周建华
【摘 要】充分利用二氧化碳回收、净化与提纯技术,生产出高纯度、洁净、无杂味的二氧化碳应用于啤酒生产,以提高啤酒的新鲜度,降低生产成本、保护环境,实现循环经济和可持续发展.详细阐释了在二氧化碳回收、净化与提纯过程中的关键工序、设备控制点、循环使用要求等应注意的事项.(丹妮)
【期刊名称】《酿酒科技》
【年(卷),期】2011(000)007
【总页数】4页(P102-104,107)
蒸汽回收机【关键词】啤酒生产;二氧化碳;回收;净化;提纯;注意事项
【作 者】周建华
【作者单位】烟台啤酒青岛朝日有限公司，山东,烟台,264009
【正文语种】中 文
【中图分类】TS262.5;TS261.4;X797
现代化的啤酒生产过程除麦汁冷却过程需要充氧外，其他生产过程（包括酿造、包装过程）均需要隔绝氧气，尽量减少氧的摄取。所以，就需要在酿造容器、灌装机充有隔绝氧气的惰性气体，并需要输送配管密闭、洁净。二氧化碳是构成啤酒泡沫和杀口的骨架成分，它参与了啤酒酿造过程，与氧气形成竞争抑制，也是最好隔氧的惰性气体。由于二氧化碳也是啤酒发酵过程的副产物之一，其经回收、净化和提纯处理后既得到综合利用，减少了温室气体的排放，保护了环境，提升了啤酒的新鲜度，又可以降低成本，而被啤酒生产厂家竞相采用。但啤酒发酵过程产生的大量二氧化碳气体中夹带高级醇、酒精、DMS及二氧化硫等有异杂味的物质，需要经过物理处理后，除去异杂味物质而得到口味纯净、纯度达到标准要求的二氧化碳。再经提纯后的二氧化碳气体就可用于啤酒过滤填充和制备脱氧水填充，亦可用作排氧与背压。纯净的二氧化碳气体也是啤酒口味干净、天然的保证。
发酵过程产生的二氧化碳气体经过除沫器、气囊、水洗塔、压缩机、前后冷却器、吸附过滤器、干燥塔、精过滤器等处理后，二氧化碳气体中夹带的泡沫、高级醇、酒精、硫化物
、碳氧化合物、DMS和水分等杂质被除去，成为含有微量氧气，氮气的高纯度，洁净的二氧化碳液体，此时二氧化碳纯度可达到99.95%左右。而纯度达99.95%左右的二氧化碳很难满足过滤填充和脱氧水制备填充的纯度要求，只有经过进一步提纯达到99.985%以上纯度的二氧化碳，才能满足过滤出清酒液的Do值（溶解氧）≤50 PPb，脱氧水的Do值≤20 PPb的目标要求。
依据物料衡算式可知：100 kg无水浸出物理论值可产生48.9 kg的二氧化碳，通常CO2的实际回收量是以100 kg浸出物产生40 kg CO2为基准来计算的。一般情况下每1 kg 12莓P麦汁实际回收CO220 kg左右，若配置提纯系统，起始回收CO2纯度可适度低些，回收率会有所提高。
若出现CO2产量不足时，首先，要分析设备的最大回收能力是否能满足啤酒发酵的最大CO2产出能力，即产出与回收是否匹配；其次，建立CO2回收量的日核算制度，并对生产过程的异常情况及时分析与排查；再次，经常检查确认啤酒发酵罐和CO2回收系统的配管阀门和气囊是否存在泄漏的情况；根据回收罐CO2液体储存数量情况，及时调整开始回收的时间，如果储存量较多，则可以延迟回收时间；还要检查CO2除沫器、水洗塔、超压保 护的水位是否保持正常状态；检查回收系统冷冻机运行是否正常，制冷剂是否充足，CO2液化是否正常；检查CO2压缩机运转状况（包括密封状况、初级和二级排气压力是否正常等）；最后，检查干燥器的除水效果是否正常，检查回收过程中非凝性气体的排放是否正常等。
