Durante a produção de cerveja, o dióxido de carbono é simultaneamente um subproduto gerado durante a fermentação e um importante gás de processo utilizado em toda a cervejaria. A levedura produz naturalmente uma quantidade significativa de CO₂ durante a fermentação, enquanto as cervejarias necessitam continuamente de CO₂ para a carbonatação, a purga de tanques, a remoção de oxigénio das condutas, a transferência da cerveja, o enchimento e a embalagem, o controlo da pressão e outros processos.
Nos modelos de produção tradicionais, o CO₂ gerado durante a fermentação é frequentemente libertado para a atmosfera, enquanto o CO₂ necessário para a produção é adquirido junto de fornecedores externos. Para as médias e grandes cervejarias comerciais, isto significa que o mesmo recurso é dado de baixa num lado e adquirido novamente no outro.
Um sistema de recuperação de CO₂ foi concebido para resolver esta questão. Ao recolher, purificar, secar, comprimir, liquefazer e armazenar o CO₂ gerado durante a fermentação, o gás que, de outra forma, seria libertado pode ser convertido num recurso de produção reutilizável e reenviado para os sistemas de processo da cervejaria.
Por que razão as cervejarias precisam de um sistema de recuperação de CO₂?
O CO₂ é amplamente utilizado como gás de processo na produção de cerveja, principalmente para:
Carbonatação da cerveja
Purga do fermentador e do tanque de cerveja clara
Remoção de oxigénio das condutas e dos equipamentos
Transferência de cerveja
Enchimento e embalagem
Controlo da pressão do depósito
À medida que a capacidade de produção das cervejarias aumenta, o consumo de CO₂ também tende a aumentar. Ao mesmo tempo, a fermentação da cerveja gera continuamente CO₂.
No caso das cervejarias comerciais com uma determinada escala de produção e uma carga de fermentação estável, um sistema de recuperação de CO₂ pode ligar a fase de produção de CO₂ à fase de consumo, criando um circuito interno de reciclagem de CO₂.
Isto pode ajudar a reduzir a libertação direta de CO₂ resultante da fermentação, diminuir a dependência do CO₂ fornecido externamente e melhorar a estabilidade do abastecimento de CO₂ da cervejaria.
Que cervejarias são adequadas para um sistema de recuperação de CO₂?
A recuperação de CO₂ não se resume simplesmente à adição de mais um equipamento. Trata-se de um sistema de engenharia integrado, ligado à fermentação, ao tratamento de gás, ao armazenamento e ao fornecimento de gás de processo.
Se uma cervejaria é adequada para uma Sistema de recuperação de CO₂ deve ser avaliado com base nas suas condições específicas de produção, incluindo:
Produção anual de cerveja
Número e volume útil dos fermentadores
Ciclos de fermentação e calendário de produção
Quantidade de CO₂ gerada
Consumo real de CO₂
Preço de aquisição do CO₂ no mercado externo e estabilidade do abastecimento
Custos energéticos e operacionais
Investimento em equipamento
Capacidade de armazenamento de CO₂
Espaço disponível para instalação e condições do local
No caso das cervejarias comerciais de média e grande dimensão, especialmente aquelas com longos períodos de funcionamento, cargas de fermentação estáveis e um consumo relativamente elevado de CO₂, vale geralmente a pena avaliar a implementação de um sistema de recuperação de CO₂, tanto do ponto de vista técnico como económico.
No caso das pequenas cervejarias artesanais, se tanto a produção como o consumo de CO₂ forem relativamente limitados, a aquisição de CO₂ de qualidade alimentar pode ser uma opção mais simples. Ao mesmo tempo, também existem sistemas compactos de recuperação de CO₂ disponíveis para cervejarias de menor dimensão. Por conseguinte, a decisão final deve basear-se em cálculos específicos do projeto e não apenas na dimensão da cervejaria.
Como funciona um sistema de recuperação de CO₂ numa cervejaria?
Um sistema completo de recuperação de CO₂ numa cervejaria pode, em geral, ser dividido nas seguintes etapas:
Recolha de CO₂ da fermentação
Assim que a fermentação da cerveja começa, a levedura produz uma quantidade significativa de CO₂. Durante a fase inicial da fermentação, o gás pode conter níveis relativamente elevados de ar, oxigénio e outras impurezas, pelo que não deve ser encaminhado diretamente para o sistema de recuperação.
