二氧化碳是啤酒的重要成分之一,，它能有效提高啤酒呈味物質(zhì)的效果，延長啤酒的保存期,，飲用時(shí)給人以清爽,、刺激的殺口感,。

啤酒中的二氧化碳是發(fā)酵過程中產(chǎn)生的或部分人工補(bǔ)充的，啤酒中二氧化碳含量在0.45%～0.60%之間,，二氧化碳含量大小直接影響著啤酒的口感,、風(fēng)味及保質(zhì)期。

當(dāng)二氧化碳含量不足時(shí),，啤酒中的發(fā)泡性就會(huì)降低,，碳酸氣給人的刺激太輕微，口感平淡無味,，啤酒就會(huì)失去應(yīng)有的特色,；當(dāng)二氧化碳含量過高時(shí)，殺口力太強(qiáng)也會(huì)沖淡啤酒應(yīng)有的獨(dú)特風(fēng)味如香味,、苦味等,，同時(shí)還會(huì)造成啤酒泡沫多、易爆瓶等現(xiàn)象,。

因此,，作為釀造工作者要想生產(chǎn)出高質(zhì)量的啤酒，就必須充分掌握CO2的有關(guān)性質(zhì),、質(zhì)量要求及控制措施。

1. CO2的基本性質(zhì)

1.1 CO2在水中的溶解性

CO2無色,、無味,、無臭能大量的溶解于水中，且易液化,，這是CO2十分重要的特性,。CO2溶解于水時(shí)，其溶解量與壓力,、水溫,、氣液兩相的接觸表面積等有關(guān)，啤酒中CO2的含量,，通常以溶解的體積倍數(shù)衡量,。在1個(gè)物理大氣壓下，溫度在15.5℃時(shí)，1體積的水可溶解1體積的CO2,。

1.2 水溫與CO2溶解度的關(guān)系

在壓力不變的情況下,，CO2的溶解度隨著水溫的下降而增加。反之,，則溶解度減少,。在1個(gè)大氣壓下CO2的溶解度與水溫的關(guān)系見表1：

1.3 壓力與CO2溶解度的關(guān)系。

在水溫不變的情況下,，CO2的溶解度隨著壓力的增加而增加,，在490kPa以下的壓力時(shí)，溶解度壓力曲線近似一條直線,，也就是服從亨利定律,。例如，在15.56℃時(shí),，測(cè)得啤酒的壓力為98kPa,，按亨利定律S＝HPi，從上表中可查出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和15.56℃的溫度下,，亨利常數(shù)H=1,。

∴S=Pi=（P+1）=（1+1）=2（倍體積）

式中：S—溶解量，Pi—絕對(duì)壓力,，P—表壓力,，該啤酒所含游離CO2為2倍體積。

1.4氣液接觸面積和時(shí)間與CO2溶解度的關(guān)系

在一定壓力和溫度下,，CO2在水中的溶解度,，隨著接觸表面積的增大和接觸時(shí)間的延長而增大。

1.5 水和CO2中空氣的含量與CO2溶解度的關(guān)系

CO2在水中的溶解度與水和CO2中存在的空氣有關(guān),。在同一壓力和溫度下,，水和CO2中所含的空氣越少，水中溶解的CO2就越多,。在一個(gè)大氣壓下,，溫度20℃時(shí)二氧化碳、氧,、氮的溶解度如下：

1.5.1 容積水溶解二氧化碳0.88容積,；

1.5.2 容積水溶解氧0.028容積；

1.5.3 容積水溶解氮0.015容積,；

1.5.4 容積水溶解空氣（20%氧和80%氮組成）0.0176容積,；

1.5.5 在1容積水中溶解二氧化碳與溶解空氣的容積為：0.88：0.0176=50：1，即如要水中溶解1容積的空氣將要擠出50倍于空氣容積的二氧化碳,。因此,，溶解二氧化碳的水中的空氣盡量要少，二氧化碳的純度盡量要高。對(duì)于采用啤酒高濃稀釋工藝的廠家一定要注意上述兩個(gè)因素的重要影響,，應(yīng)采取措施對(duì)氧含量加以控制,。

