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　　啤酒廠若將發酵產生的CO2充分回收并經濟利用，達到收支平衡，不僅體現了啤酒廠的經濟管理水平，也體現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戰略的基本點之一。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期。
    　
　　1.2 CO2回收利用的理論依據
    　
　　理論上，啤酒發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很容易實現氣、液、固三相的轉變，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。
    　
　　1.3 CO2氣體用量及經濟效益計算實例
    　
　　1） CO2氣體用量
　　
　　假設清酒罐總容積為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；44—CO2的摩爾質量；1.8—清酒罐背壓的絕對壓力）。
    　
　　2） 經濟效益
    　
　　為保證生產和產品質量，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至少可節約千升酒成本2.3元。因此，如何經濟利用回收CO2是啤酒企業節約成本的最佳途徑之一。
　　
　　2. CO2回收環節的問題及解決措施
    　
　　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不均衡性及投料密集時CO2的最大產量，而儲存能力必須保證旺季生產至少一周的生產需求量。其次，生產旺季必須保證CO2回收處理系統運行通暢、高效，因此要求設備維修人員要對CO2回收處理系統進行定期的檢查和維護保養。
    　
　　2.2  均衡安排糖化投料，避免密集投料
    　
　　通常，生產安排要在產銷、在制品及庫存成品之間尋求平衡點，但實際生產中常出現這些環節不同步，使得CO2回收儲存不連續，而且常將發酵CO2排放，濾酒及包裝生產時又必須外購CO2。這樣，不僅增加了可利用資源浪費，加重環境污染，而且增加生產成本。因此，生產安排必須連續、均衡、合理。
    　
　　2.3  提高CO2回收量的措施
    　
　　實際生產中，CO2的回收量低于理論值，有必要采取一些技術措施提高CO2回收量。
    　
　　1） 通過檢測CO2純度和發酵糖度指標，依據設備狀況設定最佳的CO2回收點（體積分數達到97%—99%），通常將滿罐時間及糖度下降值作為經驗數據來確定回收CO2的起點。
    　
　　2）兩罐法發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的發酵罐少于2只時，可考慮延時回收，主要因為系統負荷不足，回收量不足以滿足系統再生耗氣，且設備頻繁開關增加電耗
    　
　　2.4 CO2回收系統關鍵控制點
    　
　　1) 控制好氣囊氣態CO2的量，保證回收系統正常運行，避免壓縮機等頻繁開關。
    　
　　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，并定期對回收設備及管道進行CIP。
    　
　　5) 回收過程中一定要控制好各發酵罐的壓力平衡和閥門開度，以免影響回收量和發酵罐內酒體的正常對流。
    　
　　6) 控制好滿罐麥汁量，避免大量泡沫帶入CO2回收系統。
    　
　　7) 干燥過程中防止結冰，堵塞閥門和管道。經常檢查發酵罐安全閥、回收系統的密封性能，減少泄漏。
    　
　　8) 氣態CO2在使用前再經過一級氣體過濾器，防止回收系統內不良微粒等進入啤酒中造成不必要的質量問題。
　　
　　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啤酒；
    　
　　2） 為保證成品酒CO2含量必須依據稀釋比例及發酵液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、兩罐法倒酒發酵罐背壓、硅膠硅藻土等助劑添加桶背壓等；
    　
　　5） 對發酵液洗滌和飽和，除去雙乙酰、硫化物、醛等揮發性生青味物質，加快啤酒成熟；
    　
　　3.2  CO2使用量概算
    　
　　1）依據國標規定的成品啤酒CO2含量，在發酵液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. 生產中CO2平衡串壓的經濟利用技術
    　
　　平衡串壓可理解為：在濾酒生產時，罐體（發酵罐、緩沖罐、清酒罐、脫氧水罐等）可以全部串聯起來組成一個龐大的緩沖體系，即保證背壓的CO2氣體在此體系內壓力互補而不對外排放，減少CO2的消耗，從而達到安全穩定、節能降耗的目的。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CO2零排放。
    　
　　1） 清酒與包裝不同步時，可與對應付酒發酵罐平衡背壓。當發酵罐體空出后，還可以考慮罐體內CO2回收至CO2回收處理系統，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消耗的技術措施
    　
　　除上述的CO2平衡串壓技術能直接降低CO2消耗外，還有一些技術措施也能有效降低CO2消耗，主要是以下幾點。
    　
　　5.1 精細化工藝管理
    　
　　1） 調整發酵罐、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）依據發酵液乙醛等揮發性風味物質指標確定是否采用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（依據實際情況確定）；
    　
　　3）兩罐法發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束，同樣，發酵液付清酒也可考慮此操作方法；
    　
　　4） 提高發酵貯酒壓力，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閥門關小或關閉；
    　
　　5）對發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  生產過程細節控制
    　
　　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；
    　
　　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. 結束語
    　
　　CO2的經濟利用不僅反應了啤酒企業的生產管理水平，也反應了啤酒企業的成本控制和清潔生產的水平。本文只是起到拋磚引玉的作用，希望能將CO2平衡串壓等技術措施與大家共享，當然還有很多降低CO2消耗的技術和管理措施有待進一步探討和總結。