杭州諾卓テクノロジーグループ株式会社

クラフトビール醸造所は、醸造、包装、そして提供工程において、驚くほど多くの用途でCO2を使用しています。例えば、ビールや製品のタンク間の移動、製品の炭化、包装前の酸素の精製、工程中のビールの包装、洗浄・消毒後のブリットタンクの事前洗浄、レストランやバーでの生ビールの瓶詰めなどです。これはほんの始まりに過ぎません。
「醸造所とバー全体でCO2を使用しています」とボストンに拠点を置くドーチェスター・ブリューイング社のシニアマーケティングマネージャー、マックス・マッケナ氏は語る。「ビールの提供は、製造プロセスのあらゆる段階で行われています。」
多くのクラフトビール醸造所と同様に、ドーチェスター・ブリューイング社も運営に必要な商業品質の CO2 不足に直面しています (この不足のすべての理由については、こちらをお読みください)。
「当社の契約により、現在のCO2供給業者は、市場の他の分野で価格が上昇しているにもかかわらず、価格を引き上げていません」とマッケナ氏は述べた。「今のところ、影響は主に流通の制限に及んでいます。」
CO2不足を補うために、Dorchester Brewingでは場合によってはCO2の代わりに窒素を使用します。
「多くの工程を窒素ガスに切り替えることができました」とマッケナ氏は続けた。「最も重要なのは、缶の洗浄と、缶詰・密封工程におけるガスの被覆です。これらの工程には大量の二酸化炭素が必要なので、これは私たちにとってこれまでで最大の追加です。長年、専用の窒素ガスプラントを所有していました。バーで使用する窒素はすべて、専用の窒素ガス発生装置で製造しています。専用の窒素ガスラインとビールブレンドに使用しています。」
N2は最も経済的な不活性ガスであり、クラフトビール醸造所の地下室、酒屋、バーなどで使用できます。飲料用としては、N2はCO2よりも安価で、お住まいの地域の供給状況にもよりますが、入手しやすい場合が多いです。
N₂は、高圧ボンベに入ったガス、またはデュワー瓶や大型貯蔵タンクに入った液体として購入できます。また、窒素発生器を使用すれば、現場で窒素を生成することもできます。窒素発生器は、空気中の酸素分子を除去することで機能します。
窒素は地球の大気中に最も多く含まれる元素（78%）で、残りは酸素と微量ガスです。また、二酸化炭素排出量が少ないため、環境にも優しいです。
醸造と包装において、N2はビールへの酸素の混入を防ぐために使用できます。適切に使用すれば（炭酸入りビールを扱う際は、ほとんどの場合、CO2とN2を混合します）、タンクの洗浄、タンク間のビールの移送、貯蔵前の樽への加圧、キャップ下のエアレーションなどに使用できます。N2は味と口当たりの原料です。バーでは、ニトロは水道水配管でニトロ化剤として使用されるほか、高圧・長距離用途では、窒素に一定の割合のCO2を混合することで、生ビールの泡立ちを防ぎます。また、工程の一部にN2が含まれている場合は、水の脱ガス用のボイルオフガスとしても使用できます。
さて、前回の二酸化炭素欠乏に関する記事で述べたように、窒素はあらゆる醸造用途において二酸化炭素の完全な代替品ではありません。これらのガスはそれぞれ異なる挙動を示し、分子量と密度が異なります。
例えば、二酸化炭素は窒素よりも液体に溶けやすいです。そのため、窒素はビールの泡を細かくし、口当たりに変化を与えます。醸造家がビールの硝酸処理に気体窒素ではなく液体窒素を使用するのはそのためです。また、二酸化炭素は窒素にはないほのかな苦味や酸味を加え、風味特性を変化させる可能性があると言われています。窒素への切り替えが二酸化炭素の問題をすべて解決するわけではありません。