Após uma purga inicial adequada e uma avaliação do processo, o sistema começa a recolher CO₂ assim que o gás atinge as condições de recuperação exigidas.
Os fermentadores estão normalmente equipados com os respetivos sistemas de recolha, controlo e transferência de CO₂, de modo a garantir o funcionamento estável do equipamento de recuperação a jusante.
Pré-tratamento e tamponamento de gases
O gás de fermentação recolhido pode conter espuma, humidade e certas substâncias voláteis, pelo que, normalmente, é necessário um pré-tratamento.
Um sistema de compensação de gás ajuda a estabilizar o caudal e a pressão do gás que entra no equipamento de recuperação, permitindo que os sistemas de purificação e compressão a jusante funcionem de forma mais consistente.
Purificação de CO₂
O CO₂ bruto gerado durante a fermentação não é um gás de alta pureza que possa ser reutilizado diretamente na produção de cerveja.
Pode conter etanol, humidade, oxigénio, sulfureto de hidrogénio e outras impurezas voláteis. Por conseguinte, são necessárias unidades de tratamento adequadas, tais como sistemas de lavagem de gás, filtração e adsorção, para remover os componentes indesejados.
O processo específico de purificação deve ser concebido de acordo com a composição do gás de fermentação e com a qualidade final de CO₂ exigida.
Compressão e secagem
Após o pré-tratamento e a purificação, o CO₂ entra no sistema de compressão, onde a sua pressão é aumentada e o seu volume é reduzido.
A água condensada gerada durante a compressão tem de ser separada imediatamente. Um sistema de secagem pode, em seguida, reduzir ainda mais o teor de humidade do CO₂ e criar condições adequadas para a liquefação subsequente.
Liquefação de CO₂
Após a compressão e o tratamento, o CO₂ é liquefeito em condições de arrefecimento controladas.
A liquefação reduz significativamente o volume de armazenamento de CO₂, permitindo que grandes quantidades de CO₂ recuperado sejam armazenadas num tanque específico para CO₂ líquido e fornecidas de acordo com as necessidades de produção da cervejaria.
Armazenamento e reutilização de CO₂ líquido
O CO₂ líquido tratado é armazenado num tanque de armazenamento específico. Quando é necessário CO₂ durante a produção de cerveja, o CO₂ líquido pode ser vaporizado e passar pelo sistema de regulação de pressão adequado antes de ser fornecido aos diferentes pontos de utilização.
Onde é que o CO₂ recuperado pode ser utilizado na produção de cerveja?
Após um tratamento adequado e assim que as especificações de qualidade exigidas forem cumpridas, o CO₂ recuperado pode ser reutilizado em vários processos de produção de cerveja.
Carbonatação da cerveja
O CO₂ pode ser utilizado para ajustar o nível de carbonatação da cerveja pronta ao valor pretendido.
Purga do fermentador e do tanque de cerveja clara
O CO₂ pode ser utilizado para deslocar o ar no interior dos tanques, contribuindo para reduzir a entrada de oxigénio e para manter condições de funcionamento com baixo teor de oxigénio.
Remoção de oxigénio de condutas e equipamentos
Durante a transferência da cerveja e as mudanças de equipamento, o CO₂ pode ser utilizado para a substituição de gás, a fim de ajudar a reduzir o potencial impacto do oxigénio na qualidade da cerveja.
Transferência de cerveja
Em determinados processos, o CO₂ pode ser utilizado para manter a pressão no tanque e fornecer a pressão necessária para a transferência da cerveja.
Enchimento e Embalagem
Dependendo do processo específico de embalagem, o CO₂ pode ser utilizado para a substituição de gás e o controlo da pressão durante o enchimento de garrafas, latas e enchimento de barris.
Controlo da pressão do depósito
O CO₂ pode ser utilizado para o controlo da pressão de processo em fermentadores, tanques de cerveja clara e outros recipientes concebidos para funcionar sob pressão.
