도전

콜롬비아의 제당 기업인 인제니오 피치치의 주요 생산 활동은 사탕수수를 가공해 국내외 고객에게 다양한 설탕 제품을 제공하는 것이다.설탕공장은 환경보호와 고효률운영을 중시하여 높은 리윤을 추구한다.설탕공장은 매일 약 4300톤의 사탕수수를 가공하여 꿀제품, 원당, 설탕, 흑설탕 등 여러가지 설탕제품을 생산한다.생산량이 엄청나기 때문에, 생산을 최적화하고 비싼 제품이 생산 공정으로 유출되는 것을 방지하는 것이 매우 중요하다.설탕 공장의 현장 실험실은 데이터를 수집하여 설탕 공장이 생산 효율을 높이고 비용을 절감할 수 있는 결정을 내릴 수 있도록 돕는다.

사탕수수를 판매할수 있는 상품으로 가공하려면 분쇄, 해명, 려과, 증발, 결정, 원심분리를 포함한 일련의 공예절차와 관련되여야 한다.증발 단계에서는 다단계 증류 시스템으로 당즙을 농축해야 한다.보일러는 1단계로 청정 증기원을 공급하고, 1단계로 발생한 증기는 다음 단계로 넘어가 다른 절차를 이어간다.마지막 단계에서 발생한 증기는 압력응축기에 의해 응축수로 응축된 후 냉각탱크에 수집된다.각 단계의 응축수는 냉각 탱크에 수집되어 나중에 냉각수로 사용됩니다.

보일러와 응축기 등 설비를 보호하기 위하여 응축수에는 설탕이나 당즙이 함유되여서는 안되며 제품의 손실을 초래하고 공장의 리윤을 낮추지 않도록 해야 한다.따라서 제품 누출이나 작동 장애를 신속하고 효과적으로 모니터링하는 것이 중요합니다.제품 누출을 조기에 발견하면 운영자가 장비를 손상시키거나 비용을 증가시키지 않고 작업을 즉시 중지, 변경, 또는 개선할 수 있습니다.

　　솔루션

이전에는 설탕 공장에서 pH 값, 전도도, 알칼리도, 백리당도(Brix Degree), HPLC 분석 등의 방법으로 제품 누출을 측정했다.정상적인 환경에서 당 분자는 이온화되지 않으며 pH 값은 중성이므로 위의 대부분의 방법은 당 누출을 감지하는 데 적용되지 않습니다.고온 고압의 생산 과정에서 당 분자는 분해되어 퇴적, 부식, 결석을 초래할 수 있는 파괴적인 화합물이 된다.또한 당 분자가 분해되면 기존의 HPLC 특징봉을 잃게 된다.그래서 공장에서는 설탕을 모니터링하기 위해 빠르고 신뢰할 수 있으며 정확한 방법이 필요합니다.

설탕은 탄소, 수소, 산소로 이루어진 탄수화물이다.TOC 총 매개변수를 측정해 용액의 모든 유기화합물을 정밀 계량화하면 설탕을 쉽게 검출할 수 있다.TOC 분석기는 유기분자를 이산화탄소(CO2)로 산화시킨 뒤 빠져나가는 이산화탄소를 검출하는 원리로 작동한다.Ingenio Pichichi 설탕 공장은 Sievers*InnovOx 실험실형 TOC 분석기를 구입했습니다 (그림 1 참조).이는 설탕공장이 증기, 응축수, 냉각수의 통제제한을 건립하도록 도와주어 설탕공장이 생산공정을 최적화하고 생산리윤을 제고하도록 도와주었다.다음과 같은 장소에서 TOC를 모니터링해야 합니다.

· 첫 번째 보일러의 침수

· 각 단계에서 발생하는 응축수

· 냉각탱크의 입수와 출수

Sievers InnovOx 실험실형 분석기는 초임계 수산화(SCWO, Super Critical Water Oxidation)와 비색산 적외선(NDIR, Non-Dispersive Infrared) 측정 기술로 50ppb(µg/L)~50000ppm(mg/L) 탄소 농도 범위를 모니터링할 수 있다.설탕 공장이 예상하는 일반 TOC 값은 대략 200~500ppm 범위이지만 작동 장애나 제품 누출이 발생하면 탄소 농도가 5000~20000ppm TOC 최고치에 이를 수 있다.

　　결론

TOC 분석은 비용이 많이 드는 장비 손상과 생산 손실을 초래하는 제품 유출 사건을 감지할 수 있는 간편하고 정확한 분석 방법이다.콜롬비아의 제당 기업 인 Ingenio Pichichi는 물 시스템의 모니터링과 성능을 향상시켜야합니다.분쇄과정의 증발단계는 끊임없는 증기와 응축수의 반복적인 가열과 냉각단계를 포함하며 설탕루출의 다발단계이다.Ingenio Pichichi 설탕 공장은 Sievers InnovOx 실험실형 TOC 분석기를 사용하여 상술한 핵심 단계에 대해 TOC 모니터링을 진행하여 이윤 목표를 달성하였으며 동시에 환경 보호와 운영 목표를 달성하였다.