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    创新

    通过自产二氧化碳免受外部影响

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    回收啤酒企业的二氧化碳是斯坦尼克可持续方案的一个组成部分。
    • 收集发酵流程释放的二氧化碳。

    2022年夏季让许多人知道没有二氧化碳啤酒厂就无法运行。当时,行业遭受全球性的供货短缺和价格升高,许多小企业必须阶段性停产。实际上,这个问题至少可以部分避免。在啤酒酿造过程中,确切地说,在发酵过程中产生大量的二氧化碳--甚至超过了酿造和包装流程本身的需求。为了提升这个潜力,斯坦尼克推出了自己的二氧化碳回收设备。

    目前,几乎只有规模以上的啤酒厂才会采用回收装置--不同的国家和基础设施之间也存在差别。小型啤酒厂大部分从外部购气,二氧化碳是生产化肥和乙醇的副产物。新冠疫情期间,供应链断裂。随着2022年许多地区能源价格升高,特别是天然气价格,化肥生产企业因能耗过高减少了产量,二氧化碳市场出现短缺。高峰时期和炎热的夏季也加大了供给瓶颈,因为二氧化碳也是制冷剂和干冰的基料。此外,在炎热的夏季啤酒和饮料的销量也增加,饮料工业需要大量的二氧化碳。基于这种局面,更多的饮料企业开始考虑从饮料生产过程中回收二氧化碳。“此前,只有年产几万千升以上的企业才会考虑回收二氧化碳”,斯坦尼克工艺与设计负责人Peter Gattermeyer说。“从当前的价格以及摆脱外部供给约束角度看,一万千升以上的产量就有必要采用回收设备。”

    斯坦尼克于 2005年推出二氧化碳回收设备,目前已经在世界各地完成超过250个项目。最大的设备安装在西班牙,每小时可以处理四吨原气。在巴伐利亚,Ustersbacher啤酒厂 每年回收800吨二氧化碳。Gattermeyer先生表示,这种设备是斯坦尼克可持续产品的一个组成部分:“我们的方案包括三个支柱:能源、水和可回收物质,涵盖酒糟、酵母和发酵产生的二氧化碳。”作为啤酒行业的专家,斯坦尼克按照啤酒企业的需求量身订制回收方案,他强调说:“我们不是销售孤立的解决方案,而是将其融入啤酒厂的生产流程和能源方案。”

    从当前的价格以及摆脱外部供给约束角度看,一万千升以上的产量就有必要采用回收设备。 Erwin HächlPeter Gattermeyer斯坦尼克工艺与设计负责人

    顶出氧气

    啤酒厂在哪些环节需要二氧化碳?啤酒本身的需要量最少,只有每升四至五克。啤酒厂消耗更多的二氧化碳,其原因在于需要延长啤酒的保质期,因此在发酵之后的其它流程中啤酒不允许吸收氧气。在啤酒流入或流经大罐、管道、阀门和空瓶之前,需要将其中的氧气顶出,而二氧化碳是最理想的介质。在冷区用水充满管路或者预冲洗灌装机时,水中也不能含有氧气,需要事先用二氧化碳对水进行洗涤。许多啤酒厂还利用二氧化碳生产碳酸饮料,例如,矿泉水或柠檬水。

    啤酒企业不仅是消耗者,同时也是二氧化碳的生产者--在发酵罐中,酵母将麦芽糖转换成酒精时。每百升啤酒大约产生五千克二氧化碳。

    方案详情

    二氧化碳回收开始于发酵罐的排气。在主发酵过程中,当排放气体中二氧化碳浓度高于95%时启动流程:

    • 首先将二氧化碳收集到气囊中。
    • 在压缩前,对二氧化碳原气进行水洗,除掉其它组分,例如,糖份和啤酒残留。
    • 对于下一道工序,斯坦尼克可以选项提供气溶胶分离器,彻底除掉全部液体残留。借此,避免压缩机结垢,降低磨损,明显改善压缩机的效率。
    • 此后的工序必须得到高度重视:利用活性炭除掉二氧化碳中所有可能存在的气味物质。对于不同的啤酒类型或者酿造流程,例如,高浓稀释工艺或者采用上面发酵酵母,能够产生发酵副产物,其中包含了味道强烈的含硫物质。如果回收的二氧化碳用于生产矿泉水或者无醇啤酒,必须无残留、绝对可靠地吸附掉这些不期望的气味物质。因此,斯坦尼克在活性炭过滤器的基础上,还选项提供硫化氢过滤器。这套设备按照啤酒厂的实际情况进行设计,回收的二氧化碳在质量方面能够完美地适用于预定的应用场合。
    • 干燥后的气体还需进一步提纯,利用气体对流方式除掉全部残留氧气。纯度达到99.998%的纯二氧化碳在专门为此设计的制冷设备中完成液化,然后储存到一个带保温层的大罐中。
    • 重新应用时,利用一台蒸发器对二氧化碳进行加热,气态二氧化碳通过管网到达啤酒厂的各个用气点。
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    斯坦尼克二氧化碳回收设备在啤酒厂的应用

    不论原气的质量如何,我们的过滤器能够清洗掉回收二氧化碳中的所有不良气味,因此,回收的二氧化碳可以应用于所有场合,包括矿泉水等对口味非常敏感的产品。 Erwin HächlPeter Gattermeyer斯坦尼克工艺与设计负责人

    灵活应对一切

    二氧化碳回收需要消耗一些能源,主要用于液化和蒸发。斯坦尼克将其纳入啤酒厂整体能源方案,Gattermeyer先生说:“啤酒厂有许多冷源和热源,对二氧化碳重新气化时,不需要使用供热管网的初级能源。我们准确考察如何将二氧化碳回收设备理想地匹配到生产流程和能源循环系统,据此相应地设计设备的能力。”啤酒厂内不同冷却流程的制冷剂(例如乙二醇)在封闭的回路中循环。在啤酒生产的冷却器端可以获得足够的热能将二氧化碳重新气化。另一方面,乙二醇在二氧化碳气化过程中通过释放热量急剧降温,这样,还减轻了啤酒厂核心制冷设备的负荷。这种冷热循环不仅节省了初级能源,同时还大幅度降低了制冷电耗。根据客户要求,斯坦尼克还能利用二氧化碳这种环保冷媒对回收的二氧化碳进行液化。

    个性化、与企业整体能源方案相匹配的冷却和加热能力设计只是斯坦尼克注重灵活性的一个方面。二氧化碳回收设备并不是一台固定不变的设备,它由多个单元组成,可以灵活配置。借此,设备占地可以相对比较容易地按照现场情况进行调整。此外,回收二氧化碳的处理流程也具有很高的灵活性,Gattermeyer先生解释说:“不论原气的质量如何,我们都可以为各种应用场合提供合适的过滤方案,包括矿泉水等对口味非常敏感的产品。”

    可以实现自给自足

    啤酒企业是否可以通过二氧化碳回收实现自给自足?“如果只生产啤酒,回答是肯定的”,Peter Gattermeyer表示。“每百升啤酒目前可以获得大约2.5千克二氧化碳。每百升啤酒本身结合500克,剩余部分足够用于全部酿造和灌装流程。如果啤酒厂还生产其它碳酸饮料,自产二氧化碳大多数不能满足需要。”这里还有许多潜力,斯坦尼克已经为此设立宏伟的可持续发展目标,今后将满足该领域的要求。

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