خزان المشروبات الباردة

في صناعة الجعة ، يُستخدم مصطلح "الماء المستخدم في عملية التخمير" للإشارة إلى الماء المستخدم في هذه العملية. لذا، فإن خزان الماء البارد هو خزان مملوء بماء بارد، كما هو الحال في مصانع الجعة. وتُعدّ هذه الخزانات ضرورية لأن مصانع الجعة تعمل بنظام الإنتاج الدفعي وليس الإنتاج المستمر . وهذا يعني أن معدلات إنتاج الماء (الماء المستخدم في عملية التخمير) غالبًا ما تكون غير كافية لتلبية احتياجات التحميل الموضعي للعمليات. ولذلك، تُستخدم خزانات الماء البارد كمخزون احتياطي لضمان كفاية معدلات إنتاج الماء في المتوسط.

يُستخدم خزان الماء البارد تحديدًا في مصانع الجعة، على عكس الخزانات الأخرى التي تحتوي على نفس جودة الماء، لتبريد نقيع الشعير بعد مروره عبر غلاية التخمير أو الوعاء النحاسي (غلاية التخمير هي وعاء يُستخدم لغلي الماء وفصل السكريات المعقدة إلى سكريات أبسط). يجب خفض درجة حرارة نقيع الشعير إلى درجة حرارة مناسبة لاستهلاك الخميرة للسكريات وإنتاج الكحول من خلال عملية التخمير.

يُطلق على السائل البارد اسم السائل الساخن بعد استخدامه لتبريد نقيع الشعير، ثم يُعاد استخدامه في عملية التخمير في وقت سابق من عملية التخمير في مصنع الجعة. ويُخزن السائل الساخن في خزانات خاصة به قبل استخدامه.

نظراً لطبيعة عمليات التخمير الدفعية، سيكون شراء معدات قادرة على إنتاج الماء بمعدل الاستخدام الموضعي مكلفاً مقارنةً بإنتاج كمية كافية من الماء بشكل مستمر وبمعدل أقل، مع ضمان كفاية الحجم الإجمالي للاستخدام عند الحاجة. ومن العوامل التي تُساعد في هذا التقييم وجود عمليات أخرى في مصنع الجعة تتطلب الماء، مثل مزج الجعة عالية التركيز وصولاً إلى تركيز البيع بعد ترشيحها. في حال تزامنت جميع هذه الاستخدامات الموضعية، سيتجاوز الإنتاج المطلوب معدل الإنتاج الممكن بشكل كبير. لهذا السبب، توجد خزانات تخزين في جميع أنحاء مصنع الجعة بجودات مختلفة لأغراض متنوعة. يُعد خزان الماء منزوع الأكسجين (DAW) أو السائل منزوع الأكسجين (DAL) مثالاً آخر على ذلك، وتُساهم جميع هذه الخزانات مجتمعةً في موازنة الطلب على إنتاج الماء.

مبرد نقيع الشعير هو مبادل حراري يُستخدم لتبريد نقيع الشعير إلى درجة حرارة مناسبة للتخمير، وعادةً ما يكون تصميمه عبارة عن مبادل حراري ذي مرحلتين . يمكن أن تستخدم هذه الأنظمة ثلاثة أو أربعة سوائل، ويُشار إليها إما بأنظمة المبادل الحراري ذي المرحلتين الثانوية أو الثلاثية.

تتألف عملية المبادلات الحرارية من مرحلتين: المرحلة الأولى هي مرحلة نقيع الشعير البارد، والمرحلة النهائية هي مرحلة نقيع الشعير المبرد. تبدأ المرحلة الأولى بنقيع الشعير البارد، الذي تتراوح درجة حرارته عادةً بين 10 و20 درجة مئوية، ثم ينتقل إلى نقيع الشعير الساخن الذي تتراوح درجة حرارته بين 80 و92 درجة مئوية، وهو منتج مرغوب فيه في البيئات الصناعية. لا تتمتع المبادلات الحرارية اللوحية، كغيرها من المبادلات الحرارية، بكفاءة كاملة. لذا، لن يكون نقيع الشعير الناتج من المرحلة الأولى عند درجة الحرارة المطلوبة، والتي تتراوح أيضًا بين 10 و20 درجة مئوية. لذلك، تُجرى مرحلة ثانوية لخفض درجة حرارة نقيع الشعير إلى الدرجة المطلوبة. وتختلف درجات الحرارة الدقيقة باختلاف مصنع الجعة ونوع الخميرة.

يكمن الفرق بين المبادل الحراري الثانوي والثلاثي في ​​أن المبادل الثانوي ينقل الحرارة بين المنتج ووسط التبريد (مستخلص الشعير - المبرد)، بينما يستخدم المبادل الثلاثي سائلاً وسيطاً (مستخلص الشعير - السائل الوسيط - المبرد). ويُحدد نوع المبادل بناءً على إجراءات السلامة ومراقبة الجودة المتبعة في كل مصنع جعة. وذلك لأن المبردات المستخدمة غالباً ما تكون سامة أو ضارة بالإنسان، مع وجود بعض المبردات الآمنة، مثل محاليل الكحول عالية التركيز (40-60%) (يتم تخفيف الجعة إلى التركيز المطلوب بعد التخمير). ويكمن الخطر في إمكانية حدوث ثقوب صغيرة في ألواح المبادل الحراري نتيجة التآكل الناتج عن تدفقات السوائل المضطربة. وبالتالي، قد يتسرب المبرد إلى تيار المعالجة إذا كان الضغط على جانب المبرد أعلى من الضغط على جانب المعالجة، والعكس صحيح.

