Stickstoff gegen Kohlensäure-Mangel

15.11.2022 09:12
Lieferengpässe bei CO2 und Kohlensäure durch N2-Eigenproduktion umgehen
Lieferengpässe bei CO2 und Kohlensäure durch N2-Eigenproduktion umgehen
@ istock.com/romaset

Brauindustrie Magazin 11/2022


Steigende Energiepreise führen zu einer Verknappung von Kohlendioxid (CO2) bzw. Kohlensäure (H2CO3). Die zur Karbonisierung verwendete Kohlensäure ist Basis für sprudelnde Softdrinks oder erfrischend perlendes Bier. Der drastische Mangel wird daher zum Problem zahlreicher Getränkehersteller. Es gibt jedoch eine Alternative. Stickstoff kann in vielen Produktionsschritten der Getränkeherstellung als Ersatzgas dienen und so den Mangel an CO2 und Kohlensäure lindern. Mit Hilfe von Inmatec Stickstoffgeneratoren kann das Gas direkt vor Ort erzeugt werden um so die Versorgung jederzeit sicherstellen.


Reines CO2 für die industrielle Nutzung entsteht hauptsächlich als Nebenprodukt der Düngemittelherstellung. Aufgrund der stark gestiegenen Gaspreise wurde jedoch die Produktion von Düngemitteln erheblich zurückgefahren. Momentan liegen die CO2-Lieferungen bei ca. 30% der üblichen Menge. Dieser CO2-Mangel führt aktuell ebenfalls zu einer Verknappung von Kohlensäure, einem Reaktionsprodukt von CO2 mit Wasser.

Einsatz in der Branche

Kohlensäure bzw. CO2 ist für die Getränkeindustrie enorm wichtig. Hier wird es zur Karbonisierung von u.a. Softdrinks und Bier verwendet. Aber es erfüllt auch einen weiteren Zweck. Als Schutzgas wird CO2 auch in vielen weiteren Prozessschritten verwendet, um den Kontakt der Getränke mit Sauerstoff zu unterbinden. Beispielsweise muss nach der Lagerung von Bier jede chemische Reaktion mit Sauerstoff vermieden werden, da dieser mikrobielle Infektionen oder oxidative enzymatische Reaktionen auslösen könnte. Ungewünschte Geschmacksveränderungen und eine verringerte Haltbarkeit wären die Folge. Daher werden die Lagertanks beim Umfüllen in die Transport- oder Abfülltanks von oben mit Schutzgas beaufschlagt, das die Luft mit seinem 21-prozentigen Sauerstoffanteil komplett aus dem Behälter verdrängt. Die zu befüllenden leeren und gereinigten Tanks werden zum Schutz des Biers vor Oxidation mit Stickstoff gespült und vorgespannt. Auch bei der Abfüllung des Biers in Flaschen und Fässer wird zum Spülen und Vorspannen Schutzgas verwendet. Ähnlich ist es bei der Herstellung anderer Getränke wie Softdrinks, Fruchtsäfte oder auch Wein. Für diese Prozesse werden immense Volumen des Schutzgases benötigt. Große Brauereien verfügen oftmals über genügend Gärungskohlensäure, um diese Produktionsprozesse abzudecken. Kleinere Brauereien oder Softdrinkhersteller jedoch nicht und so sind sie gezwungen, große Mengen CO2 hinzuzukaufen.

Klimafreundlicher Stickstoff ersetzt CO2

Stickstoff (N2) ist ebenfalls ein Inert- und Schutzgas und stellt eine Alternative zu CO2 dar. Es kann in der Getränkeherstellung überall dort eingesetzt werden, wo der Kontakt mit Sauerstoff verhindert werden muss. Durch die Stickstoffverwendung können in der Industrie große Mengen CO2 eingespart werden.

N2 ist ein klimaneutrales Gas und mit einem Anteil von ca. 78% in der Luft vorhanden. Stickstoffgeneratoren von Inmatec bieten die Möglichkeit, den in der Getränkeindustrie benötigten Stickstoff direkt aus der Umgebungsluft vor Ort zu erzeugen. Auf Basis der Druckwechsel (PSA)-Technologie wird dabei Druckluft in zwei mit einem Kohlenstoff-Molekularsieb gefüllte Adsorptionsbehälter geleitet. Dies geschieht im Wechsel, so dass zunächst nur ein Behälter gefüllt wird. Hier werden Sauerstoff- sowie Kohlendioxidmoleküle aus der Umgebungsluft gefiltert, indem sie vom Molekularsieb adsorbiert werden. Die Stickstoffmoleküle wandern ungehindert durch den Behälter und werden in einen Produkttank geleitet. Ist der Molekularsieb gesättigt, wird die Druckluft in diesem Behälter abgelassen und der Sieb regeneriert sich, während nun der Adsorptionsprozess im zweiten Behälter unter Druckluft wiederholt wird. Der so kontinuierlich erzeugte Stickstoffstrom verfügt über eine Food-konforme Reinheit von mindestens 99,5 Prozent und kann nun in den gewünschten Bereichen der Getränkeherstellung eingesetzt werden. Die N2-Lieferung über ein Leitungsnetz an verschiedene Abnahmestellen im Werk erfolgt dabei mit Hilfe von Kompressoren und Gasmischern, die insbesondere in jeder Brauerei vorhanden sind, um z.B. pneumatische Behälter-Klappen zu steuern, die Würzebelüftung und Hefegärung oder auch die Belüftung von Hefepropagatoren zu unterstützen.

Die modernen N2-Generatoren verfügen zudem über eine äußerst effiziente Technologie zur Luftverteilung in den Adsorptionsbehältern. So wird weniger Druckluft und daher weniger Energie benötigt und Stickstoff bereits aus geringeren Mengen Luft gewonnen. Das schont den Geldbeutel. Mit Hilfe modernster Remote-Control-Technologie können ferner sämtliche Funktionen und Parameter online überwacht und gesteuert werden. Die N2-Generatoren von Inmatec sind dabei voll integrierbar in bestehende Hausdruckluftsysteme.

Die kontinuierliche Stickstoffproduktion direkt vor Ort macht die Hersteller unabhängig von der externen Gasversorgung und Lieferengpässen. Darüber hinaus wird durch die Reduzierung der CO2-Emissionen der CO2-Fußabdruck. Das hilft Getränkeherstellern dabei ESG-Vorgaben der EU, die zu nachhaltigem Handeln in ökologischen (environmental), sozialen (social) und rechtlichen (governance) Bereichen auffordern nachzukommen und vor allem dabei, Klima und Umwelt zu schonen.

Veröffentlicht im Brauindsutrie Magazin 11/2022
sowie unter www.emag-brau-industrie.krammergroup.de/bi_11_22/


Artikel Download hier (PDF):

Brauindustrie Magazin 11/22
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