孫曉峰，李曉鵬

(中國輕工業(yè)清潔生產(chǎn)中心，北京 100089)

啤酒工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)需求探析

孫曉峰，李曉鵬

(中國輕工業(yè)清潔生產(chǎn)中心，北京 100089)

介紹了我國啤酒生產(chǎn)行業(yè)節(jié)能減排，實施清潔生產(chǎn)、開展污染預(yù)防的概況，分析了啤酒工業(yè)清潔生產(chǎn)的技術(shù)需求，并就啤酒生產(chǎn)企業(yè)如何開展清潔生產(chǎn)進行了探討。

啤酒生產(chǎn)企業(yè);清潔生產(chǎn);節(jié)能減排

1 啤酒生產(chǎn)行業(yè)概況

自2002年我國成為世界啤酒產(chǎn)銷第一大國以來，我國啤酒總產(chǎn)量呈逐年增長的趨勢，2007年繼續(xù)保持大幅增長的勢頭，完成啤酒產(chǎn)量3931.37萬kL，比上年同期增長13.8%。隨著我國環(huán)境保護工作的深入開展，很多啤酒企業(yè)開展了清潔生產(chǎn)工作，在節(jié)能減排方面取得了顯著的成績。一些領(lǐng)先的啤酒企業(yè)kL啤酒耗水指標可以下降到5.5以下，已經(jīng)接近國際先進水平，但與國外先進企業(yè)相比仍有一定的差距。國外大型啤酒公司每百升啤酒的耗水量見下表。

國外大型啤酒公司耗水量

據(jù)統(tǒng)計，2008年中國化學(xué)需氧量和二氧化硫排放量比上年分別下降4.42%和5.95%，比2005年分別下降6.61%和8.95%，首次實現(xiàn)了減排任務(wù)完成進度趕上時間要求，為全面完成“十一五”減排目標打下了堅實基礎(chǔ)。實踐證明，在大量治污工程基本建成的形勢下，開展清潔生產(chǎn)，實施污染預(yù)防，是實現(xiàn)工業(yè)減排目標的重要手段。清潔生產(chǎn)則是啤酒行業(yè)實現(xiàn)減排目標的重要手段。

為促進啤酒行業(yè)實現(xiàn)減排目標，為啤酒工業(yè)企業(yè)開展清潔生產(chǎn)提供技術(shù)支持和導(dǎo)向，中華人民共和國環(huán)境保護部頒布了《清潔生產(chǎn)標準 啤酒制造業(yè)》（HJ/T 183-2006）。根據(jù)標準的相關(guān)內(nèi)容，本文對啤酒行業(yè)的一些清潔生產(chǎn)技術(shù)進行探討。

2 啤酒行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)需求分析

2.1 麥芽粉碎

麥芽是啤酒生產(chǎn)原料，麥芽粉碎分三種：干法粉碎、增濕粉碎和濕法粉碎。

增濕粉碎是將麥芽在粉碎之前用水或蒸汽進行增濕處理，使麥皮水分提高，增加其柔韌性，粉碎時達到破而不碎的目的。主要分為水噴霧增濕、蒸汽增濕兩種方法。

濕法粉碎是將麥芽在粉碎前用30℃～50℃的溫水浸泡15～30min，使麥芽的含水量提高到30%左右，同時其體積由于吸水而膨脹35%～40%。

與干法粉碎相比，增濕粉碎和濕法粉碎的優(yōu)點如下：

（1）增濕粉碎和濕法粉碎可提高過濾效率。與干法粉碎相比，增濕粉碎和濕法粉碎的麥芽殼保持得比較完整，濾層比較疏松，過濾效率提高。增濕粉碎可提高約20%的過濾效率，濕法粉碎的過濾效率可提高50%以上。

（2）對于溶解性較差的麥芽，增濕粉碎和濕法粉碎的浸出率比干法粉碎高。

（3）增濕粉碎和濕法粉碎可以直接使用新鮮麥芽，而干法粉碎必須將麥芽存放一段時間使其回潮。

（4）增濕粉碎減少了粉塵飛揚，濕法粉碎則可徹底解決麥芽粉碎中的粉塵污染問題。

2.2 回收利用煮沸鍋的蒸汽廢熱

啤酒生產(chǎn)過程中熱蒸汽的消耗主要是糖化過程中的麥汁煮沸。麥汁煮沸時須從麥汁中蒸發(fā)出6%～12%的水蒸汽。如果將這些蒸汽排入大氣，不但損失了熱量，還會帶來一些不良氣味，污染大氣。