「可能性はあります」と、ブリュワーズ・インスティテュートの醸造技術プログラムディレクター、チャック・スケペック氏は言う。「しかし、窒素は万能薬でも即効薬でもありません。二酸化炭素と窒素は全く異なる性質を持っています。二酸化炭素をパージするよりも、タンク内の空気と混ざる窒素の量が増えることになります。そのため、より多くの窒素が必要になります。この話を何度も聞きます」
私が知っているある醸造家はとても賢くて、二酸化炭素を窒素に置き換え始めました。すると、彼らのビールには酸素がかなり多く含まれました。今では窒素と二酸化炭素の混合物を使っていて、運が良ければもっとうまくいくと思っています。ただ「窒素を使って全ての問題を解決しよう」というのではなく、もっと多くのことを文献で知るようになってきていて嬉しいです。実際に研究を行い、窒素代替のベストプラクティスを見つけ出そうとする人が増えているのが分かります。
これらのガスは密度が異なるため、供給方法も異なります。そのため、エンジニアリングや保管方法の変更が必要になる場合があります。アラガッシュ・ブリューイング社のマスターブリュワー、ジェイソン・パーキンス氏が、ボトリングラインとガスマニホールドをアップグレードし、加圧ボウル充填にCO2、シーラントとバブルブレーカーにN2を使用する方法について語ります。保管方法は異なる場合があります。
「確かに違いはあります。一つには窒素の入手方法の違いです」とマッケナ氏は述べた。「私たちは純粋な液体窒素をデュワー瓶で入手するので、二酸化炭素タンクとは保管方法が全く異なります。二酸化炭素タンクは小さく、ローラーに載せて冷凍庫に保管します。私たちはそれを次のレベルに引き上げました。二酸化炭素から窒素への変換ですが、繰り返しになりますが、ビールが常に最高の品質を保つよう、効率的かつ責任ある移行方法に細心の注意を払っています。重要なのは、プラグアンドプレイで簡単に交換できるケースもあれば、材料、インフラ、製造などに大幅な改善が必要なケースもあったということです。」
The Titus Co. (ペンシルバニア州外のエアコンプレッサー、エアドライヤー、エアコンプレッサー サービスのサプライヤー) の優れた記事によると、窒素発生器は次の 2 つの方法のいずれかで動作します。
圧力スイング吸着：圧力スイング吸着（PSA）は、炭素分子ふるいを用いて分子を分離します。このふるいには酸素分子と同じサイズの孔があり、通過する酸素分子を捕捉し、より大きな窒素分子は通過させます。その後、生成器は別のチャンバーから酸素を放出します。このプロセスにより、窒素純度は99.999%に達します。
膜窒素生成。膜窒素生成は、ポリマー繊維を用いて分子を分離することで機能します。これらの繊維は中空で、表面の孔は酸素を通過させるのに十分な小ささですが、窒素分子がガス流から酸素を除去するには小さすぎます。この方法を用いた生成器は、最大99.5%の純度の窒素を生成できます。
PSA窒素発生装置は、多くの醸造所が必要とする最も純度の高い窒素を、大量かつ高流量で製造します。超純度とは、99.9995%から99%の純度を意味します。メンブレン式窒素発生装置は、99%から99.9%の純度で対応可能な、少量・低流量の代替品を必要とする小規模醸造所に最適です。
アトラスコプコの窒素発生装置は、最新技術を採用したコンパクトな産業用エアコンプレッサで、圧縮空気から窒素を分離する特殊なダイヤフラムを備えています。クラフトビール醸造所は、アトラスコプコにとって大きなターゲット顧客です。アトラスコプコのホワイトペーパーによると、醸造所では窒素を現場で製造する場合、通常1立方フィートあたり0.10～0.15ドルの費用がかかります。これは、貴社のCO2コストと比較するとどうでしょうか？
「当社は、年間数千バレルから数十万バレルまで、全醸造所の80%をカバーする6つの標準パッケージを提供しています」と、アトラスコプコの産業ガス事業開発マネージャー、ピーター・アスキニは述べています。「醸造所は、効率性を維持しながら成長に合わせて窒素発生装置の容量を増やすことができます。さらに、モジュール設計により、醸造所の事業が大幅に拡大した場合でも、2台目の発生装置を追加できます。」
