啤酒厂二氧化碳回收与使用平衡技术的研究（一）

今天德润正明的小编和大家分享啤酒厂二氧化碳回收与使用平衡技术的研究：

  文 / 丰水平 华润雪花啤酒（中国）有限公司 065201

前言

啤酒厂在生产过程既会产出CO2，也要在过滤、输送、灌装等环节使用消耗CO2。理论上，一家啤酒厂只要做到合理回收和使用CO2，是可以实现CO2的平衡利用，即并不需要再外购CO2。外购CO2除了增加生产成本外，品质与安全性也无法与啤酒厂自然发酵产出的二氧化碳相提并论。啤酒厂如果实现了CO2的平衡使用、做到零外购，既降低了生产成本、保证了品质，又减少了碳排放，是一举多得的事，对工厂来说意义重大。

1 CO2 平衡使用的理论依据

1.1 啤酒中可回收 CO2 的理论量

1.1.1 发酵过程中CO2产生理论总量

根据巴林（Balling）氏的研究，存在下列关系（假设可发酵糖98%转化率）：

浸出物→ 酒精 + CO2 + 酵母

2.0665 → 1.0 + 0.9565 + 0.11

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……………………………（1）

1.1.2 CO2实际可回收量

以发酵罐总容积400m3 、有效容积300m3 、发酵液量约为288KL，麦汁原浓12.9%、主酵温度12℃、罐压0.07-0.1Mpa，下酒外浓3.75%、真浓4.6%，CO2纯度达到97%、原浓为10.5%时开始回收，计算发酵过程中每KL麦汁实际回收的CO2量：

1)CO2理论收量=产生总量-回收前溢出量-发酵液中溶解量-顶空残留量………………（2）

2)由（1式）可得：

CO2产生总量=（12.9%-4.6%）*288*1.0526*98%*0.9565/2.0665=11.41T ……（3）

3)回收前溢出量=（12.9%-10.5%）*288*1.0526*98%*0.9565/2.0665=3.3T……（4）

4)假设发酵液中CO2含量为0.50g/L，发酵液中溶解量=0.5%*288=1.44T……………（5）

根据气态方程PV=NRT，可算出顶部空间残留量：

顶部空间残留量=0.07*(400-288)/8.314*285.15*0.044=0.11T……(6)

由（3）、（4）、（5）、（6）代入（2）式可得：

CO2理论回收量=11.41-3.3-1.44-0.11=6.56T，每KL麦汁可产生CO2理论回收量为6.56/288=22.78kg/kl。

1.2 啤酒生产过程中 CO2 使用消耗量

下面以瓶装酒为基准计算吨酒耗用CO2量：

1)贮酒时用CO2备压，贮酒结束时酒液中含CO2量在0.4-0.5%之间，而成品啤酒按国家标准CO2含量应在0.40-0.65%之间，在滤酒时脱氧水需要添加2.7 kg/kl、滤酒过程约需2.0kg/kl ，共约添加CO2 4.7kg/kl；

2)清酒罐、脱氧水罐、缓冲罐备压消耗CO2量约为3.3kg/kl；

3)硅藻土溶解和添加时需置换其中氧气，需用CO2量为0.8 kg/kl；

4)其它送酒管道、过滤设备耗CO2量为0.7kg/kl。

5)包装灌装（含二次抽真空）时备压消耗CO2量约为7.5kg/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16.5 kg/kl

综上所述，当CO2回收率≥16.5/22.78=72.4%时，就可以实现CO2平衡使用，各工厂产品结构不一样，使用消耗可能略有区域，但总体来讲若回收率能达到75%以上，理论上啤酒厂完全能做到CO2平衡使用，实现CO2的零外购。

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