活性炭在啤酒酿造领域的应用

麦芽饮料的酿造和饮用可追溯到古埃及金字塔时期。在这方面，酿造工艺和活性炭拥有着有益的共存史。近代，酿造已经发展为一门科学艺术，活性炭在酿造过程的很多方面仍起着至关重要的作用。活性炭可有效应用在入厂水的处理上，去除水中的三卤甲烷、味道嗅味、氯、氯胺，酸碱度控制；单宁酸的工艺处理和“清澈”啤酒的脱色；麦芽罐蒸汽中二氧化碳二氧化硫和臭味控制的气相处理，以及熏蒸剂排放控制。

活性炭的工作原理

活性炭与作为铅笔制作原料的天然石墨相似。活性炭、钻石和石墨是炭的不同存在形式，几乎不含有氮、氢、卤素、硫和氧等元素，从化学家的角度来看，活性炭是不完善的石墨形态。这种不完善赋予了活性炭高孔隙率，多种多样的孔径尺寸，从可见的裂缝、缝隙到分子及大小的空隙等特点。多孔性是活性炭具有“活性”的特征。

小孔分子间的吸引力是吸附力的来源。炭吸附力类似重力，但其作用在分子上，而不是天体或整个物体。分子间的吸引力，使吸附物从溶液或蒸汽流中吸出，附着在活性炭表面。减小孔径使炭层与吸附物间距离减少，或加大碳密度使结构中碳原子数目增加均可实现吸附力的增强。在炭表面或无机灰分杂质吸附分子会发生化学反应或化学凝聚。这被称为化学吸附。但活性炭最擅长物理吸附物理吸附可去除由工艺水或蒸汽流中所含有机物、挥发性有机物、三氯甲烷和其他卤烃造成的味道和臭味。

水处理

水中味道、臭味和氯的去除：酿造用水的水质会直接影响啤酒的口感。饮料厂采用城市饮用水作为工艺水的水源，可能含有残留的味道气味、消毒副产品、游离或化合氯等。含有碳硫的分子往往产生气味和差的口感，而活性炭可吸附这些分子。苯环结构的分子也是如此。活性炭的脱氯能力就像还原剂与强氧化剂如次氯酸或二氧化氯反应。

氯胺：饮用水加氯消毒会产生以氯胺形式存在的消毒副产品。这些化合物在水中以三种形式存在一氯胺(NH2C1,在pH>7)，二氯胺(NHC2,pH值4.4-7)和三氯胺(NC3,在pH<4.4)。基于水的pH值范围，一氯胺是最常见的。迄为止，一氯胺是活性炭最难去除的化合物。

三氯甲烷(THMs)：三氯甲烷和卤烃是群特殊的挥发性有机化合物。含有越多氯取代的分子与活性炭间的吸附力就越强。因此，碳氯或碳溴化合物与碳氢化合物相比更易于被活性炭吸附。三氯甲烷与卤烃的吸附力从弱到强。活性炭的使用可依据常见的三氯甲烷和卤烃污染物的浓度选择。

工艺应用

丹宁酸处理:丹宁酸气味处理是造过程中活性炭吸附的一项工艺应用。丹宁酸的处理在低pH值状态下进行，推荐酸洗炭。

“清澈”啤酒的脱色:活性炭不仅可用于啤酒中麦芽糖颜色的去除，也可用于其它麦芽糖饮料的脱色。几种粒状和粉状活性炭适用于脱色领域。一般来说，粒状活性炭效率高于粉状炭并可避免废粉炭的丢弃处理。

气相应用

二氧化碳回收:发酵过程中，糖转化为酒精和二氧化碳，并在酵母菌的作用下释放出二氧化碳。这部分二氧化碳可补充啤酒中的自然碳化，但通常会被浪费掉，主要是为了防止碳氢化合物气味的污染。此排放出的废气可用活性炭处理和回收，以减少或避免外部购买。

麦芽气体处理:酿造中另一个可释放气味化合物造成环境问题的气体来源是麦芽蒸煮罐。麦芽煮沸蒸发过程中需要去除一些不受欢迎的挥发性有机化合物，诸如二甲基硫化物。酒师不希望这些化合物存在于最终产品中，监管机构和啤酒厂周边社区同样不希望这些化合物存在于空气中。活性炭可有效去除蒸气中的有味道化合物，令监管机构和社区居民满意。

熏蒸剂排放控制:磷化氢熏蒸主要用来保护谷物、啤酒花和大麦免受害虫损害。但它属于清洁空气法案中列出的有害空气污染物，许多公司现已开始评估减排技术。

本文来源：卡尔冈炭素公司