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　　啤酒廠若將發(fā)酵產(chǎn)生的CO2充分回收并經(jīng)濟利用，達到收支平衡，不僅體現(xiàn)了啤酒廠的經(jīng)濟管理水平，也體現(xiàn)了啤酒廠的高度社會責任感。
    　
　　1．序言
    　
　　1.1 CO2的隔氧作用
    　
　　如今消費者越來越注重啤酒的“新鮮、美味、清爽、健康”。因此，實施啤酒新鮮度管理是啤酒企業(yè)戰(zhàn)略的基本點之一。對啤酒廠而言，使用高純度的CO2氣體隔氧是提高啤酒的新鮮度最理想的選擇，同時CO2的防腐性有利于延長啤酒保質(zhì)期。
    　
　　1.2 CO2回收利用的理論依據(jù)
    　
　　理論上，啤酒發(fā)酵過程中每公斤麥芽糖、葡萄糖可分別獲得0.514 kg、0.489 kg CO2。而且CO2很容易實現(xiàn)氣、液、固三相的轉(zhuǎn)變，即在低溫加壓的情況下，二氧化碳會變成無色具有流動性的液體，最終變成雪花狀固體，這為CO2回收和處理提供了依據(jù)。
    　
　　1.3 CO2氣體用量及經(jīng)濟效益計算實例
    　
　　1） CO2氣體用量
　　
　　假設(shè)清酒罐總?cè)莘e為200M3、背壓表壓為0.08MPa，則一只200M3清酒罐（空罐）背壓至表壓為0.08MPa，CO2耗量為：（200÷22.4）×44×1.8=707kg（其中22.4—氣體摩爾系數(shù)；44—CO2的摩爾質(zhì)量；1.8—清酒罐背壓的絕對壓力）。
    　
　　2） 經(jīng)濟效益
    　
　　為保證生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，不少啤酒廠均部分使用外購高純度CO2。如按每公斤外購CO2售價0.6元折算，并假設(shè)千升酒消耗5 kg外購CO2，則會增加千升酒成本3.0元。若全部使用回收CO2，則按回收1kg CO2耗電0.18kwh、電價按0.76元折算，則每回收5 kg CO2耗電成本約為0.70元，則就本實例而言，全部使用回收CO2至少可節(jié)約千升酒成本2.3元。因此，如何經(jīng)濟利用回收CO2是啤酒企業(yè)節(jié)約成本的最佳途徑之一。
　　
　　2. CO2回收環(huán)節(jié)的問題及解決措施
    　
　　2.1  合適的回收儲存能力
    　
　　由于啤酒生產(chǎn)存在淡旺季之分，所以，CO2的回收儲存能力首先必須考慮生產(chǎn)不均衡性及投料密集時CO2的最大產(chǎn)量，而儲存能力必須保證旺季生產(chǎn)至少一周的生產(chǎn)需求量。其次，生產(chǎn)旺季必須保證CO2回收處理系統(tǒng)運行通暢、高效，因此要求設(shè)備維修人員要對CO2回收處理系統(tǒng)進行定期的檢查和維護保養(yǎng)。
    　
　　2.2  均衡安排糖化投料，避免密集投料
    　
　　通常，生產(chǎn)安排要在產(chǎn)銷、在制品及庫存成品之間尋求平衡點，但實際生產(chǎn)中常出現(xiàn)這些環(huán)節(jié)不同步，使得CO2回收儲存不連續(xù)，而且常將發(fā)酵CO2排放，濾酒及包裝生產(chǎn)時又必須外購CO2。這樣，不僅增加了可利用資源浪費，加重環(huán)境污染，而且增加生產(chǎn)成本。因此，生產(chǎn)安排必須連續(xù)、均衡、合理。
    　
　　2.3  提高CO2回收量的措施
    　
　　實際生產(chǎn)中，CO2的回收量低于理論值，有必要采取一些技術(shù)措施提高CO2回收量。
    　
