啤酒厂CO2回收量和使用量的计算.docx

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啤酒厂CO2回收量和使用量的计算

啤酒厂CO

2的回收量和使用量的计算

廊坊青岛啤酒厂：

C02是啤酒发酵中的主要产物，近代啤酒技术中C02又是必不可少的重要原料，CO2的合理回收利用对于改进酿造工艺，提高啤酒质量起着重要作用。

因此，啤酒厂回收发酵产生的CO2经过过滤、洗涤、压缩等一系列的处理最后使用到啤酒的过滤和包装过程中，这样既能减排又能变废为宝。

在此就啤酒厂C02的回收量和使用量的计算方法介绍如下与同行参考。

1、发酵过程中CO2产生总量

啤酒发酵过程中，可发酵糖在酵母作用下转化为酒精、CO2及副产物。

正

常发酵情况下，可发酵糖中约98%左右可完全发酵产生CO

2。

"根据巴林（Balling）氏的研究，在完全发酵时，存在下列关系：

浸出物酒精+CO2+酵母

2.0665

1."0

0."

95650."11

由上式可推出发酵满罐至下酒时CO2产生总量:

:

G=（麦汁浓度-下酒真浓）*98%*酒液总量*

0."9565/

2."0665……

2、C02实际回收量

设麦汁原浓14%，主酵温度12C，罐压

0."08-

0."1Mpa，下酒外浓

3."2%，外观发酵度75%，真正发酵度60%，酒精含量

4."25%，真浓

5."5%,CO2纯度达到99%、原浓为

KL麦汁实际回收的

12.".1%时开始回收，按以上条件为例计算发酵过程中每

CO2量。

CO2理论收量二产生总量-回收前溢出量-发酵液中溶解量

（2）

由1式可得：

CO2产生总量=（14%-

5."5%）*1000*

1."056*98%*

0."9565/

2."0665=

40."7

2."kg…

（3）回收前溢出量=（14%-

12."1%）*1000*

1."056*98%*

0."9565/

2."0665=

9."10kg……

（4）假设发酵液中C02含量为

6."0g/L，发酵液中溶解量=

0."60%*1000=

6."00kg…..

（5）由

（3）、（4）、

（5）代入

（2）式可得：

CO2理论回收量二

40."72-

9."10-

6."00=

25."62kg，即每KL麦汁可产生CO2理论回收量为

25."62kg/kl，但实际上CO2回收量受各种环节及操作水平的影响，回收率约为

0."74-

0."84之间，也就是每kl14度麦汁实际回收可供使用的最大量约为

21."50kg/kl

3、生产过程中C02的使用量

A、制取碳酸水

碳酸水中CO

2含量以

0."55%计，生产1KL10P啤酒，需14度啤酒723L和287L碳酸水，则需添加CO

2的量为287*

0."55/100=

1."579kg，即KL啤酒耗CO

2为

1."579kg/kl

B、发酵罐滤酒背压

CO

2背压以

0."1MPa计，需要的CO

2的总量为根据气体状态方程，相同体积下，

0."1MPa表压所需CO

2的量为标准状态下所需CO

2量的两倍，设发酵罐的全容为380KL,有效容积为300KL,即2X380kLX

1."97kg/m3=

1497."2kg，折合千升啤酒为

4."99kg/kl。

C、清酒罐滤酒背压

清酒罐全容240KL,有效容积200KL,贝卩：

2X240klX

1."97kg/kl=

945."6kg，折合千升啤酒为

4."728kg/kl。

D、清酒罐灌酒背压

同上，2X200klX

1."97kg/kl=788kg，折合千升啤酒为

3."94kg/kl。

E、灌酒机背压

灌酒机二次抽真空、背压耗二氧化碳

2."5kg/kl。

由以上累积算出每kl啤酒从贮酒至灌装至少需用CO2量约为

17."72kg/kl。

而每kl14度麦汁实际回收的CO2量为

21."50kg/kl，拆算为10度成品啤酒即每kl啤酒实际可供应CO2量为

16."16kg/kl，即每万kl成品啤酒实际可供应CO2量约为

161."6t，而每万kl成品啤酒理论耗用量

177."2t，从理论上看CO2回收量与使用量就不能持平，在实际生产过程中供应CO2量更是不足的，实际每万kl成品啤酒使用量为理论耗用量

177."2t加上生产调节与合理损耗量8t（经验推算）二

185."2t，即每万kl成品啤酒实际使用量与回收量的差别约为24t。

1."2CO2回收利用的理论依据

1.2CO2回收利用的理论依据理论上，啤酒发酵过程中文章来源华夏酒报每公斤麦芽糖、葡萄糖可分别获得

0."514kg、

0."489kgCO

2。

"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."3CO2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200M

3、"背压表压为

O."O8MPa，则一只200M3清酒罐（空罐）背压至表压为

O."O8MPa,CO2耗量为：

（200-

22."4）X44X

1."8=707kg（其中

22."4—气体摩尔系数；44—C02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CO

2。

"如按每公斤外购CO2售价

0."6元折算，并假设千升酒消耗5kg外购CO2则会增加千升酒成本

3."0元。

若全部使用回收C02,则按回收1kgC02耗电

O."18kwh、电价按

0."76元折算，则每回收5kgC02耗电成本约为

0."70元，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

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CO

2。

"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

2.4CO2回收系统关键控制点1）控制好气囊气态C02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02和N2的分压达到降低CO2气体中02和N2气体的含量的目的。

3）水洗塔要有排气装置，防止C02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C02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C02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."1CO2的应用范围啤酒生产中C02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C02含量必须依据稀释比例及发酵液C02含量对清酒进行在线填充C023）过滤和灌转摘于中国酒业新闻网装过程中，采用C02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."2CO2使用量概算1）依据国标规定的成品啤酒C02含量，在发酵液C02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C02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。

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图（见图1）

4."3CO2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C02零排放。

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

O."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C02量，而且可以将制备脱氧水填充C02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。