酸性、中性還是鹼性

啤酒釀造過程中持久的和穩定的酸鹼度PH值檢測——在啤酒釀造過程中要使用一些天然原材料，其中一個最重要的參數就是酸鹼度PH值。

Patrick giesbert先生

Pfaudler有限責任公司

檢測技術產品技術員。

天然原料生產啤酒的過程中，那些天然原材料的性質和質量則是隨著季節的變化而有所不同的。為了保證在使用這些品種不斷變化的天然原材料時保持啤酒的質量和口感不變，就必須保證啤酒釀造過程中的一個個過程參數不因天然原材料品種的變化而變化。其中的一個重要參數就是酸鹼度PH值：在啤酒釀造的不同階段對保證啤酒質量的穩定有著關鍵作用和影響的一個數。

儘管有CIP原位清潔，但在線檢測點仍然能夠可靠地提供準確的溫度、壓力和流速數據。

在這些數據的檢測過程中玻璃材料製造的感測器有這樣或者那樣的不足，常常使用受限；例如對CIP原位清潔非常敏感，玻璃破裂，計量鑒定周期很短或者因老化而出現檢測值的飄移。

因此，在需要CIP原位清潔或者在必須周期性計量鑒定的工藝過程中最好不要使用玻璃材料的檢測探頭。因為使用玻璃探頭就意味著要經常更換備件和很高的維護保養工作量。

許多因素都會影響玻璃探頭的使用壽命；因此在使用玻璃探頭時就必須長期的監控檢測點的工作情況，不斷的維護保養。而影響玻璃探頭使用壽命的一個重要因素就是所謂的『老化』；也就是玻璃材質的感測器靈敏度和檢測性能發生了變化。為了補償這種變化就要定期的對玻璃探頭進行計量鑒定和更換。

Pfaudler公司pH-Reiner酸鹼度檢測感測器在鹼性清潔之後的恢復曲線

Pfaudler公司研發生產的搪瓷金屬殼酸鹼度檢測感測器就是在困難的工藝環節中保持高精度、高質量PH值檢測的理想替代解決方案。通過將堅固耐用的金屬殼與搪瓷塗層結合在一起，這就使感測器具有很好的抵抗化學、高溫和機械負載的能力。由於它的這一特性，使得這種感測器可以直接插入管道或者容器中使用、且不必經常更換了。

通常情況下，在流程工藝生產過程中或者在CIP原位清潔時要注意傳統的玻璃探頭要長期的與液體介質接觸。如果玻璃探頭失水就會受損，在今後的生產過程中無法正常檢測了。

而faudler公司的酸鹼度PH值檢測感測器則可以不受這一限制，也不會出現檢測性能的改變。

應用領域

在啤酒釀造企業中的下列領域中要用到酸鹼度檢測感測器：

-釀造用水處理

-製造麥芽漿

-麥芽蒸煮

-CIP原位清潔

-灌裝

-清洗用水處理

-廢水處理

釀造用水處理和麥芽漿

余氯

=

遊離氯

釀造用水的處理是其他釀造過程的基礎，對啤酒的儲存期限和口味也有著重要的作用。而釀造用水的酸鹼度對其他啤酒輔料的效用有著重要的影響。例如釀造用水酸鹼度對糖化過程中酶的作用和反應就有著決定性的影響。釀造用水處理的下一個步驟就是釀造用水脫氣。這裡的脫氣是指將溶解在水中的氧『提取』處理。釀造用水脫氣後其酸鹼度PH值應保持不變，從而避免出現質量波動。

在蒸煮麥芽漿時，用釀造用水把粉碎後的麥芽顆粒混合起來、逐步加熱，使酶從麥芽碎粒中釋放出來。麥芽中含有的酶將澱粉發酵為糖；此時釀造用水的酸鹼度PH值就會低一些了。為了能夠對這一反應過程進行監控和調節，就必須對酸鹼度PH值進行監控。這樣才能精確的完成必要的定量補充和酸鹼度修正。大多數啤酒最佳的麥芽汁酸鹼度在5.4~5.6之間。由於麥芽漿中含有的固體成分能夠附著在ISFET離子選擇性場效應晶體管的感應面上，從而會導致ISFET感測器失效。Pfaudler公司研發生產的pH-Reiner酸鹼度檢測感測器採用了非常光滑的搪瓷塗層，因此也避免了出現這樣的錯誤。

麥汁煮沸

過濾、澄清後的麥芽汁即泵入到蒸煮鍋中，加熱、蒸煮。通過添加乳酸可以對啤酒的口感穩定性產生影響。在這一步釀造工序中，準確的酸鹼度PH值檢測是非常重要的；只有這樣才能隨時都有很好的可追溯性結果。