Por conseguinte, um sistema de recuperação de CO₂ não é um equipamento isolado. Pode ser integrado nos sistemas de fermentação, armazenamento, filtração, enchimento e abastecimento de gás da cervejaria, como parte de uma solução de engenharia global.
Quais são as vantagens de instalar um sistema de recuperação de CO₂?
Para as cervejarias comerciais de média e grande dimensão, a recuperação de CO₂ pode trazer benefícios em várias áreas.
Reduzir as aquisições externas de CO₂
Ao recuperar o CO₂ gerado durante a fermentação, uma cervejaria pode substituir parcialmente o CO₂ adquirido no exterior e reduzir a sua dependência de fornecedores externos.
A quantidade real de CO₂ externo que pode ser substituída tem de ser calculada com base na quantidade de CO₂ gerada e no consumo real da cervejaria.
Melhorar a estabilidade do abastecimento de CO₂
A produção de cerveja requer um fornecimento contínuo de CO₂, embora o abastecimento externo possa ser afetado pelos preços de mercado, pela logística e pela disponibilidade.
Um sistema de recuperação e armazenamento de CO₂ no próprio local pode fornecer uma fonte interna de CO₂ e utilizar a capacidade de armazenamento para compensar a diferença entre a geração de CO₂ e a procura de produção.
Melhorar a utilização dos recursos
O CO₂ resultante da fermentação, que de outra forma seria libertado, pode ser recuperado, purificado, liquefeito e reutilizado, transformando um subproduto da fermentação num recurso útil para a produção de cerveja.
Soluções de Recuperação de CO₂ da Tiantai
Na qualidade de fabricante de equipamento para cerveja e bebidas e fornecedor de soluções de engenharia, a Tiantai pode planear sistemas integrados de recuperação de CO₂ de acordo com a capacidade de produção da cervejaria, os requisitos do processo e as condições do local.
Durante o planeamento do projeto, são tidos em conta os seguintes fatores:
Capacidade de produção
Calcular as necessidades de produção e consumo de CO₂ com base na produção anual de cerveja e no calendário de produção.
Sistema de fermentação
Projete o sistema de recolha de CO₂ de acordo com o número e o volume útil dos fermentadores, os ciclos de fermentação e as condições de funcionamento.
Capacidade de recuperação
Determinar a capacidade necessária de tratamento e recuperação de gás com base na quantidade real de CO₂ gerada.
Requisitos de qualidade do CO₂
Conceber os processos de purificação, secagem e controlo de qualidade de acordo com as aplicações previstas para o CO₂ recuperado.
Capacidade de armazenamento
Configure uma capacidade adequada de armazenamento de CO₂ líquido, de acordo com o intervalo de tempo entre a produção e o consumo de CO₂.
Controlo automatizado
Utilizar sistemas de controlo automatizados para garantir o funcionamento estável dos processos de recolha, tratamento, armazenamento e fornecimento de CO₂.
Condições do local
Desenvolver o plano geral do sistema com base na planta do edifício da cervejaria, no espaço disponível para o equipamento, nas condições dos serviços públicos e nos sistemas de produção existentes.
Desde a recolha do gás de fermentação até à purificação, compressão, secagem, liquefação, armazenamento e, por fim, à vaporização do CO₂ e à sua utilização na produção, todo o sistema tem de estar devidamente integrado nos processos existentes da cervejaria.
Para as cervejarias comerciais modernas, o CO₂ não é apenas um subproduto gerado durante a fermentação, mas também um importante recurso do processo, utilizado de forma contínua ao longo de toda a produção.
Um sistema de recuperação de CO₂ é mais do que a simples instalação de um conjunto de equipamentos. A capacidade do sistema, a taxa de recuperação, a capacidade de armazenamento e a viabilidade económica têm de ser calculadas e concebidas de acordo com as condições reais de produção da cervejaria.
Se estiver a planear uma grande cervejaria comercial ou a avaliar um projeto de recuperação de CO₂ para uma cervejaria já existente, Tiantai pode desenvolver uma solução adequada de recuperação e reutilização de CO₂, com base na sua capacidade de produção de cerveja, no seu sistema de fermentação, nas suas necessidades de consumo de CO₂ e nas condições do local.
