CO2 생산에서의 황화물 이취 감지

CO₂생산 시 황화물 이취의 지속적인 모니터링 측정- for 음료/양조장-

이산화탄소는 여러 산업, 특히 식품 및 음료 산업에서 탄산 음료를 생산하는 데 사용됩니다. 이산화탄소는 일반적으로 암모니아 합성의 부산물로 얻어집니다. 이산화탄소의 다른 중요한 공급원으로는 양조장의 발효 과정이 있습니다. 이러한 산업에서 고객은 순수한 이산화탄소를 생산하는 데 사용되는 다양한 공급원으로 인해 발생할 수 있는 오염 물질에 대한 문제에 직면합니다.

음료 제조 공정에서 외부 냄새 성분을 첨가하거나 풍미의 균형이 무너지면 "이취(오프 플레이버, Off-Flavors)"라고 하는 냄새가 발생할 수 있으며, 이로 인해 맛을 손상시켜 제품 품질을 저하시킬 수 있습니다.

맥주의 양조는 복잡한 발효 과정을 거칩니다. 맛, 색상, 향, 투명도, 거품이 완제품과 연관되기 때문에 다른 산업 발효 과정과 다릅니다. 이취는 정상적인 발효 과정에서 발생할 수 있지만 주입된 이산화탄소의 불순물에서 비롯될 수도 있습니다. 문제가 되는 이취의 대표적인 예는 발효 과정에서 생성되는 황화수소(H₂S)입니다. 제조 과정에서 생성을 최소화하기 위해 발효 조건과 효모 균주를 선택합니다. 아래 표1은 음료 등급 이산화탄소에 대한 표준을 나타냅니다(European Industrial Gases Association(EIGA) 문서를 참조하여 작성). 필요한 이산화탄소 순도는 99.9%이고 총 유황 불순물은 최대 0.1ppm입니다.

일반적으로 사용되는 이취 종류 분석 방법은 실험실에서 크로마토그래피를 통한 가스 분석을 위한 수동 샘플링입니다. 오염을 더 빨리 감지하고 최종 제품의 품질 관리를 개선하기 위해 악취의 온라인 모니터링이 필요합니다.

이산화탄소의 황화물 이취를 측정하는 이유

유황 또는 황화수소는 썩은 달걀 냄새 같은 특유의 냄새가 나는 가스로, 음료의 안 좋은 냄새와 좋지 않은 맛으로 이어질 수 있습니다. 양조장의 발효 공정이나 석유화학 공장의 암모니아 합성 공정에서 생성되는 CO₂에는 소량의 황화수소가 포함되어 있습니다.

예를 들어, 양조장(맥주 제조업체)은 생산 라인에 발효 공정을 두고 있으며, 맥주는 맥아, 홉, 물, 효모로 제조됩니다. 효모는 발효를 생성하는데, 여기서 당(덱스트로스)은 산소가 없는 상태에서 에탄올과 CO₂로 분해됩니다.

C₆H₁₂O₆(덱스트로스) → 2C₂H₅OH (에탄올) + 2CO₂(이산화탄소)

발효 과정에서 효모는 설탕을 소모하고 많은 양의 CO₂배출하는데, 이 CO₂는 '회수'되어 맥주에 사용할 수 있습니다. 안타깝게도 발효 과정에서 독성이 강하고 악취가 나는 황화물도 생성되어 파이프로 거품을 일으켜 재생된 CO₂오염시킬 수 있습니다. 회수된 CO₂부산물을 계속 사용하면서도 병입된 맥주가 악취가 나는 독소로 오염되는 것을 방지하기 위해, 회수된 가스는 아래 그림 3에 나와 있는 탈취 공정을 거칩니다. 그러나 CO₂가스가 스크러버에서 충분한 시간을 보내지 않으면 황화물 누출이 발생할 수 있습니다. 직원들은 때때로 회수된 CO₂의 냄새 테스트를 맡는 업무를 맡지만, 이는 건강에 해로운 관행이며 제품 오염을 면밀히 방지하기 위해 매우 신중하게 처리해야 합니다.

또 다른 방법은 실험실에서 수행되는 가스 크로마토그래피를 사용한 일괄 측정이지만, 실시간 데이터를 제공하지 않으므로 오염 문제를 신속하게 찾아내는 것이 매우 어려울 수 있습니다. 또한, 일괄 측정은 비용이 높고 순도 기준을 초과하는 오염된 CO₂는 그저 저렴하게 판매되거나 버려지게 됩니다.

지속적인 모니터링 측정 진행 시, 병입 맥주에서 오염된 CO₂의 사용을 즉시 방지할 수 있고, 유황 제거 처리 시간에 대한 피드백을 공정 제어 엔지니어에게 제공할 수 있으므로 비용이 매우 효율적인 솔루션입니다. HORIBA는 양조장 제품의 황화물 오염을 방지하기 위한 연속 모니터링 측정 솔루션으로 CO₂기반 가스의 황화물 분석기를 솔루션으로 제안합니다.