啤酒生產過程中CO2回收與損耗控制

◎ 袁茂贊

（青島啤酒（三水）有限公司，廣東 佛山 528100）

CO2是啤酒生產中十分重要的一種原料，同時還是一種新的制冷劑，其對臭氧層的破壞很小，對自然生態環境的影響也不是很大，屬于環保、優質、高效的制冷劑。在啤酒生產中，特別是夏季旺季時節，經常會出現CO2不足的情況。因此，在實際中，啤酒生產廠家就需要注重CO2回收，并在此過程中，注重損耗控制，從而降低其啤酒生產成本。

1 啤酒生產中CO2回收的相關概述

1.1 CO2回收系統

在啤酒工廠中，CO2回收流程主要是發酵罐→收集→洗滌→壓縮→凈化→干燥→冷卻→液化→存儲→汽化→使用。在CO2回收系統中，設置有CO2提純裝置時，要求CO2進氣在97%以上，完成提前回收，如果沒有設置CO2提純裝置，就需要嚴格控制回收的時間。一般情況下，在CO2回收系統中，可以保證CO2的純度在99.99%，其回收效率控制在90%[1]。

1.2 氣相回收及液相回收對比

在CO2回收時，使用氣相回收，其能耗相對比較低，回收相同量的CO2，液相回收用電約是氣相回收用電的5.8倍，對此在實際中，為了降低啤酒生產的電耗水平，可以采用氣相回收、氣液相混合回收的方式[2]。

液相回收CO2時，冷凝過濾中會將不凝性氣體排出去，因此液相回收的CO2純度要高于氣相。在實際中，進行稀釋水脫氧、啤酒補充CO2等操作時，要盡量使用液相回收的CO2，而在備壓氣應用中，可以使用氣相回收的CO2，其純度雖然相對比較低，但也不會對啤酒的溶解氧帶來影響，同時還可以極大的減少能耗[3]。此外，由于氣相回收CO2的速度要比液相回收的速度快，因此，在啤酒旺季生產過程中，可以利用氣相回收，對CO2壓縮后，直接應用在包裝生產上，提高啤酒生產效率。

2 CO2回收質量控制策略

2.1 純度控制

在啤酒生產過程中，CO2的純度會對溶解氧帶來直接影響，在實際中往往要求CO2的純度至少是99.99%。酵母增殖需要在有氧環境下進行，麥汁中的氧消耗結束，酵母處于無氧發酵狀態，就會產生大量CO2，同時發酵的持續進行，會使得發酵罐排出的CO2純度持續提高，達到99.7%～99.8%后，即可進行CO2的回收。需要注意的是，CO2回收過早，會造成純度不符合相關要求，回收的過晚，則會造成CO2回收率低，無法滿足使用需求。在實際中，CO2的回收時間需要經過檢測來確定，在現代環境中，可以安裝在線純度測定儀，利用自動控制系統，實現自動檢測、自動回收，從而減少人為因素引起的誤差。此外，在CO2回收系統中，要特別注重防止跑冒滴漏現象，避免其影響到CO2的純度，在應用過程中還需利用水置換法防范空氣混入系統中[4]。

2.2 雜質控制

由于發酵產生的CO2中還有一些雜質，如硫化物、乙醛等，這些物質過多會降低CO2的純度，并且還會影響到啤酒口感，所以在實際回收CO2時，還需要特別注重控制雜質。隨著CO2進入到回收系統的還有啤酒泡沫，特別是發酵罐中裝酒過多，主發酵過于旺盛，產生的啤酒泡沫中還有酒花樹脂、蛋白質等，如果不去除這些物質，還會影響到CO2回收設備的良好運作，在氣相回收時進入啤酒會引起啤酒渾濁。對此，應該對CO2的回收時間進行控制，同時還需要注重對回收到的CO2進行除沫、洗滌，減少雜質含量，避免其對啤酒帶來影響。

2.3 微生物控制

在當前的啤酒生產中，大多采用高濃稀釋工藝，在稀釋中補充CO2的方法有兩種，分別是添加至稀釋水和添加至濾酒管路，使得CO2成為啤酒的一部分。在啤酒生產中，如果CO2中存在有微生物，就會對啤酒造成污染，所以需要確保CO2的干凈無菌。發酵產生的CO2進入回收主管道后，會帶有啤酒泡沫，這些泡沫含有適合微生物生長的營養成分，這就會造成微生物在CO2的回收管道、容器中生長，所以必須注重對CO2的回收系統進行定期消毒、殺菌，并在CO2的使用點安裝相應的無菌過濾器，將過濾精度控制到0.01 μm，確保CO2過濾后處于無菌狀態。同時CO2回收完成后，也需要對CO2的回收管道進行CIP清洗，其流程見表1。對于CO2的貯氣囊，也需要添加回收管道連接CO2的CIP洗滌管、回路管道，進行CIP洗滌。

表1 CIP清洗流程表

3 啤酒生產中CO2損耗控制策略

在實際中，為了有效降低啤酒生產中的CO2損耗，可以通過以下措施進行改進：①將清酒罐、發酵罐的備壓壓力調整至0.08～0.1 MPa，將脫氧水罐、緩沖罐的壓力調整為0.1 MPa，這樣可以有效降低罐體備壓帶來的CO2損耗[5]。②注意觀察閥門接口處的密封情況，同時加強對CO2使用管線、閥門的維修。③在啤酒生產過程中，可以用發酵液兩罐法倒罐將CO2的量控制在50 kg/kL。④將帶壓酸洗工藝應用在清酒罐、后酵罐上，從而減少壓縮空氣置換引起的CO2消耗。⑤將CO2平衡管加入清酒罐、后酵罐中，通過多個罐相互平衡的方法，降低備壓、進酒過程中的CO2損耗。⑥在包裝送酒管路中，可以利用脫氧水代替以往的CO2引酒。⑦對裝酒機酒缸的壓力進行合理的控制，一般為0.28～0.3 MPa，避免出現超壓外泄的情況。⑧對回氣管噴吹距離進行調整，縮短其時間，從而減少CO2的應用量。

此外，在CO2回收過程中，還可以利用發酵罐、清酒罐、脫氧水貯罐構建一個平衡系統。在進行啤酒過濾時，清酒罐中液位上升后，罐中的CO2會進入到平衡罐中，通過平衡罐回到發酵罐中，當備壓氣用。如果在高濃稀釋中，清酒的產量會比發酵液的使用量多，因此，清酒罐排出的CO2會多余，對于這部分多余的CO2可以用作其他清酒罐備壓，或者進入到CO2回收系統中[6]。在發酵罐、清酒罐、脫氧水罐平衡系統中，其備壓壓力控制在同一水平，這樣可以使得系統更好的運作，如果平衡管的壓力比同一水平高，可以利用自動調節閥，把多余的CO2排到回收管道，如果不濾酒，則可以利用自動調節閥將CO2從供氣管道補充至平衡罐中。

4 結語

CO2對于啤酒生產有極大影響，因此，在旺季生產啤酒時，需要特別注重CO2回收，加強CO2回收質量管理，并對此過程中的損耗進行有效控制，這樣不僅可以有效提高啤酒的生產質量，同時還可以最大限度地降低啤酒生產成本，這對于啤酒生產廠家的持續發展有極大幫助。