挑戰
哥倫比亞的制糖企業Ingenio Pichichi的主要生產活動是加工甘蔗，為國內外客戶提供各種各樣的糖產品。糖廠重視環保和高效運營，追求高盈利。糖廠每天加工約4300噸甘蔗，出產蜂蜜制品、原糖、白糖、紅糖等多種糖產品。由于產量巨大，優化生產并防止昂貴的產品泄漏到生產工藝之中就變得至關重要。糖廠的現場實驗室收集數據，幫助糖廠做出可提高生產效率和節省成本的決策。
將甘蔗加工成可出售的商品，需要涉及到一系列工藝步驟，包括粉碎、澄清、過濾、蒸發、結晶、離心。在蒸發階段，需要用多級蒸餾系統來濃縮糖汁。鍋爐為第一階段供應清潔蒸汽源，第一階段產生的蒸汽進入下一階段，然后繼續進行其他步驟。最后階段產生的蒸汽被壓力冷凝器冷凝成冷凝水后，被收集到冷卻罐中。每個階段的冷凝水都會被收集到冷卻罐中，以后用作冷卻水。
為了保護鍋爐和冷凝器等設備，冷凝水不可含有糖或糖汁，以免造成產品損失、降低工廠利潤。因此，快速有效地監控產品泄漏或運行故障就變得非常重要。及早發現產品泄漏，能夠幫助操作員及時停止、改變、或改進操作，避免損壞設備或增加成本。
圖1. Sievers® InnovOx實驗室型
TOC分析儀用于泄漏檢測
解決方案
從前，糖廠是用pH值、電導率、堿度、白利糖度（Brix Degree）、HPLC分析等方法來檢測產品泄漏。在正常環境下，糖分子不會電離，其pH值為中性，因此上述大多數方法都不適用于檢測糖泄漏。在高溫高壓的生產過程中，糖分子會分解，成為能夠導致沉積、腐蝕、結垢的破壞性化合物。此外，當糖分子分解時，會失去原有的HPLC特征峰。這就使得工廠需要一種快速、可靠、準確的方法來監測糖。
糖是由碳、氫、氧組成的碳水化合物。通過測量TOC總參數，精確量化溶液中的所有有機化合物，就能很容易檢測出糖。TOC分析儀的工作原理是，將有機分子氧化成二氧化碳（CO2），然后檢測逸出的二氧化碳。Ingenio Pichichi糖廠購買了Sievers® InnovOx實驗室型TOC分析儀（見圖1），用來表征和分析系統。這幫助糖廠建立了蒸汽、冷凝水、冷卻水的控制限，從而幫助糖廠優化生產工藝、提高生產利潤。應當在以下幾個地點監測TOC：
第一臺鍋爐的進水
每個階段產生的冷凝水
冷卻罐的進水和出水
Sievers InnovOx實驗室型分析儀采用超臨界水氧化（SCWO，Super Critical Water Oxidation）和非色散紅外（NDIR，Non-Dispersive Infrared）檢測技術，能夠監測50 ppb（µg/L）至50,000 ppm（mg/L）碳濃度范圍。糖廠預期的常規TOC值大概在200至500 ppm 范圍內，但如果發生運行故障或產品泄漏，碳濃度會達到5,000至20,000 ppm TOC峰值。
結論
TOC分析是簡便而準確的分析方法，能夠檢測出導致代價昂貴的設備損壞和生產損失的產品泄漏事件。哥倫比亞的制糖企業Ingenio Pichichi需要改進水系統的監測和性能。粉碎過程的蒸發階段，包括不間斷的蒸汽和冷凝水的反復加熱和冷卻階段，是糖泄漏的多發階段。Ingenio Pichichi糖廠使用Sievers InnovOx實驗室型TOC分析儀對上述關鍵階段進行TOC監測，實現了利潤目標，同時達到了環保和運營目標。
制糖廠中的TOC監測點
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