, fue clave que se reemplazara fácilmente, mientras que en otros requirió mejoras significativas en materiales, infraestructura, fabricación, etc.”.
Según este excelente artículo de The Titus Co. (un proveedor de compresores de aire, secadores de aire y servicios de compresores de aire fuera de Pensilvania), los generadores de nitrógeno funcionan de una de dos maneras:
Adsorción por oscilación de presión: La adsorción por oscilación de presión (PSA) funciona mediante tamices moleculares de carbono para separar las moléculas. El tamiz tiene poros del mismo tamaño que las moléculas de oxígeno, atrapando estas moléculas a su paso y permitiendo el paso de las moléculas de nitrógeno más grandes. El generador libera oxígeno a través de otra cámara. Como resultado de este proceso, la pureza del nitrógeno puede alcanzar el 99,999 %.
Generación de nitrógeno por membrana. La generación de nitrógeno por membrana funciona separando moléculas mediante fibras poliméricas. Estas fibras son huecas, con poros superficiales lo suficientemente pequeños como para permitir el paso del oxígeno, pero demasiado pequeños como para que las moléculas de nitrógeno lo eliminen del flujo de gas. Los generadores que utilizan este método pueden producir nitrógeno con una pureza de hasta el 99,5 %.
El generador de nitrógeno PSA produce nitrógeno ultrapuro en grandes volúmenes y a altos caudales, la pureza máxima que requieren muchas cervecerías. Ultrapuro significa entre el 99,9995 % y el 99 %. Los generadores de nitrógeno de membrana son ideales para cervecerías pequeñas que requieren una alternativa de bajo volumen y bajo caudal, donde una pureza del 99 % al 99,9 % es aceptable.
Con tecnología de vanguardia, el generador de nitrógeno Atlas Copco es un compresor de aire industrial compacto con un diafragma especial que separa el nitrógeno del flujo de aire comprimido. Las cervecerías artesanales son un público objetivo importante para Atlas Copco. Según un informe técnico de Atlas Copco, las cerveceras suelen pagar entre 0,10 y 0,15 dólares por pie cúbico para producir nitrógeno en sus instalaciones. ¿Cómo se compara esto con sus costes de CO2?
“Ofrecemos seis paquetes estándar que cubren el 80% de todas las cervecerías, desde unos pocos miles hasta cientos de miles de barriles al año”, afirma Peter Askini, gerente de desarrollo de negocio de gases industriales de Atlas Copco. “Una cervecería puede aumentar la capacidad de sus generadores de nitrógeno para impulsar el crecimiento y mantener la eficiencia. Además, el diseño modular permite añadir un segundo generador si las operaciones de la cervecería se expanden significativamente”.
“El uso de nitrógeno no pretende reemplazar completamente el CO2”, explica Asquini, “pero creemos que los vinicultores pueden reducir su consumo en aproximadamente un 70%. El principal impulsor es la sostenibilidad. Es muy fácil para cualquier vinicultor producir nitrógeno por su cuenta. No utilicen más gases de efecto invernadero”. Esto es mejor para el medio ambiente. Se amortizará desde el primer mes, lo que afectará directamente el resultado final: si no lo encuentra antes de comprarlo, no lo compre. Estas son nuestras sencillas reglas: la demanda de CO2 se está disparando para producir productos como el hielo seco, que utiliza grandes cantidades de CO2 y es necesario para el transporte de vacunas. Las cervecerías estadounidenses están expresando su preocupación por el nivel de suministro y se preguntan si pueden mantener un nivel de precios acorde con sus necesidades.
Como se mencionó anteriormente, la pureza del nitrógeno será una preocupación importante para los cerveceros artesanales. Al igual que el CO2, el nitrógeno interactuará con la cerveza o el mosto y transportará impurezas. Por eso, muchos generadores de nitrógeno para alimentos y bebidas se promocionan como unidades sin aceite (infórmese sobre los beneficios de limpieza de los compresores sin aceite en la última oración del recuadro a continuación).
“Cuando recibimos CO2, verificamos su calidad y contaminación, lo cual es fundamental para trabajar con un buen proveedor”, dijo McKenna. “El nitrógeno es un poco diferente, por eso seguimos comprando nitrógeno líquido puro. También estamos considerando encontrar y fijar el precio de un generador interno de nitrógeno, centrándonos en el nitrógeno que produce con Purity para limitar la absorción de oxígeno. Consideramos esto una inversión potencial, por lo que los únicos procesos de la cervecería que dependen completamente del CO2 serán la carbonatación de la cerveza y el mantenimiento del agua del grifo.
Pero algo muy importante a tener en cuenta —algo que, de nuevo, parece difícil de pasar por alto, pero que es crucial para mantener la calidad de la cerveza— es que cualquier generador de nitrógeno debe producir nitrógeno con una pureza del 99,99 % para limitar la absorción de oxígeno y el riesgo de oxidación. Este nivel de precisión y pureza implica un mayor coste del generador de nitrógeno, pero garantiza la calidad del nitrógeno y, por lo tanto, la calidad de la cerveza.
Los cerveceros requieren una gran cantidad de datos y control de calidad al usar nitrógeno. Por ejemplo, si un cervecero usa N₂ para mover cerveza entre tanques, la estabilidad del CO₂ en el tanque y en el tanque o la botella debe monitorearse durante todo el proceso. En algunos casos, el N₂ puro puede no funcionar correctamente (por ejemplo, al llenar recipientes) porque el N₂ puro elimina el CO₂ de la solución. Como resultado, algunos cerveceros usan una mezcla 50/50 de CO₂ y N₂ para llenar el recipiente, mientras que otros la evitan por completo.
