В процессе производства пива углекислый газ является как побочным продуктом, образующимся в ходе брожения, так и важным технологическим газом, используемым на всех этапах работы пивоваренного завода. Дрожжи естественным образом выделяют значительное количество CO₂ в процессе брожения, в то время как пивоваренные заводы постоянно нуждаются в CO₂ для газификации, продувки резервуаров, удаления кислорода из трубопроводов, перекачки пива, розлива и упаковки, регулирования давления и других технологических процессов.
В рамках традиционных моделей производства CO₂, образующийся в процессе ферментации, зачастую выбрасывается в атмосферу, тогда как CO₂, необходимый для производства, закупается у внешних поставщиков. Для средних и крупных коммерческие пивоваренные заводы, это означает, что один и тот же ресурс с одной стороны списан, а с другой — вновь приобретён.
Для решения этой проблемы разработана система утилизации CO₂. Благодаря сбору, очистке, осушению, сжатию, сжижению и хранению CO₂, образующегося в процессе ферментации, газ, который в противном случае был бы выпущен в атмосферу, можно превратить в повторно используемый производственный ресурс и вернуть в технологические системы пивоварни.
Зачем пивоваренным заводам нужна система рекуперации CO₂?
CO₂ широко используется в качестве технологического газа при производстве пива, в основном для:
Газирование пива
Продувка бродильного чана и резервуара для светлого пива
Удаление кислорода из трубопроводов и оборудования
Перекачка пива
Наполнение и упаковка
Регулирование давления в резервуаре
По мере увеличения производственных мощностей пивоварни, как правило, растет и потребление CO₂. В то же время в процессе брожения пива постоянно образуется CO₂.
Для коммерческих пивоваренных заводов, имеющих определённый объём производства и стабильную загрузку бродильных чанов, система рекуперации CO₂ позволяет соединить участок генерации CO₂ с участком его потребления, создавая внутренний контур рециркуляции CO₂.
Это может способствовать сокращению прямых выбросов углекислого газа, образующегося в процессе брожения, снижению зависимости от внешних источников углекислого газа и повышению стабильности его подачи на пивоваренном заводе.
Какие пивоваренные заводы подходят для установки системы рекуперации CO₂?
Рекуперация CO₂ — это не просто установка дополнительного оборудования. Это комплексная инженерная система, связанная с процессами ферментации, очистки газа, хранения и подачи технологического газа.
Подходит ли пивоварня для Система улавливания CO₂ следует оценивать с учетом конкретных условий производства, в том числе:
Годовой объем производства пива
Количество и рабочий объём ферментеров
Циклы ферментации и график производства
Объем выбросов CO₂
Фактическое потребление CO₂
Стоимость закупки CO₂ на внешнем рынке и стабильность поставок
Затраты на энергию и эксплуатационные расходы
Инвестиции в оборудование
Емкость хранилища CO₂
Доступное пространство для установки и условия на объекте
Для средних и крупных коммерческих пивоваренных заводов, особенно тех, которые характеризуются длительным сроком эксплуатации, стабильной загрузкой бродильных чанов и относительно высоким потреблением CO₂, как правило, целесообразно рассмотреть возможность внедрения системы рекуперации CO₂ как с технической, так и с экономической точек зрения.
Для небольших крафтовых пивоварен, где объемы как производства, так и потребления CO₂ относительно невелики, покупка пищевого CO₂ может оказаться более простым вариантом. В то же время для небольших пивоварен также доступны компактные системы рекуперации CO₂. Поэтому окончательное решение следует принимать на основе расчетов, учитывающих конкретные особенности проекта, а не исходя исключительно из размера пивоварни.
Как работает система рекуперации CO₂ на пивоваренном заводе?
Полную систему рекуперации CO₂ на пивоваренном заводе, как правило, можно разделить на следующие этапы:
Сбор углекислого газа, образующегося в процессе брожения
Как только начинается брожение пива, дрожжи выделяют значительное количество CO₂. На ранней стадии брожения газ может содержать относительно высокую долю воздуха, кислорода и других примесей, поэтому его не следует направлять непосредственно в систему улавливания.
После надлежащего первоначального сброса газа и оценки технологического процесса система приступает к улавливанию CO₂, как только газ достигает требуемых условий улавливания.
Ферментеры, как правило, оснащены соответствующими системами сбора, регулирования и перекачки CO₂, что обеспечивает стабильную работу последующего оборудования для извлечения продукта.
Предварительная очистка и буферизация газа
Собранный ферментационный газ может содержать пену, влагу и некоторые летучие вещества, поэтому, как правило, требуется его предварительная обработка.
Газовая буферная система способствует стабилизации расхода и давления газа, поступающего в оборудование для извлечения, что обеспечивает более стабильную работу последующих систем очистки и сжатия.
Очистка от CO₂
Неочищенный CO₂, образующийся в процессе брожения, не является газом высокой чистоты, который можно напрямую использовать повторно при производстве пива.
Он может содержать этанол, влагу, кислород, сероводород и другие летучие примеси. Поэтому для удаления нежелательных компонентов требуются соответствующие установки очистки, такие как системы промывки газа, фильтрации и адсорбции.
Конкретный процесс очистки следует разрабатывать с учетом состава ферментационного газа и требуемого качества конечного CO₂.
Сжатие и сушка
После предварительной обработки и очистки CO₂ поступает в систему сжатия, где его давление повышается, а объем уменьшается.
Вода, образующаяся в процессе сжатия, должна оперативно удаляться. Система осушения позволяет дополнительно снизить содержание влаги в CO₂ и создать условия, необходимые для последующего сжижения.
Сжижение CO₂
После сжатия и обработки CO₂ сжижается в условиях контролируемого охлаждения.
