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      精釀啤酒設備廠二氧化碳回收技術

      文章出處:www.gjzf365.com 作者:豪魯啤酒設備 發表時間:2020-04-18   09:04:53      

        摘要:本文介紹了通過完善啤酒廠設備二氧化碳回收系統的設備匹配度,優化設備的組合性能,滿足啤酒廠生產處于平衡與非平衡狀態時二氧化碳回收節能系統的有效運行,提高二氧化碳噸酒回收量,降低二氧化碳回收過程中的能耗和向大氣的排放量,同時降低二氧化碳回收過程中氣源純度要求和提高供應二氧化碳氣體純度,保證啤酒產品的新鮮度,為企業持續創造良好的社會效益和經濟效益。

        化碳回收工序的重要性。啤酒在發酵結束后直至灌裝完成,其酒液都應盡可能地避免與氧氣的接觸。因此,在啤酒發酵結束后的過濾、包裝工序,物料處理、輸送過程均需要隔絕氧氣。而對啤酒在包裝前的任何處理,管路容器系統內部均需要帶壓(背壓)進行,以避免溶入啤酒中的二氧化碳氣體溢出。因此,采用二氧化碳氣體進行背壓是常見的處理方法?,F代釀酒技術普遍采用高濃度釀造后稀釋工藝,需要對水進行脫氧及碳酸化處理,啤酒包裝過程需要對瓶(罐)容器進行抽真空、 二氧化碳沖洗背壓處理,因此啤酒生產過程需要消耗大量的二氧化碳氣體。     啤酒是在糖化麥汁中添加酵母進行發酵釀造而成的。麥汁中的糖分在厭氧環境中被酵母利用,轉化為酒精和二氧化碳,在完全發酵的狀態下,糖分(浸出物) 2.0665 克→ 酒精1.0 克+ 二氧化碳(0.956 克)+ 酵母0.11 克。因此,啤酒廠通常需將發酵過程產生的二氧化碳加以回收利用。

        目前,國內、外成套供應的二氧化碳回收設備通常按以下流程運作(圖1 ):

      啤酒廠設備二氧化碳回收

        將啤酒發酵罐內的二氧化碳氣體通過收集、水洗、氣水分離、壓縮、除味、干燥、液化冷凍壓縮儲存;待需使用二氧化碳氣體時,再將液態二氧化碳通過氣化器提供熱量變為氣體,送到需要二氧化碳氣體的啤酒過濾和啤酒包裝工序中。在正常情況下,需要將二氧化碳由氣態轉變為液態,再由液態轉變氣態。這一過程需要花費相當多的能源及處理費用,包括從啤酒發酵罐回收二氧化碳, 氣體壓力在0.05 Mpa以下,純度99%以上開始回收,由于發酵產生的二氧化碳還附帶有其他揮發性醇、醛、脂類物質,需要經過水洗、除味處理,經過壓縮冷凝至1.8 Mpa 10°C氣體后進一步冷凝至1.6 Mpa的液態二氧化碳(-20°C)儲存;啤酒過濾和包裝工序使用二氧化碳壓力需維持在0.4 Mpa和0.2 Mpa,需要將液態二氧化碳通過氣化器處理為0.6~0.7 Mpa 10°C的二氧化碳氣體,再輸送至啤酒過濾和包裝工藝用氣點。

        啤酒生產工藝環節,包括糖化(制備麥汁)、發酵、過濾和包裝環節,整個麥汁發酵周期一般在20天左右。發酵產生二氧化碳氣體,一般在麥汁添加酵母進行發酵的前5天。因此,在啤酒生產過程,存在生產狀態的平衡與非平衡狀態(糖化麥汁制備、添加酵母發酵與啤酒過濾、啤酒包裝上時間不對等)。在每年生產旺季(3月~8月),生產平衡居多;而每年生產淡季(9月-來年2月),生產非平衡居多。特別是在每年9~10月份,旺季轉淡季,若啤酒廠二氧化碳回收系統能力不匹配,往往需要外購商品二氧化碳來滿足生產使用;或淡季轉旺季時,會出現大量發酵罐內的二氧化碳氣體無法回收,向大氣環境排放。因此,啤酒廠應整合二氧化碳回收設備,在啤酒生產投料與產出平衡時,使用節能系統有效地實現啤酒二氧化碳的回收與使用;在生產非平衡狀態時,使用傳統的回收方式與節能方式進行綜合運作,降低二氧化碳回收使用的綜合能耗。

      二氧化碳傳統回收及節能回收熱交換方式比較


        啤酒銷售市場競爭激烈。為了滿足消費者日益提高的啤酒飲用感受要求,啤酒越來越強調產品的新鮮度。啤酒在發酵結束后要嚴格控制與氧氣的接觸,盡可能地降低啤酒中氧含量。國際知名品牌的啤酒企業在啤酒氧含量控制方面,要求未包裝的啤酒氧含量控制在40ppb以內,而啤酒包裝后的總氧控制水平在100ppb以內。按照這個技術標準,國內多數啤酒廠生產環節使用的二氧化碳純度等級應由現在要求的99.95%提升至99.995%,并需要增加二氧化碳提純設備(圖2)。

        如果按照每噸啤酒平均消耗二氧化碳19kg(其中啤酒過濾環節占27%、清酒罐背壓占28%、包裝環節占45%),從啤酒生產過程二氧化碳消耗情況看,也有必要將二氧化碳氣體純度提升至99.995%以上。這樣,啤酒過濾工序的二氧化碳消耗量會比現在降低30%。因此,要實現二氧化碳回收系統的高效和達到二氧化碳的純度要求,可采取以下措施:

      1. 優化設備性能,保證工廠生產在平衡與非平衡狀態時,二氧化碳回收節能系統有效運行,提高噸酒回收量,降低回收過程中的能耗和排放量。

      ①、增加吸附干燥系統,提高回收能力及質量;

      ②、增加風壓機,提高回收效率;

      ③、改進水冷卻系統,提高回收系統效率,降低回收過程中的電耗;

      ④、增加預冷塔,延長干燥塔的使用周期;

      ⑤、將制冷機原列管蒸發器替換成滿液式蒸發器,提高液化能力;

      ⑥、增加制冷機組,提高液化能力;

      ⑦、增加液化二氧化碳儲罐,提升系統儲存能力。

      2. 回收二氧化碳起始時間提前12小時,回收二氧化碳中氧含量由10ppm降至2ppm以下,供應啤酒過濾和包裝工序二氧化碳純度由99.95%提高至99.995%以上,確保啤酒產品的新鮮度。

      3. 增加提純系統,降低二氧化碳回收過程中氣源純度要求和提高供應二氧化碳氣體純度,提高液化能力及二氧化碳的回收量。

      小結:

        啤酒廠二氧化碳回收、提純系統是生產高品質啤酒所必備裝置。隨著各大啤酒集團啤酒產量的逐年增加和啤酒對氧氣控制要求等級的提高,啤酒生產對二氧化碳需求數量越來越多,特別是目前市場上易拉罐裝啤酒占比上升,要求二氧化碳的純度也相應提高。啤酒廠應全面推動二氧化碳節能回收與二氧化碳傳統回收方式的綜合運用,提高二氧化碳純度,從而實現啤酒在過濾工序和啤酒包裝工序對氧氣控制水平的提升,改善產品的新鮮度,減少單位啤酒生產消耗二氧化碳的數量及外購二氧化碳的數量,降低啤酒生產成本,同時可減少二氧化碳的排放。由此,該項技術的工業化推廣在整個啤酒行業極具經濟、社會和環境效益。

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