Consejo profesional de N2: Hablemos del mantenimiento. Los generadores de nitrógeno son prácticamente lo mismo que "configurar y olvidar", pero algunos consumibles, como los filtros, requieren un reemplazo semirregular. Normalmente, este servicio se requiere aproximadamente cada 4000 horas. El mismo equipo que se encarga de su compresor de aire también se encargará de su generador. La mayoría de los generadores incluyen un controlador sencillo similar a un iPhone y ofrecen funciones completas de monitoreo remoto mediante una aplicación.
La purga de tanques difiere de la purga con nitrógeno por varias razones. El N₂ se mezcla bien con el aire, por lo que no interactúa con el O₂ como lo hace el CO₂. Además, es más ligero que el aire, por lo que llena el tanque de arriba a abajo, mientras que el CO₂ lo hace de abajo a arriba. Se necesita más N₂ que CO₂ para purgar un tanque de almacenamiento y, a menudo, requiere más granallado. ¿Sigue ahorrando dinero?
También surgen nuevos problemas de seguridad con el nuevo gas industrial. Una cervecería debería instalar sensores de O₂ para que los empleados puedan visualizar la calidad del aire interior, al igual que hoy en día se utilizan los termos de N₂ en los refrigeradores.
Pero la rentabilidad puede superar fácilmente a la de las plantas de recuperación de CO2. En este seminario web, Dion Quinn, de Foth Production Solutions (una empresa de ingeniería), afirma que la producción de N₂ cuesta entre 8 y 20 dólares por tonelada, mientras que la captura de CO₂ con una planta de recuperación cuesta entre 50 y 200 dólares por tonelada.
Las ventajas de los generadores de nitrógeno incluyen la eliminación, o al menos la reducción, de la dependencia de contratos y suministros de CO2 y nitrógeno. Esto ahorra espacio de almacenamiento, ya que las cervecerías pueden producir y almacenar la cantidad que necesiten, eliminando así la necesidad de almacenar y transportar botellas de nitrógeno. Al igual que con el CO2, el envío y la manipulación del nitrógeno corren a cargo del cliente. Con los generadores de nitrógeno, esto ya no supone un problema.
Los generadores de nitrógeno suelen ser fáciles de integrar en una cervecería. Los generadores de nitrógeno más pequeños pueden instalarse en la pared, por lo que no ocupan espacio y funcionan silenciosamente. Estas bolsas se adaptan bien a los cambios de temperatura ambiente y son muy resistentes a las fluctuaciones de temperatura. Pueden instalarse en exteriores, pero no se recomiendan para climas con temperaturas extremadamente altas o bajas.
Existen numerosos fabricantes de generadores de nitrógeno, como Atlas Copco, Parker Hannifin, South-Tek Systems, Milcarb y Holtec Gas Systems. Un generador de nitrógeno pequeño podría costar unos 800 dólares al mes con un programa de arrendamiento con opción a compra de cinco años, afirmó Asquini.
“En definitiva, si el nitrógeno es adecuado para usted, tiene una variedad de proveedores y tecnologías para elegir”, dijo Asquini. “Encuentre el adecuado y asegúrese de comprender bien el costo total de propiedad (CTP) y compare los costos de energía y mantenimiento entre los dispositivos. A menudo, descubrirá que comprar el más barato no es la mejor opción para su trabajo”.
Los sistemas generadores de nitrógeno utilizan un compresor de aire, y la mayoría de las cervecerías artesanales ya tienen uno, lo cual es útil.
¿Qué compresores de aire se utilizan en las cervecerías artesanales? Impulsan fluidos a través de tuberías y tanques. Energía para el transporte y control neumático. Aireación de mosto, levadura o agua. Válvula de control. Gas de purga para expulsar el lodo de los tanques durante la limpieza y facilitar la limpieza de los pozos.
Muchas aplicaciones cerveceras requieren el uso especial de compresores de aire 100 % exentos de aceite. Si el aceite entra en contacto con la cerveza, mata la levadura y aplana la espuma, lo que deteriora la bebida y la hace mala.
También supone un riesgo para la seguridad. Dado que la industria alimentaria y de bebidas es muy sensible, existen estrictos estándares de calidad y pureza, y con razón. Por ejemplo, los compresores de aire sin aceite Sullair serie SRL de 10 a 15 hp (de 7,5 a 11 kW) son ideales para cervecerías artesanales. Las cervecerías aprecian el silencio de este tipo de máquinas. La serie SRL ofrece niveles de ruido bajos de hasta 48 dBA, lo que hace que el compresor sea apto para uso en interiores sin necesidad de una sala insonorizada independiente.
Cuando el aire limpio es crucial, como en cervecerías y cervecerías artesanales, el aire sin aceite es esencial. Las partículas de aceite en el aire comprimido pueden contaminar los procesos posteriores y la producción. Dado que muchas cervecerías producen miles de barriles o varias cajas de cerveza al año, nadie puede permitirse ese riesgo. Los compresores sin aceite son especialmente adecuados para aplicaciones donde el aire está en contacto directo con la materia prima. Incluso en aplicaciones donde no hay contacto directo entre los ingredientes y el aire, como en las líneas de envasado, un compresor sin aceite ayuda a mantener el producto final limpio para su tranquilidad.
Hora de publicación: 06-ene-2023