Сжижение значительно сокращает объем хранения CO₂, что позволяет хранить большие объемы извлеченного CO₂ в специальном резервуаре для жидкого CO₂ и подавать его в соответствии с производственными потребностями пивоварни.
Хранение и повторное использование жидкого CO₂
Очищенный жидкий CO₂ хранится в специальном резервуаре. Когда во время производства пива возникает потребность в CO₂, жидкий CO₂ можно испарить и пропустить через соответствующую систему регулирования давления, после чего он подается в различные точки потребления.
Где можно использовать уловленный CO₂ при производстве пива?
После надлежащей очистки и при условии соблюдения необходимых требований к качеству регенерированный CO₂ можно повторно использовать в различных технологических процессах производства пива.
Газирование пива
CO₂ можно использовать для регулирования уровня газирования готового пива до требуемого значения.
Продувка бродильного чана и резервуара для светлого пива
CO₂ можно использовать для вытеснения воздуха из резервуаров, что способствует уменьшению поступления кислорода и поддержанию условий эксплуатации с низким содержанием кислорода.
Удаление кислорода из трубопроводов и оборудования
Во время перекачки пива и смены оборудования CO₂ можно использовать для вытеснения газа, что помогает снизить потенциальное влияние кислорода на качество пива.
Перекачка пива
В некоторых технологических процессах CO₂ может использоваться для поддержания давления в резервуаре и обеспечения давления, необходимого для перекачки пива.
Наполнение и упаковка
В зависимости от конкретного процесса упаковки CO₂ может использоваться для вытеснения газа и регулирования давления при розливе в бутылки, банки и розлив в бочки.
Регулирование давления в баке
CO₂ можно использовать для регулирования давления в технологическом процессе в бродильных чанах, резервуарах для светлого пива и других емкостях, рассчитанных на работу под давлением.
Таким образом, система улавливания CO₂ не является отдельным оборудованием. Она может быть интегрирована в системы брожения, хранения, фильтрации, розлива и подачи газа пивоваренного завода в рамках комплексного инженерного решения.
В чём заключаются преимущества создания системы улавливания CO₂?
Для средних и крупных коммерческих пивоваренных заводов рекуперация CO₂ может принести пользу в нескольких областях.
Сократить закупки CO₂ у сторонних поставщиков
Благодаря рекуперации CO₂, образующегося в процессе брожения, пивоваренный завод может частично заменить закупаемый извне CO₂ и снизить свою зависимость от внешних поставщиков.
Фактический объем внешнего CO₂, который можно заменить, необходимо рассчитать исходя из объема выделяемого CO₂ и фактического потребления пивоваренным заводом.
Повышение стабильности подачи CO₂
Для производства пива требуется непрерывная подача CO₂, однако внешняя поставка может зависеть от рыночных цен, логистики и наличия сырья.
Система рекуперации и хранения CO₂ на объекте может служить внутренним источником CO₂ и использовать емкость хранилища для выравнивания разницы между объемом выделяемого CO₂ и потребностями производства.
Повышение эффективности использования ресурсов
Углекислый газ, образующийся в процессе ферментации, который в противном случае мог бы выделяться в атмосферу, можно улавливать, очищать, сжижать и повторно использовать, превращая побочный продукт ферментации в полезный ресурс для производства пива.
Решения компании «Тяньтай» по улавливанию CO₂
Являясь производителем оборудования для пивоварения и производства напитков, а также поставщиком инженерных решений, компания «Тяньтай» может разработать комплексные системы рекуперации CO₂ с учетом производственной мощности пивоваренного завода, технологических требований и условий на объекте.
При планировании проекта учитываются следующие факторы:
Производственные мощности
Рассчитайте объемы выбросов и потребления CO₂ исходя из годового объема производства пива и графика производства.
Система брожения
Разработайте систему сбора CO₂ с учетом количества и рабочего объема ферментеров, циклов ферментации и условий эксплуатации.
Способность к восстановлению
Определите необходимую мощность по очистке и рекуперации газа исходя из фактического объема выделяемого CO₂.
Требования к качеству CO₂
Разработайте процессы очистки, сушки и контроля качества с учетом предполагаемых областей применения регенерированного CO₂.
Емкость хранилища
Определите необходимую емкость резервуара для хранения жидкого CO₂ с учетом временной разницы между его производством и потреблением.
Автоматическое управление
Использовать автоматизированные системы управления для обеспечения стабильной работы процессов сбора, очистки, хранения и подачи CO₂.
Условия использования сайта
Разработать общую схему размещения системы с учетом планировки здания пивоваренного завода, имеющегося пространства для оборудования, условий подключения к инженерным сетям и существующих производственных систем.
Начиная со сбора ферментационного газа и заканчивая его очисткой, сжатием, сушкой, сжижением, хранением и, наконец, испарением CO₂ и использованием в производстве, вся система должна быть надлежащим образом интегрирована в существующие технологические процессы пивоваренного завода.
Для современных коммерческих пивоваренных заводов CO₂ является не только побочным продуктом, образующимся в процессе брожения, но и важным технологическим ресурсом, который непрерывно используется на всех этапах производства.
Система улавливания CO₂ — это не просто установка комплекта оборудования. Производительность системы, коэффициент улавливания, емкость хранилища и экономическая целесообразность — все эти показатели необходимо рассчитать и спроектировать с учетом реальных условий производства на пивоваренном заводе.
Если вы планируете построить крупный коммерческий пивоваренный завод или оцениваете проект по рекуперации CO₂ для уже действующего пивоваренного завода, Тяньтай может разработать подходящее решение по улавливанию и повторному использованию CO₂, исходя из ваших производственных мощностей по выпуску пива, системы брожения, потребностей в CO₂ и условий на объекте.
