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解決方案與產品應用

用于啤酒釀造工業溶解氧的光檢測技術

更新時間：2022-01-09 17:10:20

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應用介紹

以下是引用片段：

在飲料工業中，口感和穩定性要達到要求的質量已經成為老生常談。氧是關鍵性的參數之一，它會造成口感和穩定性的急劇下降。啤酒釀造商在啤酒和飲料的生產過程中總是不斷控制和測量氣體含量，以防止哪怕是極其微量的氧攝入，從而使得啤酒和飲料生產中的溶解氧（DO）濃度保持在極低水平，而且在整個儲藏期中都能具有一致的質量和極高的風味穩定性。

傳統的 DO 測量方法費時且不夠準確，但是，如果借助于獨特的新型光檢測技術，即使在極低的氧濃度下同樣能保證非常準確，而且測量結果穩定，具有較短的響應時間。

傳統方法

飲料工業中傳統的 DO 檢測采用電化學分析系統，是使用一種克拉克式或類似的傳感器。電化學氧檢測原理是通過測量氧化還原反應產生的電流來反映溶解氧的量。通常這種檢測方法比較費時，因此響應時間較長，且需要大量的維護和校準工作。而且，測量過程會消耗一定的氧，在產品不流動的情況下會引起 DO 值顯著下降。

新式光檢測技術

zui近，Haffmans 公司開發了一種技術上創新、可應用于飲料工業、針對溶解氧的光檢測技術。并將該技術與已廣泛采用的基于亨利定律的 CO2 檢測技術組合應用于 CO2/O2 一體化檢測儀中。

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O2 傳感器是基于分子氧的動態熒光促滅效應，通過光的檢測來確定液體中的 O2 含量的。在這個過程中，通過一個光源照射氧敏傳感器表層，引起該特殊層的分子達到溢出能級。一旦分子能量降低就會發出光來。O2 分子的存在會加快上述過程中高能分子返回正常能級的速率，這樣在此過程中就會發出光來。能量衰減度與 O2 含量有關。

根據以相移方式測量到的光照和發光之間的時間差以及產品的溫度，就可以確定 O2 含量。這種 DO 光檢測技術不受壓力、飲料顏色及流動性、光源老化等因素的影響。為了符合行業的要求，必須符合以下三個檢驗技術參數：

極低氧濃度下的高精度。釀酒廠有能力控制氧含量，以保證產成品中 DO 含量可忽略不計。尤其是在極低氧含量極低的情況下，采用傳統 O2 測量方法非常不準確，需采取特殊措施才能避免由于使用相對于一種電導液具有不同標準電位的電極材料產生的零電流以及極化電壓對檢測結果的影響。

O2 光檢測技術在檢測低氧含量時亦具有很高的精度。檢測范圍從 0～2000ppb，精度為 ±1 ppb + 測量值的 2%。

快速響應。使用傳統 O2 測量技術至少需要 3 分鐘才能達到穩定的 O2 含量讀數，光檢測響應幾乎要快 3 倍。這樣，釀酒廠不僅可以降低勞動力成本，而且可減少產品損失。DO 光測量技術平均響應時間為 T90<10s，T99.9<60s。

對于便攜式（ 型號C-DGM）和在線式（C-AGM）CO2/O2 分析儀，DO 含量的檢測是在CO2 檢測過程中同時進行的。

對于便攜式儀表檢測，以建議的啤酒流量 10L/h 為例， 只需 1 分鐘就可顯示與末了數據相差小于 0.1% 的 O2 值。

對于在線式儀表檢測，在建議的min啤酒流速 0.5m/s 下，只需1分鐘內就可顯示與末了數據相差小于1 % 的 O2 值。

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長期穩定性。作為典型，傳統 DO 測量裝置每隔 3 個月就需要校準。

而O2 光檢測技術的校準周期是 100 萬次測量。max偏差小于 5 ppb，在較高的 DO 濃度也未觀察到信號變化。對于便攜式儀表，假定每天進行 100 次測量，100 萬次測量意味著 5 年，即 5 年內不需要校準。對于在線式儀表，假定每天測量12h，每分鐘進行 2 次測量，則 2 年內不需要校準。O2 傳感器既可采用有授權證書的新傳感器替代或進行校準。在成功校準后，測量計數器歸零，以備進行下一輪 100 萬次測量。

由于 DO 測量是釀造工業重要的測量技術之一，因此它對于質量保證體系比如 ISO 來講，用于常規檢查至關重要。而且，零點和高溶解 O2 值很容易檢查出來，進行校準時也不用拆除傳感器，這使得維護工作大大減少。

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準確、穩定、迅速的不二選擇

新式 O2 光檢測技術為啤酒釀造工業提供了可靠的 DO 檢測手段，這使得用戶可以在生產中提高產品質量和風味穩定性。

這種檢測技術不僅更準確，而且由于具有較短的響應時間，比傳統的 DO 檢測效率更高。鑒于 DO 光檢測裝置只需很少的維護和校準工作，這種新的檢測方法將更加具有吸引力。

Frank Verkoelen：荷蘭Venlo，哈夫曼公司，質量控制裝置高級產品經理 (end)