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啤酒生产过程中CO2回收和损耗控制

摘　要：近年来,随着人们饮食结构的改变,啤酒越来越受人们的关注.在啤酒生产过程中,CO2 是一种十分重要的原料,生产旺季经常会出现CO2 不足,所以在实际中,就需要特别注重CO2 的回收,同时要对其回收质量进行控制.此外在CO2 回收过程中,需要损耗很多能量,为了响应绿色生产、节能生产的时展需求,还需要控制CO2 回收损耗,本文对此进行了分析.

关键词：啤酒生产；CO2；回收；损耗；控制

Abstract：With the change of people’s dietary structure, beer has attracted more and more attentioninrecent years. CO2 is a very important raw material in beer production. CO2 deficiency often occurs in the peakseason of beer production. Therefore, it is necessary to pay special attention to the recovery of CO2 and tocontrol the quality of recovery. In addition, in the process of CO2 recovery, a lot of energy needs to be lost. Inorder to respond to the development of green production and energy-sing production, we need to pay moreattention to the loss control of CO2 recovery.

Key words：Beer production; CO2; Recovery; Loss; Control

中图分类号：TS262.5

CO2 是啤酒生产中十分重要的一种原料,同时还是一种新的制冷剂,其对臭氧层的破坏很小,对自然生态环境的影响也不是很大,属于环保、优质、高效的制冷剂.在啤酒生产中,特别是夏季旺季时节,经常会出现CO2 不足的情况.因此,在实际中,啤酒生产厂家就需要注重CO2 回收,并在此过程中,注重损耗控制,从而降低其啤酒生产成本.

1　啤酒生产中CO2 回收的相关概述

1.1　CO2 回收系统

在啤酒工厂中,CO2 回收流程主要是发酵罐→收集→洗涤→压缩→净化→干燥→冷却→液化→存储→汽化→使用.在CO2 回收系统中,设置有CO2 提纯装置时,要求CO2 进气在97% 以上,完成提前回收,如果没有设置CO2 提纯装置,就需要严格控制回收的时间.一般情况下,在CO2 回收系统中,可以保证CO2的纯度在99.99%,其回收效率控制在90%[1].

1.2　气相回收及液相回收对比

在CO2 回收时,使用气相回收,其能耗相对比较低,回收相同量的CO2,液相回收用电约是气相回收用电的5.8 倍,对此在实际中,为了降低啤酒生产的电耗水平,可以采用气相回收、气液相混合回收的方式[2].

液相回收CO2 时,冷凝过滤中会将不凝性气体排出去,因此液相回收的CO2 纯度要高于气相.在实际中,进行稀释水脱氧、啤酒补充CO2 等操作时,要尽量使用液相回收的CO2,而在备压气应用中,可以使用气相回收的CO2,其纯度虽然相对比较低,但也不会对啤酒的溶解氧带来影响,同时还可以极大的减少能耗[3].此外,由于气相回收CO2 的速度要比液相回收的速度快,因此,在啤酒旺季生产过程中,可以利用气相回收,对CO2 压缩后,直接应用在包装生产上,提高啤酒生产效率.

2　CO2 回收质量控制策略

2.1　纯度控制

在啤酒生产过程中,CO2 的纯度会对溶解氧带来直接影响,在实际中往往要求CO2 的纯度至少是99.99%.酵母增殖需要在有氧环境下进行,麦汁中的氧消耗结束,酵母处于无氧发酵状态,就会产生大量CO2,同时发酵的持续进行,会使得发酵罐排出的CO2纯度持续提高,达到99.7% ～ 99.8% 后,即可进行CO2 的回收.需要注意的是,CO2 回收过早,会造成纯度不符合相关要求,回收的过晚,则会造成CO2 回收率低,无法满足使用需求.在实际中,CO2 的回收时间需要经过检测来确定,在现代环境中,可以安装在线纯度测定仪,利用自动控制系统,实现自动检测、自动回收,从而减少人为因素引起的误差.此外,在CO2 回收系统中,要特别注重防止跑冒滴漏现象,避免其影响到CO2 的纯度,在应用过程中还需利用水置换法防范空气混入系统中[4].

2.2　杂质控制

由于发酵产生的CO2 中还有一些杂质,如硫化物、乙醛等,这些物质过多会降低CO2 的纯度,并且还会影响到啤酒口感,所以在实际回收CO2 时,还需要特别注重控制杂质.随着CO2 进入到回收系统的还有啤酒泡沫,特别是发酵罐中装酒过多,主发酵过于旺盛,产生的啤酒泡沫中还有酒花树脂、蛋白质等,如果不去除这些物质,还会影响到CO2 回收设备的良好运作,在气相回收时进入啤酒会引起啤酒浑浊.对此,应该对CO2 的回收时间进行控制,同时还需要注重对回收到的CO2 进行除沫、洗涤,减少杂质含量,避免其对啤酒带来影响.

