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(zhǎng)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(guò)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(wú)味，啤酒就會(huì)失去應(yīng)有的特色；當(dāng)二氧化碳含量過(guò)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(wú)色、無(wú)味、無(wú)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(jiàn)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(xiàn)近似一條直線(xiàn)，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(zhǎng)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(chǎng)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(kāi)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(zhǎng)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(zhǎng)，增強(qiáng)啤酒的防腐能力，延長(zhǎng)啤酒的保存期；

2.6 能降低啤酒的pH值，促進(jìn)酒花樹(shù)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(gòu)二氧化碳的質(zhì)量要求

目前，國(guó)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(chǎng)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(guò)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?jī)?yōu)劣會(huì)直接影響成品酒的風(fēng)味和口感，因此，啤酒廠(chǎng)對(duì)外購(gòu)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(wú)色、無(wú)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(guò)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(chē)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(lái)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(chē)，這是不能忽視的問(wèn)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(guò)程的副產(chǎn)物之一，經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guān)，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(guò)程需要充氧外，其他生產(chǎn)過(guò)程（包括釀造、包裝過(guò)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(guò)濾過(guò)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(xiàn)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(guò)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(guò)程中CO2的控制措施

5.1 啤酒發(fā)酵過(guò)程中的控制措施

在啤酒發(fā)酵過(guò)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(guò)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(mǎn)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(shuō)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(guò)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(guò)濾過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾。首先將清酒罐用CO2背壓至0.10MPa，酒液開(kāi)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(lái)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(chǎng)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(guò)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(guò)長(zhǎng)，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(guò)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(guó)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(guò)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(guò)濾設(shè)備耗CO2量為0.3kg/ KL；

5.4.6從啤酒過(guò)濾至包裝壓蓋約消耗CO2總量為18kg/KL；

結(jié)束語(yǔ)

    二氧化碳在啤酒工業(yè)的作用愈來(lái)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(guò)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。