二氧化碳生產中的硫化物異味檢測 - 用於飲料/啤酒廠

二氧化碳用於多種行業，特別是在食品和飲料行業生產碳酸飲料。二氧化碳通常作為氨合成的副產品而獲得。二氧化碳的其他重要來源包括啤酒廠的發酵過程。在這些產業中，由於用於生產純二氧化碳的原料來源不同，客戶面臨可能有污染物的挑戰。

在飲料製造過程中，外部氣味成分的添加和/或風味平衡的變化會產生稱為「異味」的氣味，這種氣味會損害產品的味道，從而降低產品的品質。

就啤酒而言，釀造是一個複雜的發酵過程。它與其他工業發酵過程不同，因為風味、顏色、香氣、澄清度、泡沫與成品有關。正常發酵過程中可能會產生異味，但也可能源自於注射的二氧化碳中的雜質。有問題的異味的代表是發酵過程中產生的硫化氫（H2S）。為了最大限度地減少其在製造過程中的產生，發酵條件和酵母菌株的選擇受到控制。下表1列出了飲料級二氧化碳的標準（參考歐洲工業氣體協會（EIGA）文件製定）。所需的二氧化碳純度為99.9%，總硫雜質最大為0.1 ppm。

異味物質分析常用的方法是在實驗室中以色譜法進行氣體分析的手動取樣。需要在線監測硫化物異味，以便更快地檢測污染並改善最終產品的品質控制。

Table 1: Standard of CO₂ purity limits for beverage (Prepared with reference to EIGA documents)

二氧化碳生產過程概述

食品和飲料行業的二氧化碳（CO2）以兩種不同的方式產生。對於可樂等碳酸軟性飲料，它是石化廠氨合成過程中的副產品。然後，CO2在氣體製造商的淨化裝置中進行淨化，最後出售給飲料製造商。

Figure 1: Production process of carbon dioxide as by-product from petrochemical plants

對啤酒廠來說，二氧化碳是酵母發酵過程中的副產品。啤酒廠透過將二氧化碳用於其產品來防止二氧化碳進入大氣。

Figure 2: Production process of carbon dioxide as by-product from fermentation in breweries

測量二氧化碳中硫化物異味的原因

硫磺或硫化氫是一種具有臭雞蛋特有臭味的氣體，會導致飲料產生難聞的氣味和難聞的味道。啤酒廠發酵過程或石化廠氨合成過程產生的CO2含有少量硫化氫。

例如，啤酒廠（啤酒製造商）的生產線中有發酵過程，啤酒是由麥芽、啤酒花、水和酵母製成的。酵母產生發酵，糖（葡萄糖）在沒有氧氣的情況下分解成乙醇和二氧化碳。

C6H12O6（葡萄糖）→ 2C2H5OH（乙醇）+ 2CO2（二氧化碳）

在發酵過程中，酵母消耗糖並排出大量二氧化碳，這些二氧化碳可以「回收」並用於啤酒。不幸的是，在發酵過程中，它還會產生有毒、有氣味的硫化物，這些硫化物會起泡進入管道並污染回收的二氧化碳。為了繼續使用回收的二氧化碳副產品，同時避免瓶裝啤酒受到惡臭毒素的污染，回收氣體經過脫臭過程，如下圖 3 所示。然而，如果二氧化碳氣體沒有在洗滌器中停留足夠的時間，可能會發生硫化物突破。有時，員工的任務是對回收的二氧化碳進行嗅探測試，但這是一種不健康的做法，並且非常謹慎，以警惕防止產品污染。

另一種做法是在實驗室中使用氣相色譜進行批量測量，但它永遠無法提供即時數據，因此很難快速找出污染問題。最後，批量測量非常昂貴，超過純度標準的受污染二氧化碳只是廉價出售或傾倒。

連續監測是一種非常經濟高效的解決方案，因為它可以立即防止在啤酒裝瓶中使用受污染的二氧化碳，並向製程控制工程師提供脫硫處理時間的回饋。 HORIBA 可以提供 CO2 基氣中的硫化物分析儀作為連續監測解決方案，以防止啤酒產品中的硫化物污染。