【中国国际啤酒网】啤酒厂若将发酵产生的CO2充分回收并经济利用，达到收支平衡，不仅体现了啤酒厂的经济管理水平，也体现了啤酒厂的高度社会责任感。
1．序言
1.1 CO2的隔氧作用
如今消费者越来越注重啤酒的“新鲜、美味、清爽、健康”。因此，实施啤酒新鲜度管理是啤酒企业战略的基本点之一。对啤酒厂而言，使用高纯度的CO2气体隔氧是提高啤酒的新鲜度最理想的选择，同时CO2的防腐性有利于延长啤酒保质期。
1.2 CO2回收利用的理论依据
理论上，啤酒发酵过程中每公斤麦芽糖、葡萄糖可分别获得0.514 kg、0.489 kg CO2。而且CO2很容易实现气、液、固三相的转变，即在低温加压的情况下，二氧化碳会变成无色具有流动性的液体，最终变成雪花状固体，这为CO2回收和处理提供了依据。
1.3 CO2气体用量及经济效益计算实例
1） CO2气体用量
假设清酒罐总容积为200M3、背压表压为0.08MPa，则一只200M3清酒罐（空罐）背压至表压为0.08MPa，CO2耗量为：（200÷22.4）×44×1.8=707kg（其中22.4—气体摩尔系数；44—CO2的摩尔质量；1.8—清酒罐背压的绝对压力）。
2） 经济效益
为保证生产和产品质量，不少啤酒厂均部分使用外购高纯度CO2。如按每公斤外购CO2售价0.6元折算，并假设千升酒消耗5 kg外购CO2，则会增加千升酒成本3.0元。若全部使用回收CO2，则按回收1kg CO2耗电0.18kwh、电价按0.76元折算，则每回收5 kg CO2耗电成本约为0.70元，haicent.com则就本实例而言，全部使用回收CO2至少可节约千升酒成本2.3元。因此，如何经济利用回收CO2是啤酒企业节约成本的最佳途径之一。
2. CO2回收环节的问题及解决措施
2.1 合适的回收储存能力
由于啤酒生产存在淡旺季之分，所以，CO2的回收储存能力首先必须考虑生产不均衡性及投料密集时CO2的最大产量，而储存能力必须保证旺季生产至少一周的生产需求量。其次，生产旺季必须保证CO2回收处理系统运行通畅、高效，因此要求设备维修人员要对CO2回收处理系统进行定期的检查和维护保养。
2.2 均衡安排糖化投料，避免密集投料
通常，生产安排要在产销、在制品及库存成品之间寻求平衡点，但实际生产中常出现这些环节不同步，使得CO2回收储存不连续，而且常将发酵CO2排放，滤酒及包装生产时又必须外购CO2。这样，不仅增加了可利用资源浪费，加重环境污染，而且增加生产成本。因此，生产安排必须连续、均衡、合理。
2.3 提高CO2回收量的措施
实际生产中，CO2的回收量低于理论值，有必要采取一些技术措施提高CO2回收量。
1） 通过检测CO2纯度和发酵糖度指标，依据设备状况设定最佳的CO2回收点（体积分数达到97%—99%），通常将满罐时间及糖度下降值作为经验数据来确定回收CO2的起点。
2）两罐法发酵倒入罐或清酒罐罐体酸洗且为CO2背压，则进酒过程排出气体送至CO2回收。发酵罐和清酒罐碱洗用压缩空气置换前对CO2回收。
3） 当可供回收CO2的发酵罐少于2只时，可考虑延时回收，主要因为系统负荷不足，回收量不足以满足系统再生耗气，且设备频繁开关增加电耗
2.4 CO2回收系统关键控制点
1) 控制好气囊气态CO2的量，保证回收系统正常运行，避免压缩机等频繁开关。
2) 加强不凝气的排放，通过降低在液化处理过程中O2和N2的分压达到降低CO2气体中O2和N2气体的含量的目的。
3) 水洗塔要有排气装置，防止CO2经过水洗塔时吸入水中的氧气。
4) 吸附塔中的活性碳要及时更换，避免活性碳长时间使用残留不良异味。洗涤塔、吸附塔、干燥塔等要定期再生，并定期对回收设备及管道进行CIP。
5) 回收过程中一定要控制好各发酵罐的压力平衡和阀门开度，以免影响回收量和发酵罐内酒体的正常对流。
6) 控制好满罐麦汁量，避免大量泡沫带入CO2回收系统。
7) 干燥过程中防止结冰，堵塞阀门和管道。经常检查发酵罐安全阀、回收系统的密封性能，减少泄漏。
8) 气态CO2在使用前再经过一级气体过滤器，防止回收系统内不良微粒等进入啤酒中造成不必要的质量问题。
3. CO2的应用范围及使用量概算
3.1 CO2的应用范围
