啤酒生产过程中CO2回收与损耗控制

◎ 袁茂赞

（青岛啤酒（三水）有限公司，广东 佛山 528100）

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。

表1 CIP清洗流程表

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。