CO2操作标准手册
目录
1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
绪论
CO2 设备描述和理论内容 CO2 设备操作和维修 建议的技术文档资料
CO2标准和推荐的操作方法、材料和试验方法 故障维护指南
7.0 CO2范德瓦耳斯方程 1.0
绪论：
啤酒在发酵过程会产生CO2，其中部分CO2将会溶解在啤酒内，其余释放出的CO2被收集、净化后应用在啤酒酿造和包装过程之中。由于发酵过程中CO2伴随其他挥发物挥发出来，通过收集、净化作用后回收CO2，以此补充啤酒发酵过程中流失的CO2，同时可除去杂质挥发物给啤酒带来的异常口感与口味。
发酵过程后，发酵罐的酒液释放出带有杂质挥发物的饱和CO2气体。CO2在回收储存、重新利用前，需将这些杂质挥发物除掉。
通常有两种CO2纯度的测量和表示方法：
a） Zahm Nagle不溶性碱液的化验纯度百分比方法。
b） CO2气体化学需氧量（COD值）指标测量，SAB G1/135检测方法。
注：提到的检测方法来源于实验室测量方法手册和酿造水手册，在此不再叙述。 CO2净化有5个基本步骤： CO2收集与固体清除； 水溶性杂质清除； 非水溶性杂质清除； 液化前水分清除；
液化和储存时不可压缩的杂质气体的清除。
图1是CO2装置的布局版图设计。目前有许多CO2设备的经销商，但SAB公司内部主要
的供应商是Wittemann，Seeger和当地设计者Messrs Worthington Smith和Brouwer的设计布局图。
下图是对CO2装置的描述、理论、操作、维修标准及故障处理。
2.CO2设备的描述与理论： 2.1发酵过程中的CO2产生： 2.1.1化学反应：
发酵过程中，伴随酵母菌作用产生CO2和酒精，同时生成营养物质。下列化学反应式是糖分解产生CO2和酒精。
糖
> CO2
>
+
酒精 (乙醇) +
2C2H6OH
C6H12O6
2.1.2 CO2产量：
2 CO2
CO2产量百分率由下列分子量和计算式计算： 近似分子量：
糖
>
180 (蔗糖) 44 46
CO2 > 乙醇 >
填写方程式中对应的分子量：
糖 180
> >
CO2 + 乙醇 2 x 44
+ 2 x 46
因此可得到由可发酵糖产生 CO2的百分率为：
CO2%
=
88/180 x 100%
= 48,9% (质量百分率)
实际CO2的产出量取决于发酵过程中有效浸出物（麦汁浓度）的量，即发酵前后浓度的变化。
产生的CO2 ，溶解在酒中的CO2+- 0,4kg CO2 /hl 不能被收集回来。 举例： 假设:
(Pietersburg工厂设计中的描述)
- 44%高浓度啤酒发酵 (ie 16oP)
- - -
24 小时后开始收集 持续收集120 小时
收集最终未发酵浸出物4,74oP (2,5oP 明显浸出物) - - -
660hl 酿造范围 3,5 小时循环时间 每周酿造量42 hl
CO2的产生：
时间 0-2 hours 24-48hrs
(起始 (UE x SG) –终了 (UE x SG) x 0,489 = C02 (16,00 x 1,064) - (14,74 x 1.058) x 0,489 = 0,669 (14,74 x 1,058) - (12,64 x 1,480) x 0,489 = 1,148
48-72hrs (12,64 x 1,048) - (10,20 x 1,036) x 0,489 = 1,310 72-96hrs
(10,20 x 1,036) - ( 7,85 x 1,025) x 0,489 = 1,233
96-120hrs ( 7,85 x 1,025) - ( 5,50 x 1,014) x 0,489 = 1,207 120-144hrs ( 5,50 x 1,014) - ( 4,74 x 1,010) x 0,489 = 0,386 (UE：未发酵浸出物, SG = 比重)
