Bebidas Nitrogenadas com o Flex-Blend

A dosagem de nitrogénio em cerveja ou outras bebidas é o novo módulo da família Flex-Blend.
As cervejeiras podem contar com a medição e o controle precisos do nitrogénio, além do teor de dióxido de carbono nas bebidas. Os sensores em linha de alta qualidade da Anton Paar garantem a medição contínua e em tempo real do nitrogénio dissolvido.

1. Introdução
Sabe-se que o nitrogénio (N2) afeta a aparência e o sabor da cerveja em termos de formação de espuma. Quando se trata de misturar e carbonatar bebidas, a família Flex-Blend da Anton Paar tem provado continuamente ser consistente e confiável. O novo módulo de dosagem de nitrogênio permite que os cervejeiros adicionem N2 sozinho ou em adição ao dióxido de carbono (CO2) às suas bebidas. Os cervejeiros ganham capacidade de regular e ajustar seus produtos.
Para garantir as quantidades exatas de N2 e CO2 dissolvidos na bebida, os sensores Carbo 5100 e Carbo 6300 confiáveis e altamente precisos da Anton Paar são usados para monitoramento em tempo real. Devido ao sistema de controle inteligente dentro do Flex-Blend, as aberrações dos valores alvo são imediatamente reconhecidas e ajustadas. Com a família Flex-Blend, a Anton Paar oferece plantas totalmente automatizadas de mistura, carbonatação e agora também de nitrogênio, que serão projetadas e adaptadas às necessidades do cliente.
2 Informações básicas
Um gás dissolvido é expelido de um líquido na forma de bolhas. As bolhas sobem à superfície do líquido onde se assentam como espuma. Diferentes gases têm influências diferentes na consistência e na aparência da espuma. Embora a cerveja já seja naturalmente gaseificada, o CO2 é comumente adicionado para combinar com o gosto do cliente. Ajustar a quantidade de CO2 adicionado com partes de N2 terá impacto na formação de espuma na cerveja.
Ao escolher uma proporção de CO2 para N2, três fatores diferentes são considerados: sensação na boca, tamanho da bolha e estabilidade da espuma. Por exemplo, ao dosar partes de N2 na cerveja, a espuma será mais estável, terá uma aparência e um toque mais cremoso e as bolhas que se formam com o N2 serão menores.

2.1 Injeção de gás com Flex Blend
O Flex Blend injeta o gás no líquido que flui através de um bico venturi, para garantir a formação de pequenas bolhas. Quanto menores forem as bolhas, maior será a área superficial sobre a qual os elementos da fase gasosa podem se difundir para a fase líquida. Além disso, o bocal venturi cria um fluxo turbulento na tubulação, o que auxilia na transferência de massa entre as duas fases, a fase líquida e a fase gasosa. Após o bocal venturi a bebida entra em um tubo de dissolução que garante que os gases sejam completamente dissolvidos e misturados no líquido.
3 Configuração de medição
Para garantir concentrações constantes de CO2 e N2, o conteúdo do gás é monitorado com uma combinação de dois sensores da Anton Paar, o Carbo 5100 e o Carbo 6300. Os sensores são instalados após o tubo de dissolução, onde podem detectar facilmente desvios dos valores alvo e a dosagem será ajustada de acordo.

3.1 Carbo 6300
O Carbo 6300 óptico mede a quantidade de CO2 usando espectroscopia infravermelha. Dentro de um cristal, uma luz infravermelha é refletida através da amostra do produto. A intensidade do feixe infravermelho absorvido é medida em bandas de absorção específicas. Da mesma forma, a quantidade de CO2 é determinada, enquanto outros gases não têm impacto no resultado.

3.2 Carbo 5100
O segundo sensor, o manométrico Carbo 5100, mede o conteúdo de gás na bebida de acordo com o princípio de medição manométrico. A câmara de medição captura uma amostra do líquido e se expande, criando um vácuo. O equilíbrio de fase será alcançado em segundos e a partir dos dados de equilíbrio a pressão parcial do gás é determinada aplicando a lei de Henry. O valor de CO2 é então calculado a partir da pressão do gás medida.

3.3 Combinando ambos os sensores
O sensor óptico Carbo 6300 mede seletivamente o valor de CO2 sem a influência do nitrogênio. O valor obtido pelo sensor manométrico Carbo 5100 será maior dependendo da quantidade e solubilidade dos gases suplementares. A pressão parcial de CO2 pode ser calculada com o valor da concentração de CO2 coletado pelo Carbo 6300. Tomando a diferença entre a pressão medida com o Carbo 5100 e a pressão parcial de CO2 calculada com o Carbo 6300, o valor parcial pressão do segundo gás, N2, pode ser derivada.
Com o conhecimento da solubilidade e da pressão parcial calculada de N2, o valor da concentração de N2 pode ser derivado.
4 Resultados do ambiente de teste
Para testar a consistência e a precisão da dosagem de N2 em combinação com a dosagem de CO2, vários testes foram realizados com água nas instalações de testes da Anton Paar. A configuração do Flex-Blend é mostrada na Figura 2. O Carbo 6300 e o Carbo 5100 foram instalados após o tubo de dissolução onde monitoraram e registraram os valores de concentração de ambos os gases. Na Tabela 1 são exibidos os valores-alvo, bem como o desvio padrão calculado (σ) para ambos os gases. O desvio padrão mostra o quanto os valores registrados se afastaram do valor alvo. Com um desvio padrão baixo, os valores registrados terão menos respingos.

O desvio padrão dá uma boa ideia de como os valores se comportam ao longo do tempo. O valor da média aritmética nos diz a média dos valores de concentração medidos.
A Figura 3 mostra o curso do conteúdo de N2 (pontos azuis) ao longo de vários testes. O valor alvo de 40 ppm é visualizado com a linha vermelha.

Os valores de N2 na Figura 3 flutuam em torno do ponto de ajuste, o que está de acordo com o desvio padrão mostrado na Tabela 1.
Com a combinação dos sensores da Anton Paar, a medição de N2 e CO2 é confiável e precisa, garantindo qualidade consistente do produto durante todo o processo.
5 Resultados da cervejaria
Os testes em laboratório foram feitos com água, os resultados reais das cervejarias são ainda mais promissores. Uma cervejaria no Reino Unido reportou à Anton Paar depois de instalar o Flex-Blend com uma linha de nitrogênio. A instalação na cervejaria é mostrada na Figura 4.

A cervejaria dosava nitrogênio e dióxido de carbono separadamente em suas bebidas, bem como ambos os gases ao mesmo tempo. A Figura 5 mostra uma captura de tela da exibição de tendência dos valores de medição durante a produção durante a dosagem apenas de CO2.

Na Figura 5 a linha azul escura representa o curso dos valores de medição de CO2. É visível que os valores de medição estiveram próximos do valor alvo de 2,1 Vol%. O diagrama está de acordo com os valores coletados pela Anton Paar.
Os valores registrados durante a produção na cervejaria para dosagem de N2 são mostrados na Figura 6. Os valores registrados de N2 são exibidos com a linha verde escura.


O valor alvo para N2 foi de 40 ppm. Os valores das medições de N2 se dispersaram mais do que as medições de CO2, porém se comportaram de forma semelhante aos testes em laboratório, conforme mostrado na Figura 3

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