2.3　微生物控制

在当前的啤酒生产中,大多采用高浓稀释工艺,在稀释中补充CO2 的方法有两种,分别是添加至稀释水和添加至滤酒管路,使得CO2 成为啤酒的一部分.在啤酒生产中,如果CO2 中存在有微生物,就会对啤酒造成污染,所以需要确保CO2 的干净无菌.发酵产生的CO2 进入回收主管道后,会带有啤酒泡沫,这些泡沫含有适合微生物生长的营养成分,这就会造成微生物在CO2 的回收管道、容器中生长,所以必须注重对CO2 的回收系统进行定期消毒、杀菌,并在CO2的使用点安装相应的无菌过滤器,将过滤精度控制到0.01 μm,确保CO2 过滤后处于无菌状态.同时CO2回收完成后,也需要对CO2 的回收管道进行CIP 清洗,其流程见表1.对于CO2 的贮气囊,也需要添加回收管道连接CO2 的CIP 洗涤管、回路管道,进行CIP 洗涤.

3　啤酒生产中CO2 损耗控制策略

在实际中,为了有效降低啤酒生产中的CO2 损耗,可以通过以下措施进行改进：①将清酒罐、发酵罐的备压压力调整至0.08 ～ 0.1 MPa,将脱氧水罐、缓冲罐的压力调整为0.1 MPa,这样可以有效降低罐体备压带来的CO2 损耗[5].②注意观察阀门接口处的密封情况,同时加强对CO2 使用管线、阀门的维修.③在啤酒生产过程中,可以用发酵液两罐法倒罐将CO2 的量控制在50 kg/kL.④将带压酸洗工艺应用在清酒罐、后酵罐上,从而减少压缩空气置换引起的CO2 消耗.

⑤将CO2 平衡管加入清酒罐、后酵罐中,通过多个罐相互平衡的方法,降低备压、进酒过程中的CO2 损耗.⑥在包装送酒管路中,可以利用脱氧水代替以往的CO2 引酒.⑦对装酒机酒缸的压力进行合理的控制,一般为0.28 ～ 0.3 MPa,避免出现超压外泄的情况.⑧对回气管喷吹距离进行调整,缩短其时间,从而减少CO2 的应用量.

此外,在CO2 回收过程中,还可以利用发酵罐、清酒罐、脱氧水贮罐构建一个平衡系统.在进行啤酒过滤时,清酒罐中液位上升后,罐中的CO2 会进入到平衡罐中,通过平衡罐回到发酵罐中,当备压气用.如果在高浓稀释中,清酒的产量会比发酵液的使用量多,因此,清酒罐排出的CO2 会多余,对于这部分多余的CO2 可以用作其他清酒罐备压,或者进入到CO2回收系统中[6].在发酵罐、清酒罐、脱氧水罐平衡系统中,其备压压力控制在同一水平,这样可以使得系统更好的运作,如果平衡管的压力比同一水平高,可以利用自动调节阀,把多余的CO2 排到回收管道,如果不滤酒,则可以利用自动调节阀将CO2 从供气管道补充至平衡罐中.

4　结语

CO2 对于啤酒生产有极大影响,因此,在旺季生产啤酒时,需要特别注重CO2 回收,加强CO2 回收质量管理,并对此过程中的损耗进行有效控制,这样不仅可以有效提高啤酒的生产质量,同时还可以最大限度地降低啤酒生产成本,这对于啤酒生产厂家的持续发展有极大帮助.

参考文献：

[1] 王海明,李解放. 啤酒厂二氧化碳的回收和利用[J]. 啤酒科技,2014（10）：47-49.

[2] 刘国林,王国强. 啤酒二氧化碳的回收和使用控制[J]. 啤酒科技,2014（10）：45-46.

[3] 蔡红远. 啤酒发酵自产二氧化碳的回收与使用管理[J]. 啤酒科技,2015（12）：17-21.

[4] 章　翌,刘国华, 王丽云. 回收二氧化碳纯度对啤酒风味稳定性的影响[J]. 啤酒科技,2017（10）：13-15.

[5] 董　鹏. 啤酒生产全过程节能降耗技术改造实践[J]. 啤酒科技,2015（6）：59-60.

[6] 金作宏,王素霞. 从啤酒废酵母泥中回收啤酒和啤酒酵母的研究[J]. 河北工业科技,2016,33（5）：404-409.

作者简介：袁茂赞（1981—）,男,助理工程师；专业方向为食品工程.

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