啤酒厂CO2回收量及使用量的计算.doc

啤酒厂 CO
2的回收量和使用量的算
廊坊青啤酒厂：
春生
CO2是啤酒酵中的主要物，近代啤酒技中 CO2又是必不可少的重要原料，CO2的合理回收利用于改造工，提高啤酒量起着重要作用。

因此，啤酒厂回收酵生的 CO2、洗、等一系列的理最后使用到啤酒的和包装程中，既能减排又能宝。

在此就啤酒厂CO2的回收量和使用量的算方法介如下与同行参考。

1、酵程中 CO2生量
啤酒酵程中，可酵糖在酵母作用下化酒精、 CO2及副物。

正常酵情况下，可酵糖中 98%左右可完全酵生 CO
2。

"根据巴林（ Balling）氏的研究，在完全酵，存在下列关系：
浸出物酒精 + CO2+酵母
2.0665
1."0
0."
95650."11
由上式可推出酵罐至下酒CO2生量 :：
G =（麦汁度 -下酒真） *98%* 酒液量 *
0."9565/
2."0665 ⋯⋯ ..
（1）
2、CO2回收量
麦汁原 14%，主酵温度 12℃，罐
0."08-
0."1Mpa ，下酒外
3."2%，外酵度 75%，真正酵度60%，酒精含量
4."25%，真
5."5%，CO2度达到 99%、原
12.".1 %开始回收，按以上条件例算酵程中每 KL麦汁回收的CO2量。

CO2理收量 =生量 -回收前溢出量 -酵液中溶解量⋯⋯
（2）
由 1 式可得：
CO2生量 =（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)假酵液中 CO2含量
6."0g/L，酵液中溶解量 =
0."60%*1000=
6."00kg ⋯ ..
(5)由
（3）、（ 4）、
（5）代入
（2）式可得：
CO2理回收量 =
40."72-
9."10-
6."00=
25."62kg，即每 KL麦汁可生 CO2理回收量
25."62kg/kl ，但上 CO2回收量受各种及操作水平的影响，回收率
0."74-
0."84 之，也就是每kl 14 度麦汁回收可供使用的最大量
21."50kg/kl 。

3、生产过程中 CO2的使用量
A、制取碳酸水
碳酸水中 CO
2含量以
0."55%计，生产 1KL10°P啤酒，需 14 度啤酒 723 L和 287 L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."1 MPa 计，需要的 CO
2的总量为根据气体状态方程，相同体积下，
0."1 MPa 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 2× 380 kL ×
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，则： 2×240 kl ×
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， 2×200 kl ×
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."72 kg/ 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."16 kg/ kl，即每万 kl 成品啤酒实际可供应CO2量约为
161."6 t ，而每万 kl 成品啤酒理论耗用量
177."2 t ，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."2 t 加上生产调节与合理损耗量8 t（经验推算） =
185."2 t ，即每万 kl 成品啤酒实际使用量与回收量的差别约为24 t。

1."2 CO2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."514 kg、
0."489 kg CO
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
0."08MPa，则一只 200M3 清酒罐（空罐）背压至表压为
0."08MPa，CO2耗量为：
（200÷
22."4）× 44×
1."8=707kg（其中
22."4—气体摩尔系数； 44—CO2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CO2，则按回收 1kg CO2耗电
0."18kwh 、电价按
0."76 元折算，则每回收 5 kg CO2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
一。

"
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 CO2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 O2 和 N2 的分压达到降低 CO2气体中 O2 和 N2 气体的含量的目的。

3)水洗塔要有排气装置，防止 CO2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CO2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 CO2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 CO2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CO2含量必须依据稀释比例及发酵液 CO2含量对清酒进行在线填充 CO2；
3）过滤和灌转摘于中国酒业新闻网装过程中，采用 CO2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 CO2含量，在发酵液 CO2 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CO2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
CO2零排放。

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
0."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 CO2量，而且可以将制备脱氧水填充 CO2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。