一般二次蒸汽的回收設(shè)備和低壓煮沸相配套。煮沸鍋密閉，控制蒸汽排出閥門，使煮沸鍋內(nèi)壓力達0.05MPa，這時排出的二次蒸汽溫度可達180℃。

利用煮沸鍋二次蒸汽的方法很多，最常用的方法是換熱回收就地利用。當麥汁充分煮沸后，達到102℃，產(chǎn)生的二次蒸汽將排氣筒中的空氣頂出，關(guān)閉排氣筒擋板，使蒸汽通過風(fēng)機導(dǎo)入回收系統(tǒng)。在回收系統(tǒng)中，蒸汽先經(jīng)過列管式一次換熱器，將體積為麥汁量1.5倍的80℃水加熱到95℃，蒸汽在列管間隙冷凝；98℃～100℃的蒸汽冷凝水再進入列管式二次換熱器，將冷水加熱到85℃，可供CIP（Cleaning in Place）洗滌和糖化洗槽，30℃的冷凝水排出；一次換熱器出口的95℃熱水再在一個薄板換熱器中將過濾流出的70℃麥汁和洗槽水預(yù)熱到92℃進煮沸鍋，在換熱器中95℃熱水降到80℃，再去和二次蒸汽換熱。

除了換熱回收外，還可利用二次蒸汽制冷，用廢蒸汽預(yù)熱蒸發(fā)制冷介質(zhì)，使其吸收或膨脹，轉(zhuǎn)換成機械能制冷。還可通過壓縮提高二次蒸汽的壓力和溫度，使之直接成為麥汁煮沸的熱源。

2.3 推廣采用麥汁一段冷卻技術(shù)

糖化結(jié)束，要在很短時間內(nèi)將100℃的熱麥汁冷卻到7℃～8℃，需要消耗很多冷卻水。過去啤酒廠都采用麥汁兩段冷卻法。第一段用冷水將麥汁從95℃冷卻到35℃～45℃，得到55℃左右的冷卻水；第二段再用其它冷卻介質(zhì)（鹽水、乙醇水、乙二醇水等）將麥汁冷卻到7℃～8℃。由于第一段排出的冷卻水只有55℃左右，不能直接用于糖化洗罐，加上冷卻水量大，啤酒廠無法全部利用，很大一部分干凈的溫熱水被排掉了。

近幾年發(fā)展的麥汁一段冷卻新技術(shù)，通過氨蒸發(fā)制冷，用3℃～4℃的冰水一次將熱麥汁冷卻到7℃～8℃，排出75℃～80℃的熱水，可以直接進入釀造熱水罐，作洗槽水和糖化下料水。實現(xiàn)了麥汁冷卻水的充分利用，大大降低了耗水量。在正常生產(chǎn)時，除了糊化、糖化下料時，少量摻入一些冷卻水外，整個生產(chǎn)過程，包括CIP洗滌，都不再補充新水，直接使用熱交換排出的冷卻水。

麥汁一段冷卻與兩段冷卻工藝的設(shè)備投資大致相同，但在節(jié)能降耗方面，具有以下四方面的優(yōu)點（某廠生產(chǎn)實測）：

（1）降低能耗，節(jié)電40.5%；

（2）節(jié)約熱能，水和熱麥汁全程熱交換后，出口水溫75℃～80℃，可直接供洗槽工藝使用，麥汁熱回收率90%～95%；

（3）降低水耗，節(jié)約麥汁冷卻水40%；

（4）降低輔助材料酒精的消耗，一段冷卻以水作載冷劑，酒精用量分別降低29%和30%。

2.4 二氧化碳回收

二氧化碳回收要經(jīng)過洗滌、凈化、壓縮、干燥、冷卻、液化等過程。

發(fā)酵初期發(fā)酵罐內(nèi)存有大量的空氣，釋放出的二氧化碳實際上是與空氣的混合氣體，因此應(yīng)先將發(fā)酵罐內(nèi)的空氣排凈后再回收二氧化碳，約需24h。二氧化碳回收流程見下圖。

