中国典型啤酒企业的物质代谢研究

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1、中国典型啤酒企业的物质代谢研究摘要选取代表中国平均生产水平的典型啤酒企业为研究对象，利用物质流方法分析了啤酒生产糖化、发酵、罐装各工艺段物质代谢情况，发现流失资源的物质流向，旨在为清洁生产提供理论支持。关键词啤酒企业；生产工艺；物质流；物质代谢在食品工业小，酿酒工业被认为是资源消耗大、产生大量有机物质、污染严重的工业。目前，我国的酿酒工业屮以啤酒产量最大，自2004年以来一直居于世界第一，但是与此同时，我国啤酒行业乂面临着许多现实问题。首先是大部分啤酒企业生产规模较小，我国啤洒企业分布较广，几乎每3个县就有1家，但年产量10力-吨以下的占绝大多数（88.5%）

2、,且这些企业的耗粮、耗水、耗电、耗煤等各项指标与国际先进水平存在很大差距；其次，大部分啤酒企业生产技术及管理水平落后，设备陈旧，资源、能源消耗量大，废弃物排放量高，环境污染问题严重。因此，为实现啤酒行业的可持续发展，木研究选取能代表全国平均水平的年产量10万吨以下的典型啤酒企业为研究对象，针对实际生产过程中糖化、发酵、罐装各工艺段进行物料投入产出研究，对推进啤酒企业走“低耗，高产，少排放"的清洁生产之路具有重要的现实意义。1研究范围、数据采集与研究方法1」研究范围啤酒是以水、麦芽为主要原料，大米或者淀粉为辅料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工艺制成的富

3、含营养物质和二氧化碳的酿造酒。本研究所选企业未经过制麦芽阶段，麦芽为企业外购。木研究系统边界范围包括啤酒生产所涉及的全部一直接过程，所有关于运输、销售和使用阶段均暂不考虑。啤酒生产消耗的资源和能源包括：①麦芽、大米、水、酒花、辅料等原料；②能源消耗主要是煤和电，一般水泥生产企业的能源均从生产系统外部购进。啤酒生产工艺过程一般可以分为3个工艺阶段，即糖化阶段、发酵阶段以及罐装阶段，研究这3个工艺段物质的投入产出，即分析输入、转化和输出特征，对分析啤酒企业资源浪费及环境污染根源具有重耍意义。1.2数据采集木研究的基础数据主要來口所选企业的牛产统计报表及环境监测数据

4、。数据覆盖范围包括啤酒生产消耗的各种原料（如麦芽、大米、水、酒花等）及生产代谢过程产生的各种废弃物质。1.3研究方法物质流分析（MFA）是以工业代谢理论为基础，根据质量守恒原理，定量分析系统物质输入、输出与存量的方法，研究包括3个层次——国家与区域经济系统层次、部门层次及产品层次。其基本思想：人类活动所产生的环境影响，很大程度上由进入经济系统和排入环境的物质的质量与数量决定。木文根据物料守恒原理分析了啤酒生产3个工艺段物料输入、转化与输出过程，定性定量描述了各物质的流向，从而找到造成资源流失浪费的关键过程，对改进生产工艺提出相应的方案。2结果与分析本部分仅研究

5、啤酒生产糖化、发酵、罐装各工艺段的物料投入产出，煤作为能源物质主要提供蒸汽，其投入及废弃物的排放作为单独的系统不考虑在本系统之内。2」糖化工艺段物料投入产出糖化阶段即制麦芽汁的过程，就是将麦芽中可溶性物质浸出，同时在大麦芽分泌的各种酶作用下，将不溶物分解为可溶性物质，最后形成一定浓度麦芽汁（见图Do由图1可知，糖化阶段投入物质为80230t,经过转化，输出中间产品冷麦芽汁42401（,仅占52.8%,其余大部分物质流失掉。流失的物质分两部分：一部分为废弃物，主要是糖化过程中产生的麦糟1504t、热凝固物沉淀455t、废水1170（、水蒸气5088t；另一部分为

6、管道老化、设备陈旧而渗漏损失掉的水15709（,以及糖化工艺不可避免的冷却损失和原料损失。经过计算，我们得出：此工艺段原料转化率偏低，物质流失量大，人概47.2%的物质流失掉，对于第一部分流失的废弃物，通过改进工艺、提高原料利用率、推进再回收再利用技术，可以减少麦糟、废水、热凝同物等废弃物的产生量，实现对废弃物的综合利用，从而减少环境排放量；而另一部分损耗渗漏水主要由于管道老旧渗漏造成，不易冋收，属于物质代谢的隐流（即不进入生产系统而流失掉），往往被企业忽视，日积月累,造成不必要资源的极人浪费，这部分应该作为企业节能减排、提高资源利用效率的突破点。2.2发酵工

7、艺段物料投入产出发酵阶段是麦汁中的可发酵物质在酵母分泌的酒化酶系作用卜・，转化为酒糟的过程（见图2）。由图2可知，发酵工艺段输入总物质为78441t,经过转化，产生屮间产品发酵液40756t,仅占51.9%；其余37686t物质损失掉，一部分是废弃物，主要包括废酵母泥896（,二氧化碳1560t,废硅藻土80t和废水25531t等，经过再回收再利用，大部分废弃物可以在农业、制药等行业循环利用，但是该企业回收技术水平落后，大部分废弄物均直接排放掉，其中废水中含有的大量有机物质会造成环境的富营养化。另一部分损失量屮，发酵损失量1780t,不可避免，但通过提高酿造工

8、艺口J以减少损失，除此之外仍为管道老化