2. 啤酒中CO2的主要作用

2.1 調(diào)節(jié)風(fēng)味，在啤酒中碳酸起到緩和溶液pH值的作用,，使啤酒中各種風(fēng)味更協(xié)調(diào),，并賦予啤酒較強(qiáng)的殺口性，具有開胃,、通氣,、清涼、消暑的作用,；

2.2 有利于促進(jìn)啤酒泡沫的形成,，并有利于泡沫的均勻性、穩(wěn)定性和持久性,；

2.3 能有效隔阻氧氣的溶入,，提高啤酒的抗氧化能力，延長啤酒的保鮮時(shí)間,；

2.4 啤酒中溢出的CO2有利于啤酒芳香氣味的散發(fā),；

2.5 溶解在啤酒內(nèi)的CO2能抑制雜菌生長，增強(qiáng)啤酒的防腐能力,，延長啤酒的保存期,；

2.6 能降低啤酒的pH值，促進(jìn)酒花樹脂析出,，使啤酒苦味更加柔和,；

3．二氧化碳的質(zhì)量要求

3.1外購二氧化碳的質(zhì)量要求

目前，國內(nèi)啤酒行業(yè)使用的二氧化碳主要有天然二氧化碳,、發(fā)酵碳酸氣和化工廠廢氣碳酸氣等,。一般的二氧化碳?xì)庵卸己猩倭康碾s質(zhì)和異臭，必須經(jīng)過凈化（氧化,、堿洗,、水洗、脫臭和吸濕等）精制后,，才能用于生產(chǎn)。由于二氧化碳是啤酒的主要呈味物質(zhì),，它的質(zhì)量優(yōu)劣會(huì)直接影響成品酒的風(fēng)味和口感,，因此，啤酒廠對(duì)外購二氧化碳的質(zhì)量必須進(jìn)行嚴(yán)格控制和驗(yàn)收：

3.1.1 二氧化碳的純度容積比99.9%以上,，無色,、無味、含水量不大于0.1%，其水溶液呈微酸性;

3.1.2 二氧化碳的成分中,，氫氧化鉀不吸收物不大于1%,，不得含有其它氣體如CO、SO2,、SO3,、NH3和礦物油等雜質(zhì)；

3.1.3 在貯存及輸運(yùn)過程中必須保證CO2的質(zhì)量不會(huì)改變,，為此筆者建議,，在制造貯存和運(yùn)輸食品級(jí)液體CO2的貯罐及槽車內(nèi)筒時(shí)（采用雙層真空粉末絕熱技術(shù)工藝），最好使用不銹鋼材料,，對(duì)貯存和運(yùn)輸純度在99.9％（V／V）的食品級(jí)液體CO2,，用碳鋼材料來制造內(nèi)筒是不合適的，為了保證99.9％（V／V）以上純度的食品級(jí)液體質(zhì)量,，應(yīng)該采用不銹鋼材料制造內(nèi)筒的貯罐和槽車,，這是不能忽視的問題。CO2在啤酒的生產(chǎn)工藝中及提高其產(chǎn)品質(zhì)量能起到舉足輕重的作用,，在這方面,，啤酒企業(yè)一定要引起足夠的重視；

3.2 回收二氧化碳的質(zhì)量要求

由于二氧化碳也是啤酒發(fā)酵過程的副產(chǎn)物之一,，經(jīng)過回收,、凈化和提純處理后既得到綜合利用，減少了溫室氣體的排放,，保護(hù)了環(huán)境,，提升了啤酒的新鮮度，又可以降低成本,，可謂益處多多,。但啤酒發(fā)酵過程產(chǎn)生的大量二氧化碳?xì)怏w中夾帶高級(jí)醇、酒精,、DMS及二氧化硫等有異雜味的物質(zhì),，需要經(jīng)過物理處理后，除去異雜味物質(zhì)而得到口味純凈,、純度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的二氧化碳,。再經(jīng)提純后的二氧化碳?xì)怏w就可用于啤酒過濾填充和制備脫氧水填充，亦可用作排氧與背壓,。經(jīng)回收,、純化后的CO2純度要求達(dá)到99.99％（V／V）以上，否則將影響使用效果,。有了純度高,、質(zhì)量好的CO2,，則可生產(chǎn)高質(zhì)量、高品位的啤酒,，且在色,、香、味,、口感上會(huì)有極大的改觀,，易于被市場(chǎng)接受。