二氧化碳回收流程圖

2.5 發(fā)酵過程微機控制

發(fā)酵是啤酒生產(chǎn)中最重要的環(huán)節(jié)之一，其直接決定著啤酒的口味與質(zhì)量。早期的大罐發(fā)酵通過溫度、壓力等檢測儀表結(jié)合手動操作執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)冷媒調(diào)節(jié)、罐壓控制等目的，普遍存在著控制精度低、勞動強度高、管理能力差等缺點。近年來，國內(nèi)主要啤酒生產(chǎn)廠家為了改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率以及生產(chǎn)管理水平，紛紛采用各種新技術(shù)來提高自動化程度。

啤酒發(fā)酵是一種多階段、連續(xù)的工藝過程，而每一階段的工藝對罐溫、罐壓的要求都不同。在發(fā)酵周期的各個不同階段，酵母的活動能力、生長繁殖的快慢與發(fā)酵溫度的變化有著密切的關(guān)系。因此，嚴格控制發(fā)酵工藝各階段的溫度就成了保證啤酒質(zhì)量的關(guān)鍵。酒液在發(fā)酵過程中產(chǎn)生大量的熱，必須用冷媒液來吸收并維持工藝設(shè)定的溫度值。啤酒發(fā)酵工藝過程除了要控制罐溫在特定階段與設(shè)定的工藝曲線相吻合以外，還要控制罐內(nèi)氣體的有效排放，以使罐內(nèi)壓力符合工藝要求。

2.6 廢酵母綜合利用

啤酒生產(chǎn)過程中排放的廢酵母泥是高濃度有機污染物，污染負荷約占廢液總污染的1/3。采用廢酵母回收利用技術(shù)，可有效地消除這部分污染。綜合利用的主要方向包括：廢酵母泥干燥生產(chǎn)飼料酵母；酵母破壁制營養(yǎng)液和浸膏；核苷酸類藥物生產(chǎn)；制取其他生化藥品。

2.7 主要節(jié)水措施

啤酒廠節(jié)水措施主要包括以下幾個方面：

（1）啤酒生產(chǎn)過程中，熱麥汁冷卻工藝采用一段冷卻法?；厥盏臒崴捎糜谔腔读虾推渌a(chǎn)用水。

（2）回收麥汁薄板冷卻水，用作糖化、糊化下料水或洗糟用水。

（3）糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋、回旋沉清槽等可以考慮使用高效的泡沫清洗劑進行清洗，可以節(jié)約沖洗用水。

（4）回收發(fā)酵罐/清酒罐洗滌水，前罐最后沖洗水作為下一罐洗罐的頭道水或沖地之用。發(fā)酵麥汁管路及清酒過濾機的殺菌用水，可收集起來作發(fā)酵大罐/清酒罐的清洗用水。

（5）利用新設(shè)備、新技術(shù)，如用錯流過濾代替硅藻土過濾，可以節(jié)約水耗，又降低酒損和化學(xué)清洗劑用量，啤酒濁度又低。

（6）洗瓶機后工序漂洗水基本上未受污染，經(jīng)回收后不用做任何處理就可直接用于洗瓶機前段預(yù)洗或沖洗地面。完善洗瓶噴淋控制系統(tǒng)，控制噴淋水量；完善殺菌機PLC溫度控制，根據(jù)不同情況設(shè)置工藝控制參數(shù)，平衡殺菌水的循環(huán)使用，最大限度地減少補充水。

3 結(jié)論

總體而言，目前國內(nèi)很多啤酒企業(yè)仍存在生產(chǎn)能力小、工藝技術(shù)和設(shè)備較為落后，管理水平低等情況，導(dǎo)致企業(yè)出現(xiàn)能耗高、物耗高、污染重、經(jīng)濟效益低等一系列問題。在嚴峻的市場競爭環(huán)境和日趨嚴格的環(huán)境法規(guī)標準的雙重壓力下，啤酒企業(yè)必須對現(xiàn)有技術(shù)裝備進行更新改造，提高資源能源利用效率，提高管理水平和員工素質(zhì)，以保證其可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境效益的雙贏。

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Abstract:Beer industry is bigger water consumer, produces a large amount of wastewater; meanwhile also consumes a certain degree of energy in the process. To achieve energy-saving and emission reduction, it’s very important to carry out cleaner production and pollution prevention. This article discusses how to carry out cleaner production in brewhouse.

Key words:brew; cleaner production; energy saving and emission reduction

Requirement Analysis of Cleaner Production Technology for Beer Industry

SUN Xiao-feng, LI Xiao-peng
(China Cleaner Production Centre of Light Industry, Beijing 100089, China)

X383

A

1006-5377（2010）02-0049-03