「窒素の使用は、CO2を完全に置き換えることを目的としているわけではありません」とアスクィーニ氏は説明する。「しかし、ワインメーカーは消費量を約70％削減できると考えています。主な原動力は持続可能性です。ワインメーカーが自分で窒素を生成するのは非常に簡単です。温室効果ガスをこれ以上使用しないでください。」環境に優しい方法です。最初の1か月から効果が現れ、最終損益に直接影響します。購入前に効果が現れない場合は購入しないでください。これが私たちのシンプルなルールです。ドライアイスなど、ワクチンの輸送に必要な大量のCO2を使用する製品を生産するために、CO2の需要は急増しています。米国のビール醸造所は供給レベルに懸念を示しており、価格レベルをビール醸造所のニーズと一致させることができるかどうか疑問視しています。
前述の通り、窒素の純度はクラフトビール醸造者にとって大きな懸念事項となります。二酸化炭素と同様に、窒素はビールや麦汁と反応し、不純物を運びます。そのため、多くの食品・飲料用窒素発生装置はオイルフリーユニットとして宣伝されています（オイルフリーコンプレッサーの清浄性に関する利点については、以下のサイドバーの最後の文をご覧ください）。
「二酸化炭素を受け取ったら、品質と汚染の有無を確認します。これは、優良なサプライヤーと協力する上で非常に重要な点です」とマッケナ氏は述べた。「窒素は少し異なるため、私たちは今でも純粋な液体窒素を購入しています。また、現在検討しているのは、内蔵型窒素発生装置の開発と価格設定です。ここでも、純度の高い窒素を生成し、酸素の吸収を抑えることに重点を置いています。これは潜在的な投資と捉えており、醸造所内で二酸化炭素に完全に依存している工程は、ビールの炭酸化と水道水の維持管理のみになります。」
しかし、一つだけ心に留めておいていただきたい重要な点があります。これは、見落としがちな点のように思えますが、ビールの品質を維持するためには非常に重要です。窒素生成器は、酸素の吸収と酸化のリスクを抑えるために、小数点第2位（つまり99.99%の純度）の窒素を生成する必要があるということです。このレベルの精度と純度を実現するには、窒素生成器のコストは高くなりますが、窒素の品質、ひいてはビールの品質を確保できます。
醸造業者は窒素を使用する際に、膨大なデータと品質管理を必要とします。例えば、ビールをタンク間で移動させるために窒素を使用する場合、タンク内、タンク内、またはボトル内の二酸化炭素の安定性をプロセス全体を通して監視する必要があります。純粋な窒素は溶液から二酸化炭素を除去してしまうため、場合によっては（例えば容器に充填する場合）、純粋な窒素では適切に機能しないことがあります。そのため、ボウルへの充填に二酸化炭素と窒素を50/50の割合で混合する醸造業者もいれば、全く使用しない醸造業者もいます。
N2プロのヒント：メンテナンスについてお話しましょう。窒素発生器は「設置して放っておく」というシンプルなシステムですが、フィルターなどの消耗品は定期的に交換する必要があります。通常、このメンテナンスは約4000時間ごとに必要です。エアコンプレッサーのメンテナンスを担当するチームが、発生器のメンテナンスも担当します。ほとんどの発生器には、iPhoneに似たシンプルなコントローラーが付属しており、アプリを使った遠隔監視機能も充実しています。
タンクパージは窒素パージとはいくつかの点で異なります。窒素は空気とよく混ざるため、二酸化炭素のように酸素と相互作用しません。また、窒素は空気より軽いため、タンクの上部から下部まで充填されますが、二酸化炭素は下部から上部まで充填されます。貯蔵タンクのパージには二酸化炭素よりも窒素が必要であり、多くの場合、より多くのショットブラストが必要になります。それでもコスト削減は可能ですか？