4. 二氧化碳的主要用途

在啤酒生產(chǎn)中除麥汁冷卻過程需要充氧外,，其他生產(chǎn)過程（包括釀造,、包裝過程）均需要隔絕氧氣，盡量減少氧的攝取,。所以,，就需要在釀造容器、灌裝機(jī)充有隔絕氧氣的惰性氣體,。二氧化碳則是構(gòu)成啤酒泡沫和殺口的骨架成分,，也是最好隔氧的惰性氣體。啤酒生產(chǎn)中CO2的用途主要有兩點(diǎn)：一是直接添加至酒體中,；二是用于啤酒的氣封隔氧,。具體應(yīng)用如下：

4.1對(duì)糊化鍋、糖化鍋,、煮沸鍋及沉淀槽等糖化系統(tǒng)進(jìn)行醪液的隔氧保護(hù)處理,，減少氧的攝入、提高麥汁的新鮮度,；

4.2用于制備低溶解氧含量的碳酸水,，在啤酒高濃稀釋工藝中使用；

4.3清酒過濾過程中對(duì)發(fā)酵罐,、清酒罐,、脫氧水罐和補(bǔ)土缸等容器進(jìn)行CO2背壓，防止氧的溶入,；

4.4為保證成品酒質(zhì)量依據(jù)高濃發(fā)酵液,、稀釋比例、發(fā)酵液CO2含量等技術(shù)參數(shù)對(duì)清酒進(jìn)行CO2在線補(bǔ)充,；

4.5對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行洗滌,，除去雙乙酰、硫化物,、醛等揮發(fā)性生青味物質(zhì),，加快啤酒成熟；

4.6灌裝過程中,，采用 CO2引酒,、頂水、二次抽真空和酒缸,、容器等背壓,，目的是氣封隔氧；

5.啤酒生產(chǎn)過程中CO2的控制措施

5.1 啤酒發(fā)酵過程中的控制措施

在啤酒發(fā)酵過程中,，酒液中二氧化碳的含量取決于所采取的工藝措施,，特別是發(fā)酵溫度和封罐壓力的選擇尤為重要。根據(jù)亨利定律,，發(fā)酵液CO2含量隨著貯酒壓力的升高而升高,，隨著貯酒溫度的降低而升高。貯酒壓力一般控制在0.05～0.07MPa,，溫度一般控制在0～-1.5℃之間,。若發(fā)酵液CO2含量高，可適當(dāng)降低貯酒壓力,，但不得低于0.04MPa,。若發(fā)現(xiàn)發(fā)酵液CO2含量偏低，則可通過外加方式,，以彌補(bǔ)CO2的不足,。具體控制措施：當(dāng)發(fā)酵液滿罐7—8天時(shí)在化驗(yàn)雙乙酰含量的同時(shí)檢測(cè)CO2含量，根據(jù)發(fā)酵液CO2含量調(diào)整發(fā)酵罐壓力：

5.1.1發(fā)酵液CO2含量小于0.45％,，說明酒液發(fā)酵異常,，應(yīng)采取必要的工藝措施調(diào)升罐壓；

5.1.2發(fā)酵液CO2含量0.45％～0.50％時(shí),，罐壓繼續(xù)升高,；

5.1.3發(fā)酵液CO2含量0.55％～0.60％時(shí)，罐壓不變,；

5.1.4發(fā)酵液CO2含量大于0.60％時(shí),，罐壓降至0.07MPa以下；

5.1.發(fā)酵液內(nèi)CO2達(dá)到飽和,，此時(shí)CO2含量可以通過以下公式計(jì)算：C02(％)=0.298+4p-0.008t(P為罐壓MPa,；t為貯酒溫度℃)；