　　1） 通過檢測CO2純度和發(fā)酵糖度指標，依據(jù)設(shè)備狀況設(shè)定最佳的CO2回收點（體積分數(shù)達到97%—99%），通常將滿罐時間及糖度下降值作為經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定回收CO2的起點。
    　
　　2）兩罐法發(fā)酵倒入罐或清酒罐罐體酸洗且為CO2背壓，則進酒過程排出氣體送至CO2回收。發(fā)酵罐和清酒罐堿洗用壓縮空氣置換前對CO2回收。
    　
　　3） 當可供回收CO2的發(fā)酵罐少于2只時，可考慮延時回收，主要因為系統(tǒng)負荷不足，回收量不足以滿足系統(tǒng)再生耗氣，且設(shè)備頻繁開關(guān)增加電耗
    　
　　2.4 CO2回收系統(tǒng)關(guān)鍵控制點
    　
　　1) 控制好氣囊氣態(tài)CO2的量，保證回收系統(tǒng)正常運行，避免壓縮機等頻繁開關(guān)。
    　
　　2) 加強不凝氣的排放，通過降低在液化處理過程中O2和N2的分壓達到降低CO2氣體中O2和N2氣體的含量的目的。
    　
　　3) 水洗塔要有排氣裝置，防止CO2經(jīng)過水洗塔時吸入水中的氧氣。
    　
　　4) 吸附塔中的活性碳要及時更換，避免活性碳長時間使用殘留不良異味。洗滌塔、吸附塔、干燥塔等要定期再生，并定期對回收設(shè)備及管道進行CIP。
    　
　　5) 回收過程中一定要控制好各發(fā)酵罐的壓力平衡和閥門開度，以免影響回收量和發(fā)酵罐內(nèi)酒體的正常對流。
    　
　　6) 控制好滿罐麥汁量，避免大量泡沫帶入CO2回收系統(tǒng)。
    　
　　7) 干燥過程中防止結(jié)冰，堵塞閥門和管道。經(jīng)常檢查發(fā)酵罐安全閥、回收系統(tǒng)的密封性能，減少泄漏。
    　
　　8) 氣態(tài)CO2在使用前再經(jīng)過一級氣體過濾器，防止回收系統(tǒng)內(nèi)不良微粒等進入啤酒中造成不必要的質(zhì)量問題。
　　
　　3.  CO2的應用范圍及使用量概算
    　
　　3.1  CO2的應用范圍
    　
　　啤酒生產(chǎn)中CO2的應用范圍很廣，一般認為有直接添加至酒體和氣封隔氧兩種用途，主要集中在以下幾個方面。
    　
　　1）制備低溶解氧含量的脫氧水用于高濃稀釋工藝生產(chǎn)啤酒；
    　
　　2） 為保證成品酒CO2含量必須依據(jù)稀釋比例及發(fā)酵液CO2含量對清酒進行在線填充CO2；
    　
　　3）過濾和灌裝過程中，采用CO2引酒、頂水、二次抽真空和酒缸、罐體等備壓，目的是除氧；
    　
　　4） 糖化鍋槽背壓、兩罐法倒酒發(fā)酵罐背壓、硅膠硅藻土等助劑添加桶背壓等；
    　
　　5） 對發(fā)酵液洗滌和飽和，除去雙乙酰、硫化物、醛等揮發(fā)性生青味物質(zhì)，加快啤酒成熟；
    　
　　3.2  CO2使用量概算
    　
　　1）依據(jù)國標規(guī)定的成品啤酒CO2含量，在發(fā)酵液CO2含量很低及稀釋比例超過50%時，清酒中CO2添加量最大約4.5kg/KL；
    　
　　2） 清酒罐及緩沖罐、發(fā)酵罐付酒背壓、脫氧水制備，合計CO2消耗量約5.0kg/KL；
    　
　　3） 助劑等添加桶背壓、付酒管道引酒頂酒，CO2消耗量約1.5kg/KL；
    　
　　4） 包裝二次抽真空、空瓶吹除空氣消耗CO2量約7.3kg/KL；
    　
　　因此，啤酒過濾至包裝壓蓋約消耗CO2量為18kg/KL，與可回收量18kg/KL—20kg/KL基本持平。
　　
　　4. 生產(chǎn)中CO2平衡串壓的經(jīng)濟利用技術(shù)
    　
