В процессе брожения большая часть сахаров сусла превращается в углекислый газ, а также в этанол. Лишь небольшая часть этого CO₂ требуется для газирования пива; остальная часть является ценным побочным продуктом, который можно улавливать, очищать, хранить и повторно использовать на пивоварне или продавать как пищевой газ. Улавливание CO₂ снижает эксплуатационные расходы, повышает экологическую устойчивость и обеспечивает постоянный технологический газ на месте для заполнения резервуаров, упаковки, разбавления карбонизации и других целей.
Зачем восстанавливать CO₂? - Ключевые преимущества
Снижение затрат на закупку и повышение рентабельности
Улавливание и повторное использование CO₂ при ферментации снижает или устраняет необходимость закупать оптом промышленный или пищевой CO₂, обеспечивая прямую экономию затрат и повышая валовую прибыль - особенно при больших объемах ферментации.
Надежное газоснабжение на объекте
Поставка CO₂ по требованию снижает зависимость от поставок третьих лиц, уменьшает логистические риски и упрощает составление графиков упаковки, продувки резервуаров и других операций, зависящих от CO₂.
Несколько вариантов внутреннего использования
Восстановленная CO₂ может быть применена к:
- Вода для разбавления карбонатов в высокогравитационном пивоварении.
- Создайте противодавление в резервуарах для хранения и перекачки.
- Извлечение растворенного кислорода из суспензий DE и воды для разбавления.
- Карбонизация и долив готового пива в соответствии со спецификацией.
- Промывка и инертизация упаковочных линий и передаточных трубопроводов.
Потенциал доходов
Там, где это оправдано объемами и чистотой, излишки CO₂ могут быть спрессованы и проданы внешним покупателям (продукты питания, садоводство, непищевая промышленность), создавая дополнительный поток доходов.
Устойчивость и нормативные преимущества
Регенерация на месте снижает углеродный след пивоварни, связанный с производством CO₂ и логистикой, осуществляемыми сторонними организациями. Это также способствует отчетности в области устойчивого развития и может облегчить соблюдение местных норм выбросов.
Контроль качества процессов и продукции
Постоянный, очищенный CO₂ снижает риск появления посторонних привкусов или загрязнений при работе с продуктом и улучшает качество газа, используемого для таких ответственных этапов, как разбавление с низким содержанием DO и упаковка.
Альтернативные варианты использования, не связанные с пивоварением
Восстановленный CO₂ может быть использован для обогащения теплиц, фумигации зерновых силосов или нейтрализации сточных вод, что повышает его ценность за пределами упаковочной линии.
Где и когда собирать CO₂
Основной источник: отходящие газы из ферментационной емкости (наибольший объем и чистота).
Вторичные источники: резервуары для хранения/передачи, упаковочные линии, корпуса фильтров и любые технологические точки, генерирующие концентрированный CO₂.
Сроки: сбор следует планировать на период, когда концентрация CO₂ в отходящих газах достаточно высока, а уровень кислорода низок - часто это происходит через несколько часов активного брожения и во время пика газовыделения. Время может быть определено по падению SG, повышению температуры, газовому анализу или стандартному временному диапазону (например, 4-6 часов активного брожения, с поправкой на данные процесса).
Типичный поток очистки
Удаление увлеченных жидкостей и твердых частиц
Методы: герметичные горшки (водоуловители), скрубберы, циклоны. Назначение: защита оборудования, расположенного ниже по потоку, и удаление водорастворимых летучих веществ (этанола).
Восстановление кислорода
Методы: поэтапное охлаждение для конденсации CO₂ (CO₂ сжижается при -78°C; O₂ при -183°C), выборочное вентилирование или адсорбционные методы. Цель: избежать окисления и соответствовать требованиям к пищевым продуктам.
Удаление сернистых соединений
Методы: слои активированного угля или химические скрубберы. Назначение: удаление H₂S и других летучих сернистых соединений, влияющих на вкус или качество газа.
Удаление азота / NOx
Методы: каталитическая конверсия (палладиевые слои) с контролируемым добавлением H₂ для преобразования NOx → N₂ + H₂O. Цель: соблюдение требований к чистоте и предотвращение отравления катализатора.
Сушка (удаление воды)
Методы: влагопоглотительные сушилки (активированный глинозем, силикагель), молекулярные сита или холодные ловушки. Цель: предотвращение образования льда при сжижении и обеспечение сухости и стабильности хранимого CO₂.
Заключительные этапы: сжатие, сжижение, хранение в изолированных криогенных или герметичных резервуарах, непрерывный контроль чистоты и распределительные трубопроводы с автоматическим контролем давления/расхода.
Рекомендации по оборудованию и системам
Улавливание CO₂ в коллекторах и вентиляционных трубопроводах: сбор из ферментаторов, резервуаров и мест упаковки.
Уплотнительные горшки и скрубберы: удаление уноса на первом этапе.
Газоохладители и конденсаторы: ступенчатое охлаждение для отделения O₂ и сжижения CO₂.
Активированный уголь и модули каталитических нейтрализаторов: удаление серы и NOx.
Влагопоглотительные сушилки и молекулярные сита: окончательная сушка перед сжижением.
Компрессоры и установки для сжижения: для нагнетания давления и хранения.
Резервуары для хранения (жидкие/под давлением) с возвратом паров: стабильная подача и распределение.
Газоанализаторы и непрерывный контроль чистоты: O₂, H₂S, углеводороды, датчики влажности.
Интеграция и автоматизация: Управление PLC/SCADA для планирования, защитных блокировок и управления потоком.