啤酒生产中CO2的应用范围很广，一般认为有直接添加至酒体和气封隔氧两种用途，主要集中在以下几个方面。
1）制备低溶解氧含量的脱氧水用于高浓稀释工艺生产啤酒；
2） 为保证成品酒CO2含量必须依据稀释比例及发酵液CO2含量对清酒进行在线填充CO2；
3）过滤和灌装过程中，采用CO2引酒、顶水、二次抽真空和酒缸、罐体等备压，目的是除氧；
4） 糖化锅槽背压、两罐法倒酒发酵罐背压、硅胶硅藻土等助剂添加桶背压等；
5） 对发酵液洗涤和饱和，除去双乙酰、硫化物、醛等挥发性生青味物质，加快啤酒成熟；
3.2 CO2使用量概算
1）依据国标规定的成品啤酒CO2含量，在发酵液CO2含量很低及稀释比例超过50%时，清酒中CO2添加量最大约4.5kg/KL；
2） 清酒罐及缓冲罐、发酵罐付酒背压、脱氧水制备，合计CO2消耗量约5.0kg/KL；
3） 助剂等添加桶背压、付酒管道引酒顶酒，CO2消耗量约1.5kg/KL；
4） 包装二次抽真空、空瓶吹除空气消耗CO2量约7.3kg/KL；
因此，啤酒过滤至包装压盖约消耗CO2量为18kg/KL，与可回收量18kg/KL—20kg/KL基本持平。
4. 生产中CO2平衡串压的经济利用技术
平衡串压可理解为：在滤酒生产时，罐体（发酵罐、缓冲罐、清酒罐、脱氧水罐等）可以全部串联起来组成一个庞大的缓冲体系，即保证背压的CO2气体在此体系内压力互补而不对外排放，减少CO2的消耗，从而达到安全稳定、节能降耗的目的。但必须注意清酒罐背压气体必须是无清洁污染的，且必须有单向阀等安全装置。中国国际啤酒网
4.1 采用CO2平衡串压的用气点
1） 发酵罐背压；
2） 过滤工段缓冲罐、酒头酒尾贮罐背压；
3） 清酒罐背压；
4） 脱氧水贮罐背压。
4.2 采用CO2平衡串压的流程示意
回收CO2供应→清酒罐背压→过滤工段冲罐→发酵罐或脱氧水罐背压→CO2回收处理系统
4.3 CO2平衡串压生产管理要点
随啤酒过滤的进行，清酒罐压力会上升，可将超出工艺压力值的CO2平衡至其余罐体背压，目的是保证滤酒过程中系统CO2零排放。
1） 清酒与包装不同步时，可与对应付酒发酵罐平衡背压。当发酵罐体空出后，还可以考虑罐体内CO2回收至CO2回收处理系统，但回收不会彻底。
2） 当清酒与包装同步时，可与其他付酒去包装的清酒罐平衡背压，或者可以将压力卸至其他空清酒罐（尤其罐体碱洗后）背压除氧。
3）还可与清酒缓冲罐或脱氧水贮罐平衡背压。
5. 降低CO2消耗的技术措施
除上述的CO2平衡串压技术能直接降低CO2消耗外，还有一些技术措施也能有效降低CO2消耗，主要是以下几点。
5.1 精细化工艺管理
1） 调整发酵罐、清酒罐、缓冲罐、脱氧水贮罐及灌酒机酒缸CO2背压压力至合理范围，以减少罐体背压CO2消耗；
2）依据发酵液乙醛等挥发性风味物质指标确定是否采用CO2洗涤工艺。若乙醛含量达到0.5mg/L/°P以内即可不采取两罐法倒酒CO2洗涤工艺；若乙醛含量超过0.5mg/L/°P则可采取两罐法倒酒CO2洗涤工艺，但必须控制洗涤流量（依据实际情况确定）；
3）两罐法发酵倒酒时借助倒出罐压力（CO2保护层）及变频泵倒酒，当压力降低不足维持倒酒时用压缩空气背压至倒酒结束，同样，发酵液付清酒也可考虑此操作方法；
4） 提高发酵贮酒压力，不仅可以降低滤酒在线填充CO2量，而且可以将制备脱氧水填充CO2阀门关小或关闭；
5）对发酵贮酒罐和清酒罐采用带压酸洗工艺，以降低置换除氧所增加的CO2消耗；
6）对主发酵罐碱洗后采用无菌压缩空气控制微压；清酒罐罐体碱洗后可采用无菌水置换除氧，使用时直接进酒不用CO2背压。
5.2 生产过程细节控制
1） 控制硅胶、硅藻土等添加桶CO2背压流量或阀门开度及时间；
2） 选择性对糖化锅槽CO2背压，必须制定工艺，明确背压时间、流量等参数；
3） 定期对CO2分流管线和阀门接口处密封状况进行检查，并及时修复确保无泄漏；
4） 对各用气点安装计量表，并记录CO2使用情况，最终纳入绩效考核。
6. 结束语
CO2的经济利用不仅反应了啤酒企业的生产管理水平，也反应了啤酒企业的成本控制和清洁生产的水平。本文只是起到抛砖引玉的作用，希望能将CO2平衡串压等技术措施与大家共享，当然还有很多降低CO2消耗的技术和管理措施有待进一步探讨和总结。
