啤酒厂CO2回收量和使用量的计算教学文稿.doc

啤酒厂CO2回收量和使用量的计算

  啤酒厂CO2的回收量和使用量的计算
KHS中国广东轻工机械二厂有限公司 汤文发
CO2是啤酒发酵中的主要产物，近代啤酒技术中CO2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CO2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CO2。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       0.9565    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）
2、 CO2实际回收量
设麦汁原浓14%，主酵温度  12℃，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12..1 %时开始回收，按以上条件为例计算发酵过程中每KL麦汁实际回收的CO2量。
CO2理论收量= 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=40.72.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CO2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=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kl 14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CO2的使用量
A、制取碳酸水
碳酸水中CO2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CO2 的量为 287*0.55/100=1.579kg，即KL啤酒耗CO2 为 1.579kg/kl
B、发酵罐滤酒背压
CO2背压以0.1 MPa计，需要的CO2 的总量为根据气体状态方程，相同体积下，0.1 MPa表压所需CO2 的量为标准状态下所需CO2 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kl 14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。