新しい工業用ガスには、新たな安全上の問題も生じています。醸造所では、従業員が室内の空気質を可視化できるよう、酸素センサーを必ず設置する必要があります。昨今、冷蔵庫に窒素ガスを貯蔵しているのと同じように。
しかし、収益性はCO2回収プラントのコストをはるかに上回ります。このウェビナーでは、エンジニアリング会社Foth Production SolutionsのDion Quinn氏が、N2製造コストは1トンあたり8～20ドルであるのに対し、回収プラントによるCO2回収コストは1トンあたり50～200ドルであると述べています。
窒素生成器の利点は、二酸化炭素と窒素の契約や供給への依存をなくす、あるいは少なくとも減らすことです。醸造所は必要な量だけ製造・貯蔵できるため、窒素ボトルの保管・輸送が不要になり、貯蔵スペースを節約できます。二酸化炭素の場合と同様に、窒素の輸送費と手数料はお客様の負担となりますが、窒素生成器があれば、この問題は発生しません。
窒素発生器は醸造所の環境に容易に統合できます。小型の窒素発生器は壁に取り付けることができるため、床面積を占有せず、静かに作動します。これらのバッグは周囲温度の変化に強く、温度変動にも非常に強いです。屋外に設置できますが、極端に高温または低温の気候にはお勧めしません。
窒素発生器のメーカーには、アトラスコプコ、パーカー・ハネフィン、サウステック・システムズ、ミルカーブ、ホルテック・ガス・システムズなど、数多くあります。アスクィニ氏によると、小型窒素発生器は5年間のリース契約で月額約800ドルで購入できるとのことです。
「結局のところ、窒素があなたにとって最適なものであれば、様々なサプライヤーと技術から選ぶことができます」とアスクィニ氏は述べた。「自分に合ったものを見つけ、総所有コスト（TCO）を十分に理解し、機器間の電力コストとメンテナンスコストを比較検討してください。最も安いものを購入することが、必ずしもあなたの仕事に適していないことがよくあるでしょう。」
窒素生成システムは空気圧縮機を使用しますが、ほとんどのクラフトビール醸造所にはすでに空気圧縮機が備わっているので便利です。
クラフトビール醸造所ではどのような空気圧縮機が使用されていますか？ パイプやタンクを通して流体を送り出す。空気輸送と制御のためのエネルギー。麦汁、酵母、または水のエアレーション。制御弁。洗浄中にタンク内の泥を押し出すためのパージガスや、穴の清掃を補助するガス。
多くの醸造所の用途では、100%オイルフリーのエアコンプレッサーの使用が求められます。オイルがビールに触れると、酵母が死滅し、泡が潰れ、飲み物が劣化し、ビールの品質が悪くなります。
また、セキュリティ上のリスクもあります。食品・飲料業界は非常に繊細なため、厳格な品質・純度基準が設けられており、これは当然のことです。例えば、Sullair SRLシリーズのオイルフリーエアコンプレッサーは、10～15馬力（7.5～11kW）で、クラフトビール醸造所に最適です。醸造所では、このタイプの機械の静音性が高く評価されています。SRLシリーズは48dBAという低騒音を実現しているため、防音室を別途設置することなく屋内で使用できます。
ビール醸造所やクラフトビール醸造所など、清浄な空気が不可欠な場所では、オイルフリーの空気が不可欠です。圧縮空気中の油分は、下流工程や製造工程を汚染する可能性があります。多くのビール醸造所では年間数千バレル、あるいは数ケースのビールを生産しているため、そのようなリスクを負う余裕はありません。オイルフリーコンプレッサーは、空気が原料に直接接触する用途に特に適しています。包装ラインなど、原料と空気が直接接触しない用途でも、オイルフリーコンプレッサーは最終製品を清潔に保ち、安心してご使用いただけます。