CIP原位清潔過程

在CIP原位清潔過程中，傳統的玻璃材料酸鹼度檢測感測器和ISFET離子選擇性場效應晶體管感測器都要從釀造設備中拆卸下來；否則很容易損傷它們，必須更換。Pfaudler公司的酸鹼度檢測感測器能夠在這些困難的工作場合中使用，只需很短的恢復時間就能夠提供準確的酸鹼度檢測數據了。這就省略了費時費力的拆卸、安裝感測器，也可以毫無問題的、不耽誤時間的重新開始釀造生產過程了。

在下列CIP原位清潔方法中允許不拆卸Pfaudler公司研發生產的搪瓷外殼感測器：

-濃度1.5%至2%的苛性鹼溶液（NaOH），最高溫度85攝氏度，清洗時間最長1小時

-濃度1.5%至2%的硝酸溶液（HNO3），最高溫度60攝氏度，清洗時間最長15分鐘

-濃度1.5%至2%的吝嗇溶液（H3PO4），最高溫度85攝氏度，清洗時間最長1小時

-蒸汽，134攝氏度，消毒時間最長2小時。

酸鹼度PH值和溫度數值：Welde釀造廠糖化和麥芽蒸煮過程中的檢測數據。不同檢測方法在酸鹼度目標值處的數據是相同的。

灌裝

在啤酒灌裝時，酸鹼度PH值被用做啤酒質量檢驗控制和可重複再現的指標以保證灌裝的是純正的啤酒。這一檢測點對質量保證尤為重要。

清洗用水的準備

啤酒瓶清洗設備負責清洗重複使用的啤酒瓶。為保證實現絕無殘留的清洗，水和清洗添加劑保持著嚴格的比例是非常重要的。為了能夠對水和清潔劑之間的比例進行監控，就要檢測調配後清洗液的酸鹼度PH值。為了保證沒有殘留的清洗液，啤酒瓶清洗後要用中性清水沖洗一遍；這樣才能保證灌裝的啤酒不會『變味』。水氯化時除了要檢測酸鹼度PH值之外還要輔助的檢測氧化還原電位，以保證始終如一的消毒質量。利用Pfaudler公司研發生產的pH-Reiner感測器可以同時檢測這兩個檢測值。而性能可靠、少維護的檢測系統也提高了經濟性和設備的安全性。

廢水處理

每生產一升啤酒大約要消耗三升到五升的水。為了能夠使啤酒釀造廠的廢水排放到公共下水道中去，就必須滿足廢水溫度和酸鹼度的規定。廢水酸鹼度PH值應在6.5至9.5之間。為保證這一酸鹼度要求，釀造廠就要在廢水中添加酸或者鹼來調節釀造廢水的酸鹼度。釀造廢水的酸鹼度檢測必須是連續不斷的檢測、記錄，供主管當局查閱。因此釀造廢水的酸鹼度檢測必須是非常可靠和少維護的。

兩種檢測方法的比較

酸鹼度PH值既可以是絕對的酸鹼度數值也可以是相對的酸鹼度差值，也就是說：有絕對值檢測和差分檢測兩種檢測方法。圖2表示的就是中兩種方法的比較。用兩種緩衝溶液對絕對值檢測的酸鹼度檢測感測器進行了計量鑒定。而差分檢測感測器pH-18則是在釀造工藝過程中提取麥芽汁之前進行計量鑒定的。這就可以檢查每一批次的糖化和麥芽汁是否都達到了相同的酸鹼度值。

糖化過程中的酸鹼度PH值明顯的要低一些；這是加入了碎麥芽所帶來的結果。完成這一工序後麥芽殘渣將被送至熟化罐中熟化。在熟化過程中，兩種酸鹼度檢測感測器始終都與熟化罐中的液體介質保持接觸。

檢測到的酸鹼度PH值不斷提高的原因是：熟化時大約在溫度95攝氏度時加入啤酒花，這就略微降低了酸鹼度PH值。熟化結束時兩種酸鹼度感測器檢測到的酸鹼度PH值應是相同的。在兩種感測器檢測的酸鹼度一致時就可以收穫麥芽汁了。這一點也可以從圖1中麥芽蒸煮和收穫的交叉點中看出來。

小結

Pfaudler公司研發生產的酸鹼度檢測感測器為啤酒釀造企業提供了穩定釀造工藝過程和提供釀造生產可靠性的優點。通過其很長的使用壽命和長時間的檢測穩定性能夠明顯的降低酸鹼度檢測感測器的維護保養工作量，隨時都可以提供可靠的在線檢測數據。

符合衛生設計的要求，堅固耐用的結構數據把玻璃碎裂的風險降低到了最低的程度，也把生產停頓的風險減小到了最低程度。由於這些感測器在CIP原位清潔之後有著很短的恢復時間、無需在拆卸、安裝檢測感測器了，因此也優化了釀造企業的生產和設備運行。

儘管它們比傳統的玻璃酸鹼度檢測感測器的採購費用要高，但從壽命周期總成本費用方面來講則比玻璃感測器更低。

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