2.2.1 二氧化碳回收管路系统设计
二氧化碳回收管路系统应按照发酵系统最大产出二氧化碳的流量进行设计，并避免发酵罐出现积压。在设计时要注意避免出现积水、气隔或泡沫的死角，并且对于二氧化碳夹带的泡沫，以及附着于回收管路的挥发物质等，能够实现刷洗，保证管路的清洁。此外，二氧化碳管路光滑程度、无杀菌死角等应与啤酒工艺管道要求相同。
2.2.2 二氧化碳中携带挥发性物的排除
在发酵过程中释放出来的二氧化碳含有嫩啤酒中的一些挥发物质，如高级醇、酒精、醛类、酯类、酮类、硫化物等，在二氧化碳回收过程中被压缩之前，经洗涤、吸附等过程尽量排除干净，保证回收二氧化碳的清洁、无异味。如果回收的二氧化碳经品评后有异味，
则应：检查所有的设备回收能力是否与当前流量匹配，特别是CO2洗涤塔和活性炭吸附器；检查除沫器和洗涤塔的水喷淋效果；检查洗涤塔的水源和流量是否正常；检查洗涤水是否存在异味；确认活性炭型号和吸附器中使用的活性炭是否正确；确认活性炭干燥剂在更换周期是否正常；确认活性炭吸附器再生温度、再生周期是否正常；检查在二氧化碳系统中使用的材料是否符合要求；检查二氧化碳回收系统的微生物状况，以及CIP刷洗频次是否正常。
2.2.3 回收处理后CO2纯度偏低
经回收液化后的二氧化碳纯度应达到99.98%以上，再经提纯纯度达到99.995%以上，主要用于脱氧水的制备和清酒液的填充。若检测二氧化碳中的氧含量偏高，首先，应检查开始回收前的发酵罐内空气的排空是否按要求操作；其次，要检查除沫器前，二氧化碳气体纯度是否达到要求；再次，要检查二氧化碳贮罐的气相纯度是否≥99.85%；还要检查发酵罐二氧化碳回收时间是否正确、回收的管道是否连接有误；检查二氧化碳除沫器和洗涤塔用水的用水量以及含氧量是否正常；检查回收过程的非凝性气体的排放是否正常；最后，要确认系统是否存在泄漏现象，确认活性炭吸附器和干燥再生后是否是用二氧化碳吹扫排空。
2.2.4 二氧化碳回收的主要工序
2.2.4.1 二氧化碳回收前的配管排空处理
发酵过程最先产生的二氧化碳，夹杂着大量的空气，含氧量较高，不适合直接回收处理。因此，在回收净化前要先行排空，除去含氧量较高的二氧化碳，达到回收要求最低二氧化碳纯度要求后方可实施。具体排空时间应依据发酵罐的类型、结构、罐容积、发酵工艺、酵母菌种等参数综合确定。
二氧化碳开始回收时间应在发酵罐满罐后36 h左右，当发酵罐内二氧化碳纯度≥99.99%时，开始回收，直至主发酵接近完毕时停止回收。在生产旺季如回收能力不足或回收后二氧化碳纯度不满足要求时，可以推迟40 h左右开始实施。
如果工厂已经配置了提纯设施，则应根据提纯设施的效能，将开始回收时机适当提前，适度降低开始回收二氧化碳气体的纯度，以提高二氧化碳的收得率，但应注意二氧化碳气体的纯度最低不能低于95%。如果发酵气体低于95%进行回收再提纯，从制得的二氧化碳的价值和整个回收及提纯系统的运行成本综合考虑，则不适宜。
2.2.4.2 除沫工序
除沫的主要目的是除去从原料气体中携带的大量泡沫，防止泡沫进入二氧化碳回收系统。原料二氧化碳气体中的泡沫，经过由除沫器顶部喷出的高压水稀释夹带而除去，然后，泡沫水经除沫器底部的溢流装置排出。
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