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饮料生产中的脱气:为什么溶解气体对工艺的影响常常被低估
为什么脱气是重要的工艺因素
在饮料生产中,溶解气体往往只有在引发工艺问题时才受到关注。实际上,它们在更早的阶段就已经影响许多工艺步骤,例如水处理、混合、碳酸化、脱醇或灌装前准备。
因此,脱气并不是一个孤立的辅助过程。它是产品准备的一部分,并且可能决定后续工艺步骤是否能够稳定且可重复地运行。
根据不同应用,目标也会有所不同:降低氧气含量、调整 CO₂ 含量,或为后续步骤准备合适的产品和工艺条件。
溶解气体带来的典型挑战
如果溶解气体没有受到有针对性的控制,可能会产生不同的工艺问题。典型挑战包括:
- 产品水或工艺水中的氧气
- 后续工艺步骤前 CO₂ 含量不匹配
- 混合或碳酸化前条件波动
- 敏感饮料中的产品输送不稳定
- 脱气、混合和灌装之间产生不希望的相互影响
- 缺少 O₂ 或 CO₂ 测量,或仅进行点式测量
- 将脱气作为单独措施,而未集成到工艺控制中
这些因素表明,脱气不仅是一个技术前置步骤,而是受控整体工艺的一部分。
技术背景
在水脱气过程中,溶解氧从水中被去除。为此可以使用不同的技术方法,例如膜脱气或塔式脱气。
在膜式水脱气中,水沿中空纤维外侧流动。中空纤维内部有 CO₂ 或 N₂ 等吹扫气体逆流通过。O₂ 分压差推动氧气从水中析出。中空纤维允许气体通过,但不允许水通过。
在塔式脱气中,水通过填料塔,并与吹扫气体逆流接触。这里同样由分压差驱动氧气降低。根据具体设计,脱气可以在冷态或热态下进行。
除了水脱气之外,也存在产品脱碳酸和脱气工艺。这些工艺可以降低 CO₂ 含量。在相应系统中,产品沿中空纤维膜流动,而 CO₂ 逆流通过。如果产品中的 CO₂ 分压高于中空纤维内的分压,则产品中的 CO₂ 含量会降低。
为什么脱气不应被孤立看待
单独的脱气步骤并不能自动稳定整个工艺。关键在于它如何被集成到整体工艺中。
在软饮料生产中,脱气水可以作为后续步骤的基础,在添加糖浆或浓缩液、冷却产品并随后加入 CO₂ 之前发挥作用。
在 High Gravity Blending 中,脱气水同样具有重要作用。在该过程中,高浓度啤酒与脱气水混合,以达到最终产品所需的原麦汁浓度或酒精含量。CarboBlender 还可以向产品中额外加入 CO₂。
在脱醇过程中,脱气水也可以成为产品处理的一部分,例如当脱醇产品与母啤、麦汁或脱气水混合时。
这些例子说明,脱气通常与其他工艺步骤相连。因此,它必须与产品目标、设备结构、测量方案和自动化相匹配。
在线测量的作用
只有当相关工艺参数可见时,脱气才能被可靠控制。其中尤其包括 O₂ 和 CO₂。
在线测量可以帮助连续监测工艺,并及早发现偏差。这样不仅可以检查是否达到某个数值,还可以判断脱气在运行中的工艺过程中是否稳定工作。
特别重要的是与工艺控制的集成。单独的测量值最初只是信息。只有当它与自动化、配方控制和工艺逻辑连接起来时,才能主动为工艺稳定性做出贡献。
可能的技术解决方案
根据产品、设备结构和工艺目标,可以采用不同措施:
- 分析工艺中现有的气体含量
- 定义合适的脱气点
- 将水脱气作为混合、软饮料或啤酒工艺的准备步骤
- 根据应用选择膜脱气或塔式脱气
- 对 CO₂ 含量过高的产品进行脱碳酸处理
- 使用 O₂ 或 CO₂ 在线测量进行工艺控制
- 协调脱气、混合、碳酸化和灌装
- 将测量值集成到自动化和工艺控制中
- 检查现有工艺步骤与溶解气体之间的相互影响
合适的解决方案始终取决于产品、工艺目标、现有设备以及可用的测量和控制选项。
结论:脱气是工艺准备
溶解气体影响的不只是单个实验室或测量值。它们会影响产品准备、混合、碳酸化、脱醇和灌装。
如果只把脱气看作孤立步骤,就会忽视它在整体工艺中的作用。关键是将脱气、在线测量和工艺控制作为一个整体来考虑。
这样,脱气就成为稳定饮料生产中受控的一部分。
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