5.2清酒過濾過程中的控制措施

貯酒期C02含量相對(duì)穩(wěn)定,，在正常濾酒過程中發(fā)酵液C02損失在0.0l％～0.02％之間,。因此，在濾酒前,，先檢測(cè)發(fā)酵液CO2含量再?zèng)Q定濾酒工藝。

5.2.1濾酒過程中會(huì)損失CO2,，因此,，發(fā)酵液CO2含量在0．55％～0．60％之間，可以正常過濾,。首先將清酒罐用CO2背壓至0.10MPa，酒液開始進(jìn)入清酒罐時(shí)C02損失很大,，但隨著酒液液位的不斷提高CO2損失會(huì)越來越少,，到濾酒結(jié)束時(shí)要保持清酒罐壓力不低于0．08MPa,；

5.2.2對(duì)于CO2含量偏低的發(fā)酵液，可以采取與CO2含量較高的發(fā)酵液勾兌混合,，以使混合后的清酒CO2含量達(dá)標(biāo),；

5.2.3對(duì)于采取高濃稀釋工藝的廠家，所制備的碳酸水二氧化碳含量應(yīng)接近或略高于發(fā)酵液的二氧化碳含量,，促使稀釋后的清酒CO2處于平衡狀態(tài),；

5.2.4合理安排生產(chǎn)時(shí)間，過濾后的清酒應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)灌裝結(jié)束,，以避免啤酒在清酒罐內(nèi)貯存時(shí)間過長,，因溫度變化而影響CO2含量；

5.3成品酒的控制措施

5.3.1 CO2是保證啤酒獨(dú)特口味和泡沫性能的關(guān)鍵,，而溫度和壓力則是影響啤酒中CO2溶解量的主要因素,。實(shí)踐表明，啤酒溫度越低,，灌裝背壓越高,，CO2越不容易溢出。因此,，為盡量減少啤酒中CO2的損失,，灌裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制啤酒溫度和背壓氣體的壓力

5.3.2灌裝速度對(duì)酒體CO2的損失也產(chǎn)生一定的影響。正常灌裝時(shí),，酒體中的CO2損失較少,，但當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，灌裝速度放慢,，造成CO2損失較大,，因此，為了確保成品酒C02含量,，必須保證設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率,；

5.3.3提高包裝瓶子的刷洗質(zhì)量，防止因瓶子刷洗不凈而造成成品酒CO2的損失,；

5.3.4合理控制啤酒殺菌的PU值,，既要保證啤酒的殺菌質(zhì)量,，又要保證酒體中的CO2不得過多逸失。

5.4各工藝階段CO2用量的控制

5.4.1貯酒結(jié)束時(shí),，酒液中含CO2量在0.55-0.60%之間,，依據(jù)國標(biāo)規(guī)定的成品啤酒CO2含量，在發(fā)酵液CO2含量很低及稀釋比例超過40%時(shí),，清酒中CO2添加量約為4.5kg/KL；

5.4.2清酒罐,、脫氧水罐,、緩沖罐背壓耗CO2量約為5.0 kg/ KL；

5.4.3 灌裝（含二次抽真空）時(shí)背壓耗CO2量約為7kg/ KL,；

5.4.4 硅藻土溶解和添加時(shí)需置換其中氧氣,，需用CO2量為0.8 kg/ KL；

5.4.5其它送酒管道,、過濾設(shè)備耗CO2量為0.3kg/ KL,；

5.4.6從啤酒過濾至包裝壓蓋約消耗CO2總量為18kg/KL；

結(jié)束語

    二氧化碳在啤酒工業(yè)的作用愈來愈倍受重視,，它不僅是啤酒的呈味物質(zhì),，決定著啤酒口味的優(yōu)劣，而且是啤酒的護(hù)衛(wèi)者,，對(duì)啤酒的新鮮度和保質(zhì)期起到至關(guān)重要的保護(hù)作用,。毋容置疑，二氧化碳質(zhì)量的好壞,、含量的高低和生產(chǎn)過程控制措施是否得當(dāng)都將直接影響著啤酒的內(nèi)在質(zhì)量,。因此，作為啤酒釀造工作者對(duì)于二氧化碳的工藝控制應(yīng)當(dāng)引起我們的足夠重視,。