Как работать с газом при розливе пива?

Для выталкивания пива из кега в системах розлива используется углекислый газ (CO₂) — сам по себе или в смеси с азотом (N₂) в разных пропорциях, в зависимости от требований системы и разливаемого пива. От того, какой именно газ применяется для розлива, зависит карбонизация и вкус пива. Так как газ напрямую контактирует с пивом и наполняет кег по мере выхода напитка, он должен соответствовать критериям безопасности для пищевого (не технического) применения и не иметь никаких побочных вкусов и запахов — иначе они перейдут в пиво. Использовать для розлива пива сжатый воздух нельзя — пиво очень быстро испортится из-за контакта с кислородом, а через компрессор в него могут попасть бактерии из внешней среды.

Безопасность при работе с газом

При перевозке газовых баллонов клапаны нужно закрыть и надеть колпачки, а редукторы — снять. Баллоны не должны падать, кататься или наклоняться — для этого их можно скрепить стяжками. Поднимать баллон за клапан нельзя. До непосредственного использования баллоны должны прочно стоять вертикально, клапаны следует закрывать защитными колпачками. Температура баллонов не должна превышать 50 градусов. Также нельзя хранить баллоны в холодильной камере: редукторы могут обмерзнуть, кроме того, сокращается выход газа в сравнении с баллоном, хранимым при комнатной температуре.

Закрытые помещения, где стоят баллоны, для безопасности людей нужно оборудовать датчиками углекислого газа (либо использовать детекторы утечки на линиях). Вдыхание воздуха с концентрацией CO₂ выше 10% может привести к потере сознания и смерти. Признаками повышения концентрации углекислого газа могут быть головная боль и головокружение, потоотделение, учащённое и неглубокое дыхание, учащённое сердцебиение, спутанность сознания, нарушение зрения.

Шланги

Шланги для газа нужно выбирать так, чтобы они выдерживали давление в системе розлива. ПВХ-шланги для газа часто толще, чем для пива. Чтобы различить шланги для пива и газа, для подачи CO₂ обычно используются цветные. Для пива цветные шланги использовать не стоит, так как это мешает визуальному контролю (исключение — если по какой-то причине трубки находятся на солнечном свету). Можно использовать для газа и прозрачные шланги: так можно контролировать, не попало ли пиво в газовый шланг. К тому же обычные ПВХ-шланги могут защитить в случае, если в кеге из-за отказа редуктора создастся избыточное давление — они разорвутся раньше. Армированные шланги необходимо использовать, если газ должен проходить большое расстояние, а также при высоком давлении в системе (3,5 бар и выше).

К газовым баллонам подключают редукторы, обычно с двумя манометрами: один показывает давление в баллоне, другой — подаваемое в кег. Иногда бывает только один манометр, который показывает только подаваемое в кег давление, что затрудняет оценку наполненности балона. В месте присоединения редуктора к баллону находятся уплотнительные кольца или прокладки, которые нужно проверять при каждой смене баллона и периодически заменять.

Давление

Большинство манометров измеряют давление газа, приложенное к пиву, сверх уровня атмосферного давления. Это манометрическое давление. Однако уровень карбонизации пива зависит не от манометрического давления газа, а от абсолютного. Производитель определяет желательный уровень карбонизации пива, при котором будут максимально полно раскрываться его вкус и аромат, будет стабильная пена. При розливе этот уровень карбонизации должен поддерживаться. Если абсолютное давление газа слишком высокое, со временем уровень карбонизации пива будет повышаться. Если абсолютное давление газа слишком низкое, уровень карбонизации пива со временем будет снижаться.

Абсолютное давление меняется вместе с атмосферным в зависимости от высоты. Поэтому при конструировании системы розлива и определении необходимого для разных видов пива давления нужно учитывать географическое положение бара: в Москве и в горах нужны будут немного разные настройки.

От чего зависит карбонизация пива

Карбонизация пива зависит от нескольких факторов — их нужно учесть, чтобы отладить систему розлива и без проблем наливать любой сорт.

Температура. Газ хуже растворяется в жидкости по мере роста температуры: холодный кег пива разливается легко, но если тот же самый кег нагреть, будет одна пена.

Доля CO₂ в газовой смеси. Если для розлива используется смесь газов, нужно учитывать, что её давление будет отличаться от давления чистого CO₂ (закон Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных давлений каждого газа).

Содержание алкоголя и плотность. Углекислый газ лучше растворим в этаноле, чем в воде, следовательно, при увеличении крепости пива растворимость углекислого газа растёт. С другой стороны, на растворимость газа влияет плотность пива — когда она становится больше, по сути остаётся меньше жидкости, в которой может раствориться углекислый газ. У более крепкого пива часто более высокая плотность, и тогда содержание алкоголя и плотность уравновешивают друг друга.

Уровень карбонизации в пиве измеряется в граммах CO₂ на литр или в объёмах углекислого газа (буквально это означает, что в одном литре пива растворено столько-то литров несжатого углекислого газа). Грубо прикинуть соотношение этих единиц можно так: если умножить объёмы CO₂ на 2, получится примерное количество граммов на литр. То есть пиво с 2,5 объёма CO₂ будет содержать около 5 г CO₂ на литр.