假定在最初24小时没有收集CO2， 产生的CO2： = 1,148 + 1,310 + 1,233 + 1,207 + 0,386 = 5,28 kg CO2/hl 用此数减去0,4kg，得到
5,28-0,4 = 4,88 kg CO2/hl beer brewed (at 16oP)
该工厂锅次能力为660hl，周期时间为3.5小时,啤酒厂 CO2的最大生产量为∶
(660 x 4,88) / 3,5 = 920 kg CO2/hour
1000kg的CO2设备能力就这样确定出来。
为了更加有效利用CO2量，计算出吨啤酒的CO2 产出量。假定酿造损失6% 、包装损失1,6%，加上考虑进来稀释比例44%，得到：
4,88 / 0,94 / 0,984 / 1,44 = 3,66 kg CO/hl beer sold
Pietersburg啤酒厂的啤酒量为周销售量37000 hl∶
(hl/wk sold x 3,66) / (brews per week 每周酿造量x cycle time循环时间)
= 37000 x 3,66) / 42 x 3,5) = 921 kg CO2/hour
以上推理出的数据作为啤酒酿造中典型的理论数据。它们不能直接用于实际情况的计算，因为未发酵浸出物含量很难测量。而且每锅次发酵快慢速度变化不同。 2.2 CO2的收集 2.2.1开始收集时：
传统上，酵母添加24小时或48小时之后，或麦汁当前浓度将降低1或2oP的时候开始收集 CO2。
要保证CO2收集的最大量,当CO2的纯度大于99,96%时，便开始收集，例如通过Zahm Nagle 碱液吸收方法可检测到CO2 内不纯气体的含量。
注：CO2 约重于空气的 53%，所以CO2一般停留在发酵麦汁的上端，伴随快速发酵，空气被迅速的排到空气中。 2.2.2怎样收集：
图2所示，通常CO2的收集是通过建立一个管路和阀门系统，用CO2收集总管线连接各个发酵罐顶端。在开始收集之前，从发酵罐顶端的混合气体通过管线排放到大气中，通过联结到大气的管线，联结到主回收管线，开始收集。
CO2收集时候，背压达到5kPa时开始进行。发酵罐背压过高会对发酵过程产生危害，因此
压力超过标准时候，排气阀开启，收集阀同时关闭。 2.3
CO2中的杂质：
目前，（高浓度）啤酒发酵过程产生的CO2中出现了不同种类和数量的杂质。 QS质量服务部门近期将一系列分析以进行确定。
已知的杂质有 O2，NO, NO2，SO2, 其他硫化物如 DMS，CO, 氨气和其他一些易挥发的重烃类物质。 2.4
CO2净化： 除掉 CO2中杂质步骤如下：
1) 固体 2) 水溶物 3) 非水溶物 4) 水分 5) 非压缩物
注: 设备的设计目的是尽可能有效地除去各种杂质。
除臭器再次除臭必须保证除掉非水溶性杂质，以免这些杂质在干燥机中存留，以及这些不可压缩的杂质残留在液化存储罐体中。利用干燥机除掉 CO2 中的水分，以防止液化过程中结冰、结霜时还需要除霜。 2.4.1
泡沫收集器、预洗涤器： 在发酵间通常设置一套泡沫收集器装置，阻止固体杂质与CO2 混合进入CO2设备。泡沫收集器是一台垂直的，圆柱形的 不锈钢容器，而且带有水管结合配件和检测孔。图3是一台典型窖藏 CO2泡沫收集器装置的布局图。
泡沫收集器中的含水量具有一定的标准。 通常泡沫收集器中填充恒定流速的清水。水理论上循环排放时间至少是24小时。
CO2 通过进口进入泡沫收集器。进口开始通常是一道管路，管路结束口位置在水平
面上方。这样确保接触到水洗掉诸如固体杂质物质。
为了便于提高CO2清洗程度，通常在进口处设置屏蔽物，分散和打碎CO2泡沫。屏蔽
物质的型号要足够大以便可通过人孔更换清洗。