　　平衡串壓可理解為：在濾酒生產(chǎn)時，罐體（發(fā)酵罐、緩沖罐、清酒罐、脫氧水罐等）可以全部串聯(lián)起來組成一個龐大的緩沖體系，即保證背壓的CO2氣體在此體系內(nèi)壓力互補而不對外排放，減少CO2的消耗，從而達到安全穩(wěn)定、節(jié)能降耗的目的。但必須注意清酒罐背壓氣體必須是無清潔污染的，且必須有單向閥等安全裝置。
    　
　　4.1  采用CO2平衡串壓的用氣點
    　
　　1） 發(fā)酵罐背壓；
    　
　　2） 過濾工段緩沖罐、酒頭酒尾貯罐背壓；
    　
　　3） 清酒罐背壓；
    　
　　4） 脫氧水貯罐背壓。
    　
　　4.2  采用CO2平衡串壓的流程示意圖（見圖1）

    　
　　4.3  CO2平衡串壓生產(chǎn)管理要點
    　
　　隨啤酒過濾的進行，清酒罐壓力會上升，可將超出工藝壓力值的CO2平衡至其余罐體背壓，目的是保證濾酒過程中系統(tǒng)CO2零排放。
    　
　　1） 清酒與包裝不同步時，可與對應付酒發(fā)酵罐平衡背壓。當發(fā)酵罐體空出后，還可以考慮罐體內(nèi)CO2回收至CO2回收處理系統(tǒng)，但回收不會徹底。
    　
　　2） 當清酒與包裝同步時，可與其他付酒去包裝的清酒罐平衡背壓，或者可以將壓力卸至其他空清酒罐（尤其罐文章來源華夏酒報體堿洗后）背壓除氧。
    　
　　3）還可與清酒緩沖罐或脫氧水貯罐平衡背壓。
　　
　　5. 降低CO2消耗的技術(shù)措施
    　
　　除上述的CO2平衡串壓技術(shù)能直接降低CO2消耗外，還有一些技術(shù)措施也能有效降低CO2消耗，主要是以下幾點。
    　
　　5.1 精細化工藝管理
    　
　　1） 調(diào)整發(fā)酵罐、清酒罐、緩沖罐、脫氧水貯罐及灌酒機酒缸CO2背壓壓力至合理范圍，以減少罐體背壓CO2消耗；
    　
　　2）依據(jù)發(fā)酵液乙醛等揮發(fā)性風味物質(zhì)指標確定是否采用CO2洗滌工藝。若乙醛含量達到0.5mg/L/°P以內(nèi)即可不采取兩罐法倒酒CO2洗滌工藝；若乙醛含量超過0.5mg/L/°P則可采取兩罐法倒酒CO2洗滌工藝，但必須控制洗滌流量（依據(jù)實際情況確定）；
    　
　　3）兩罐法發(fā)酵倒酒時借助倒出罐壓力（CO2保護層）及變頻泵倒酒，當壓力降低不足維持倒酒時用壓縮空氣背壓至倒酒結(jié)束，同樣，發(fā)酵液付清酒也可考慮此操作方法；
    　
　　4） 提高發(fā)酵貯酒壓力，不僅可以降低濾酒在線填充CO2量，而且可以將制備脫氧水填充CO2閥門關(guān)小或關(guān)閉；
    　
　　5）對發(fā)酵貯酒罐和清酒罐采用帶壓酸洗工藝，以降低置換除氧所增加的CO2消耗；
    　
　　6）對主發(fā)酵罐堿洗后采用無菌壓縮空氣控制微壓；清酒罐罐體堿洗后可采用無菌水置換除氧，使用時直接進酒不用CO2背壓。
    　
　　5.2  生產(chǎn)過程細節(jié)控制
    　
　　1） 控制硅膠、硅藻土等添加桶CO2背壓流量或閥門開度及時間；
    　
　　2） 選擇性對糖化鍋槽CO2背壓，必須制定工藝，明確背壓時間、流量等參數(shù)；
    　
　　3） 定期對CO2分流管線和閥門接口處密封狀況進行檢查，并及時修復確保無泄漏；
    　
　　4） 對各用氣點安裝計量表，并記錄CO2使用情況，最終納入績效考核。
　　
　　6. 結(jié)束語
    　
　　CO2的經(jīng)濟利用不僅反應了啤酒企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，也反應了啤酒企業(yè)的成本控制和清潔生產(chǎn)的水平。本文只是起到拋磚引玉的作用，希望能將CO2平衡串壓等技術(shù)措施與大家共享，當然還有很多降低CO2消耗的技術(shù)和管理措施有待進一步探討和總結(jié)。