تختلف جودة المياه المستخدمة في هذا التطبيق في خزانات المشروبات الباردة اختلافاً كبيراً بين مصانع الجعة في جميع أنحاء العالم.

تتطلب كميات المياه المستخدمة عادةً إمدادًا كبيرًا، مما يحدد مصدر المياه. في الغالب، يكون المصدر هو المياه الجوفية المستخرجة من أسفل مصنع الجعة، ولكن قد يكون مصدرًا لمياه الأنهار في حال تعذر ذلك. كما يمكن استخدام شبكة المياه العامة، إلا أنه غالبًا ما تُضاف إليها مواد كيميائية، مما قد يُعيق استخدامها.

تختلف عمليات معالجة المياه باختلاف مصدرها، وذلك لجعلها صالحة للاستخدام. قد تشمل هذه العمليات أنظمة ترشيح مثل الترشيح الغشائي، الذي قد ينتج عنه ماء نقي جدًا بالنسبة لهذه العملية. في هذه الحالة، تُضاف مواد مُحسّنة إلى الماء لتوفير بيئة مناسبة لتكاثر الخميرة أو لتحسين مذاق المنتج النهائي.

تتميز مدينة بيرتون أبون ترينت في المملكة المتحدة بمياهها الجوفية التي تُنتج أنواعًا ممتازة من البيرة، ولذا يُستخدم مصطلح "بيرتونية" أو " بيرتونية " لوصف عملية إنتاج مياه بجودة مماثلة للمياه الجوفية في المدينة. هذا مجرد مثال واحد على معايير جودة المياه التي قد تستخدمها مصانع الجعة لتحقيق النكهة المطلوبة في المنتج النهائي.

يُعدّ ضبط درجة حرارة خزانات الماء الساخن واستخدامها أمرًا بالغ الأهمية في مصانع الجعة، لا سيما تلك التي لا تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. فكثير من هذه المصانع تعمل بنظام 24/6 أو بنظام آخر، مما يُعرّض الماء الساخن المُنتج للبرودة خلال فترات توقف الإنتاج. وقد يُؤدي هذا الانخفاض في درجة الحرارة إلى صعوبة إعادة تشغيل المصنع، حيث يُحاول الوصول إلى درجات الحرارة المطلوبة. لذا، يُعدّ استعادة درجة الحرارة داخل النظام شرطًا أساسيًا يُراقَب بدقة في مصنع الجعة. ويمكن استخدام ملفات البخار داخل خزان الماء الساخن للحفاظ على درجة الحرارة خلال فترات التوقف. ومن الطرق الأخرى للحفاظ على درجة الحرارة استخدام حلقات إعادة التدوير عبر مبادلات حرارية ذات ألواح بخارية. وغالبًا ما تكون خزانات الماء الساخن عبارة عن أوعية معزولة ذات جدارين.

تُعدّ درجة حرارة خزان السائل البارد الجانب الآخر من هذه المعادلة، حيث أن ارتفاعها يُؤثر سلبًا على كفاءة المُبادل الحراري، ولكنه يُحسّن درجة حرارة السائل الساخن المُتولّد داخل مُبرّد نقيع الشعير. كما يُساعد الحفاظ على برودة الخزانات على تقليل استهلاك المُبرّد ، إذ يُمكن خفض درجة حرارة نقيع الشعير إلى درجة أقرب إلى درجة الحرارة المطلوبة للخميرة باستخدام السائل البارد فقط. عادةً ما تُفضّل مصانع الجعة استخدام السائل البارد ذي درجة الحرارة المنخفضة، نظرًا لارتفاع تكاليف التبريد. ولتحقيق ذلك، تُوضع خزانات السائل البارد عادةً في مناطق باردة من المصنع بعيدًا عن المعدات المُولّدة للحرارة. وتكون هذه الخزانات عادةً ذات جدار واحد بدون عزل في المناطق التي تكون فيها درجة الحرارة المُحيطة كافية لتبادل الحرارة. أما في المناطق ذات نطاقات درجات الحرارة المُحيطة العالية، فقد يكون من الضروري تبريد خزان السائل البارد بشكلٍ فعّال لضمان كفاءة عملية تبادل الحرارة لنقيع الشعير، على الرغم من أن ذلك قد يُؤثر على الوصول إلى درجات حرارة مُناسبة لنقيع الشعير الساخن. في مثل هذه الحالات، تكون خزانات السائل البارد عادةً ذات جدارين معزولين.

تختلف تصاميم خزانات السوائل الباردة تبعًا للظروف أو التصميم المقصود. تلجأ العديد من المنشآت إلى استخدام المعدات الموجودة مسبقًا في الموقع، لذا فإن إعادة استخدام الخزانات غير المستخدمة خلال فترات تحديث المصنع أمر شائع، مما يؤدي إلى تصميمات تتناسب مع الظروف.

• مبردات الجليكول
• التخمير

^{[ 1 ] [ 2 ]}