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。

當二氧化碳含量不足時，啤酒中的發(fā)泡性就會降低，碳酸氣給人的刺激太輕微，口感平淡無味，啤酒就會失去應(yīng)有的特色；當二氧化碳含量過高時，殺口力太強也會沖淡啤酒應(yīng)有的獨特風(fēng)味如香味、苦味等，同時還會造成啤酒泡沫多、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，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個物理大氣壓下，溫度在15.5℃時，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，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，測得啤酒的壓力為98kPa，按亨利定律S＝HPi，從上表中可查出在標準大氣壓和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。在一個大氣壓下，溫度20℃時二氧化碳、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。對于采用啤酒高濃稀釋工藝的廠家一定要注意上述兩個因素的重要影響，應(yīng)采取措施對氧含量加以控制。

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)，并賦予啤酒較強的殺口性，具有開胃、通氣、清涼、消暑的作用；

2.2 有利于促進啤酒泡沫的形成，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。一般的二氧化碳氣中都含有少量的雜質(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)劣會直接影響成品酒的風(fēng)味和口感，因此，啤酒廠對外購二氧化碳的質(zhì)量必須進行嚴格控制和驗收：

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 在貯存及輸運過程中必須保證CO2的質(zhì)量不會改變，為此筆者建議，在制造貯存和運輸食品級液體CO2的貯罐及槽車內(nèi)筒時（采用雙層真空粉末絕熱技術(shù)工藝），最好使用不銹鋼材料，對貯存和運輸純度在99.9％（V／V）的食品級液體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)生的大量二氧化碳氣體中夾帶高級醇、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、純度達到標準要求的二氧化碳。再經(jīng)提純后的二氧化碳氣體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、口感上會有極大的改觀，易于被市場接受。

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：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對糊化鍋、糖化鍋、煮沸鍋及沉淀槽等糖化系統(tǒng)進行醪液的隔氧保護處理，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清酒過濾過程中對發(fā)酵罐、清酒罐、脫氧水罐和補土缸等容器進行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)對清酒進行CO2在線補充；

4.5對發(fā)酵液進行洗滌，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CO2的不足。具體控制措施：當發(fā)酵液滿罐7—8天時在化驗雙乙酰含量的同時檢測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，罐壓繼續(xù)升高；

5.1.3發(fā)酵液CO2含量0.55％～0.60％時，罐壓不變；

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

5.1.發(fā)酵液內(nèi)CO2達到飽和，此時CO2含量可以通過以下公式計算：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，先檢測發(fā)酵液CO2含量再決定濾酒工藝。

5.2.1濾酒過程中會損失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，酒液開始進入清酒罐時C02損失很大，但隨著酒液液位的不斷提高CO2損失會越來越少，到濾酒結(jié)束時要保持清酒罐壓力不低于0．08MPa；

5.2.2對于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含量達標；

5.2.3對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)時間，過濾后的清酒應(yīng)在24小時內(nèi)灌裝結(jié)束，以避免啤酒在清酒罐內(nèi)貯存時間過長，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，灌裝時應(yīng)嚴格控制啤酒溫度和背壓氣體的壓力

5.3.2灌裝速度對酒體CO2的損失也產(chǎn)生一定的影響。正常灌裝時，酒體中的CO2損失較少，但當設(shè)備出現(xiàn)故障時，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，酒液中含CO2量在0.55-0.60%之間，依據(jù)國標規(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，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）時背壓耗CO2量約為7kg/ KL；

5.4.4 硅藻土溶解和添加時需置換其中氧氣，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，而且是啤酒的護衛(wèi)者，對啤酒的新鮮度和保質(zhì)期起到至關(guān)重要的保護作用。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于二氧化碳的工藝控制應(yīng)當引起我們的足夠重視。