Уровень карбонизации пива меняется в зависимости от условий — температуры и давления. Чтобы сохранить уровень карбонизации 5 г/л при температуре 3 °C, достаточно давления 0,75 бар. Но если температура повысится на пару градусов, пиво начнёт терять карбонизацию — углекислый газ будет выходить в свободное пространство. Если же при температуре 3 °C давление повысить до 0,88 бар, пиво поглотит дополнительный углекислый газ, и карбонизация повысится. «Идеальное манометрическое давление» для пива — это давление, при котором пиво не выделяет углекислый газ и не поглощает его.

Газовые смеси

Если нужно получить более высокое давление без излишней карбонизации пива, используют смесь углекислого газа с азотом. Азот инертен и не меняет вкус пива, а также не поглощается пивом в рабочем диапазоне давлений. Поэтому, если система розлива имеет длинные шланги, перепады высот и т. д., применяются смеси углекислого газа с азотом в разных пропорциях.

У смесей в баллонах есть некоторые ограничения. Азот сжимается при очень высоком давлении, при котором углекислый газ сжижается. Если баллон наполнен чрезмерно, смесь не будет иметь нужных пропорций. Поэтому объём газа в баллонах небольшой, и они обходятся сравнительно дорого.

По этой же причине в баллонах не бывает азотно-углекислотной смеси с большим процентом углекислого газа — если углекислого газа будет больше в соотношении с азотом, то общий объём смеси будет низким. Наконец, газы в баллоне могут быть не очень хорошо смешаны, и подаваемая смесь будет отличаться от желаемой — пиво будет пере- или недокарбонизированным.

Выгоднее приобрести смеситель газа (стоимость от 30-40 тысяч рублей), и он в пределах года окупится за счёт экономии на баллонах. Смеситель может иметь от одного до четырёх выходов для смесей с разными пропорциями. Вычислить нужные пропорции можно по формулам. Также существуют генераторы азота, которые выделяют азот из воздуха и очищают его, и при подключении баллона с углекислым газом могут выдавать смесь с нужными пропорциями.

Для расчёта состава смесей есть онлайн-калькуляторы газов, в поиске есть десятки вариантов, в том числе и на русском, и даже в форме приложения для смартфона.

Розлив пива с разной карбонизацией

Система, в которой для разных сортов пива используется одна и та же смесь с одним и тем же давлением, не идеальна. В итоге некоторые сорта пива могут потерять карбонизацию, а другие — набрать её. С другой стороны, подобрать настройки сложно, так как даже при применении смесителя газов доступны две-три смеси, одна из которых подходит только для азотного пива. Если есть возможность использовать две смеси с разными пропорциями углекислого газа, можно разделить пиво на две группы, например:

Если возможности использовать разные смеси нет, но есть дополнительные регуляторы давления, можно настроить давление для отдельных кегов. Если имеющиеся возможности манипуляций с давлением всё равно не позволяют проливать пиво с высоким уровнем карбонизации, нужно применять краны с компенсатором давления, позволяющие регулировать скорость потока.

Азотное пиво

Азотное пиво требует применения специальной смеси азота и двуокиси углерода, а также особого крана. Азот плохо растворяется в пиве: для насыщения пива азотом на пивоварне используют давление. Кроме того, азот не полностью заменяет, а дополняет присутствующий в пиве углекислый газ. Азота же в пиве так немного, что его измеряют не в объёмах или граммах на литр, а в частицах на миллион. В отличие от углекислого газа, на растворимость азота намного меньше влияет температура.

Азотное пиво нужно рассматривать как пиво с углекислым газом и небольшим количеством азота. Чтобы удержать в пиве и азот, и СО₂, нужно поддерживать сравнительно высокое давление. Азотное пиво не будет разливаться как следует, если обращаться с ним как с обычным. И наоборот, со смесью и давлением, подходящими для азотного пива, пиво с обычной карбонизацией разливать не получится.

Обязательно нужно использовать специальный кран, который обеспечивает повышенное давление, требуемое азотным пивом: ограничитель внутри крана пропускает пиво через несколько отверстий, что помогает азоту выделиться из пива. (Пиво трудно насытить азотом, но трудно и заставить его выделиться из смеси и образовать пену, так как атмосферный воздух и так достаточно насыщен азотом). Проходя через ограничитель, с одной стороны которого давление повышено, а с другой стороны равно атмосферному, азот выделяется из пива — но делает это медленнее, чем углекислый газ. Именно это создаёт «каскад пены»: сначала выделяется углекислый газ, потом азот, пена от которого сохраняется дольше.

Смесь с пропорциями 25-30% углекислого газа и 70-75% азота можно использовать только для так называемого нитро-пива — азотного, а не для пива с обычной карбонизацией (более 3,9 г/л) даже в длинных системах с высоким давлением. Иначе пиво за три-пять дней в кеге потеряет карбонизацию. Аналогично, для нитро-пива нельзя использовать чистый углекислый газ — оно быстро перекарбонизируется, и наливать его будет невозможно.