Kohlendioxid wird in vielen Industriezweigen verwendet, insbesondere in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zur Herstellung kohlensäurehaltiger Getränke. Kohlendioxid entsteht üblicherweise als Nebenprodukt bei der Ammoniaksynthese. Eine weitere wichtige Quelle von Kohlendioxid ist der Gärungsprozess in Brauereien. In diesen Industriezweigen stehen die Kunden vor der Herausforderung möglicher Verunreinigungen aufgrund der unterschiedlichen Ausgangsstoffe zur Herstellung von reinem Kohlendioxid.
Bei der Herstellung von Getränken können durch die Zugabe externer Geruchskomponenten und/oder durch eine Veränderung der Aromenbalance sogenannte Fehlgerüche entstehen, die durch geschmackliche Beeinträchtigung die Qualität des Produktes mindern.
Im Falle von Bier ist das Brauen ein komplexer Fermentationsprozess. Es unterscheidet sich von anderen industriellen Fermentationsprozessen, da Geschmack, Farbe, Aroma, Klarheit und Schaum mit dem fertigen Produkt verbunden sind. Fehlaromen können während des normalen Fermentationsprozesses entstehen, aber auch von Verunreinigungen in der injizierten Kohlensäure stammen. Der Vertreter der problematischen Fehlaromen ist Schwefelwasserstoff (H2S), die während des Fermentationsprozesses entstehen. Um die Entstehung im Herstellungsprozess zu minimieren, wird die Auswahl der Gärbedingungen und Hefestämme kontrolliert. Tabelle 1 zeigt den Standard für Kohlendioxid in Getränkequalität (erstellt unter Bezugnahme auf Dokumente des Europäischen Industriegaseverbands (EIGA). Die erforderliche Reinheit des Kohlendioxids beträgt 99,9 %, die Gesamtschwefelverunreinigungen betragen maximal 0,1 ppm.
Die allgemein verwendete Methode zur Analyse von Off-Flavor-Spezies ist die manuelle Probenahme für die Gasanalyse durch Chromatographie im Labor. Es besteht Bedarf an einer Online-Überwachung von Sulfid-Off-Flavors, um Verunreinigungen schneller zu erkennen und die Qualitätskontrolle der Endprodukte zu verbessern.
Tabelle 1: Standard für CO₂-Reinheitsgrenzwerte für Getränke (Erstellt unter Bezugnahme auf EIGA-Dokumente)
Kohlendioxid (später CO2) für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird auf zwei verschiedene Arten hergestellt. Für kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke wie Koks wird es als Nebenprodukt des Ammoniaksyntheseprozesses in petrochemischen Anlagen hergestellt. Dann wird CO2in der Kläranlage des Gasherstellers gereinigt und schließlich an die Getränkehersteller verkauft.
Abbildung 1: Produktionsprozess von Kohlendioxid als Nebenprodukt petrochemischer Anlagen
Für Brauereien entsteht Kohlendioxid als Nebenprodukt während des Hefefermentationsprozesses. Brauereien verhindern, dass CO2in die Atmosphäre gelangt, indem sie das Gas für ihre Produkte nutzen.
Abbildung 2: Produktionsprozess von Kohlendioxid als Nebenprodukt der Gärung in Brauereien
Schwefel oder Schwefelwasserstoff ist ein Gas, das einen charakteristischen üblen Geruch von faulen Eiern hat, der zu schlechtem Geruch und schlechtem Geschmack von Getränken führen kann. CO2, das aus dem Fermentationsprozess in der Brauerei oder aus dem Ammoniaksyntheseprozess in einer petrochemischen Anlage hergestellt wird, enthält eine geringe Menge an Schwefelwasserstoff.
Zum Beispiel haben Brauereien (Bierhersteller) einen Fermentationsprozess in ihrer Produktionslinie, bei dem Bier aus Malz, Hopfen, Wasser und Hefe hergestellt wird. Die Hefe sorgt für eine Gärung, bei der Zucker (Dextrose) in Abwesenheit von Sauerstoff in Ethanol und CO2zerfällt.
C6H12O6(Dextrose) → 2C2H5OH (Ethanol) + 2CO2(Kohlendioxid)
Im Gärprozess verbraucht die Hefe Zucker und scheidet eine große Menge CO2ausdie "zurückgewonnen" und für Bier verwendet werden können. Leider entstehen während des Fermentationsprozesses auch giftige, geruchsintensive Sulfide, die in die Rohrleitungen aufschäumen und das zurückgewonnene CO2verunreinigen können. Um das zurückgewonnene CO2Nebenprodukt weiter zu verwenden, aber die Kontamination von Flaschenbier mit übelriechenden Giftstoffen zu vermeiden, wird das zurückgewonnene Gas einem Desodorierungsprozess unterzogen in Abbildung 3 unten. Ein Sulfiddurchbruch kann jedoch auftreten, wenn das CO2Gas nicht genügend Zeit im Wäscher verbracht hat. Die Mitarbeiter werden manchmal damit beauftragt, das zurückgewonnene CO2Material zu testen, aber dies ist eine ungesunde Praxis und sehr diskret, um eine Produktkontamination wachsam zu verhindern.
Eine weitere Praxis ist die Chargenmessung mit Gaschromatographie, die im Labor durchgeführt wird, aber niemals Echtzeitdaten liefert, so dass es sehr schwierig sein kann, das Kontaminationsproblem herauszufinden schnell. Schließlich ist die Chargenmessung sehr teuer und kontaminiertes CO2, das die Reinheitsstandards überschreitet, wird einfach billig verkauft oder entsorgt.
Die kontinuierliche Überwachung ist eine sehr kosteneffiziente Lösung, da sie den Einsatz von kontaminiertem CO2sofort verhindern kannbei der Abfüllung von Bier sowie bei der Rückmeldung an Prozessleittechniker über die Verarbeitungszeit der Schwefelentfernung. HORIBA können Sulfidanalysatoren in CO2-Grundgas als kontinuierliche Überwachungslösung anbieten, um eine Sulfidkontamination in Brauereiprodukten zu verhindern.
Abbildung 3: Der Prozess der CO₂-Rückgewinnung in der Brauerei
Gase, die mit Sulfid-Fehlaromen verbunden sind, können mit hoher Empfindlichkeit als Schwefelwasserstoff gemessen werden
Hochempfindliche Messung von Sulfid-Fehlaromen nach Oxidation im Analysator (0-10 ppb).
*Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie Sulfid-Fehlaromen messen möchten.
Für eine effiziente Kalibrierung können vorab Wartungspläne vor Ort zu jedem gewünschten Datum und Zeitpunkt erstellt werden.
Zur Messung können mehrere Probenahmestellen umgeschaltet werden.
[Hohe Empfindlichkeit] Sulfid-Off-Flavor-Monitor APSA-370 mit Spezialkonverter CU-1
Tabelle 2: Spezifikationen von APSA-370+Special CU-1
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Kohlendioxid-Gasanalysator (CO2) für Getränke VA-5001R
Mehrkomponenten-Gasanalysator
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