在食品和饮料行业中准确测量 CO2

许多食品和饮料应用都需要准确的 CO₂ 测量，众多业内人士对于如何更好地实现这一点尚存疑问。在这篇文章中，我会说明该如何进行准确可靠的 CO₂ 测量，同时简要介绍一些不同的要求和环境。

我们为什么需要准确的 CO₂ 测量？

无论成品、工艺或需求如何，几乎所有应用的目标都是相似的，也就是“通过 CO₂ 测量来准确反映环境状况并满足应用要求”。二氧化碳既是生物体新陈代谢的产物，也是光合作用的必需原料，因此我们在考虑工艺安全或讨论生产效率或产品质量时，不能忽视二氧化碳的重要性。通过了解 CO₂ 在特定工艺流程中如何发挥作用，我们可以充分优化以改善结果。

让工作人员更安全

让我们从重要话题“安全”开始。二氧化碳浓度过高的情况是十分危险的，因为氧气被 CO₂ 替代了。CO₂ 过多也会对人的舒适度产生负面影响，这就是大多数国家/地区强制实施工作场所二氧化碳浓度限制的原因。例如，在美国，一般要求 8 小时的工作时长内，工作场所的 CO₂ 浓度不得超过 5,000 ppm。

测量二氧化碳安全水平对于饮料行业尤为重要：发酵罐在过压情况下会通过泄压阀释放 CO₂；软饮灌装线的储罐或管线也存在气体泄漏的风险。CO₂ 比空气重，会在不通风的区域积聚，对员工健康构成严重威胁。这就是为什么 CO₂ 测量传感器应尽可能靠近地面放置。

另一个涉及安全测量的应用是制冷。CO₂ 的另一个身份是制冷剂 R744，它比以前用于制冷的许多其他气体都更加环保。它被广泛应用于超市和杂货店冷藏柜、冷藏室、小型冷库和工业冷库。与其他制冷系统一样，CO₂ 制冷系统会由于维护不当、机械磨损、意外损坏、安装不当或仅仅因为其一直在高压下运行而产生泄漏。

CO₂ 是一种无味无色的气体，如果 CO₂ 监测设备没有得到恰当的维护，那么人们可能无法发现泄漏。尽管维萨拉 CARBOCAP® 产品未经安全认证，但许多客户发现它们在早期预警和一般监测方面表现良好。为了能够尽快检测到 CO₂，变送器应该安装在靠近潜在泄漏点如法兰、阀门、减压器或泵的位置。

优化生产效率

高生产效率在现代制造业中至关重要。食品工业是典型的薄利多产行业。要想在行业中立足，生产效率和有效性至关重要。温室便是通过 CO₂ 实现产量控制的一个很好的例子。CO₂ 达到一定的浓度时，黄瓜或莴苣的长势会特别好。在这种情况下，CO₂ 被用作植物的肥料，这意味着确保其浓度合适非常重要，过高或过低都会影响作物质量。

优化产品质量

近年来，CO₂ 还在纺织、造纸、食品和烘焙等行业中的发酵和酶的生产过程中得到了应用。发酵通常在生物反应器中进行，必须对其进行精确监测。CO₂ 是该工艺流程的副产品，需要通过监测其浓度来了解工艺流程的进展。

CO₂ 也可用于提高和保持产品质量。向食品包装内添加 CO₂ 可大大延长肉类、奶酪、水果和蔬菜的储存和保质期。例如，肉类包装内的 CO₂ 浓度较高时可抑制细菌生长并保持肉类的自然色泽。同理，在长期储存或运输过程中，较高的 CO₂ 浓度可延缓或阻止水果腐坏。

传感器放置

传感器通常需要放置在管道、室内或机器内。测量点有时位于靠近天花板的位置，这意味着它位于高处且难以取下。在这种情况下，使用具有长期测量稳定性的传感器会很有帮助，这样可以降低额外的传感器检查需求。对于某些应用，宜使用单独的采样泵和管路将气体样本传输至远程 CO₂ 仪表，而不是试图将传感器直接安装在工艺流程中。例如，不可能将传感器放置在热烘箱内，但可以轻松地从工艺流程中抽取气体样本。制作采样器也是比较经济合算的选择，它可以从几个不同的位置采集气体样本。之后，在多路复用器的帮助下，可以使用单个检测器按顺序测量每份样本。如果不需要连续实时测量，这样安排是可行的，但如果需要不间断测量，则每个位置都需要一个专用传感器。

保持传感器的清洁

在食品工业过程中必须遵守良好的卫生标准。因此，传感器必须能够耐受常见的清洁剂，例如酒精类清洁剂或过氧化氢 (H₂O₂)。此外，传感器表面必须设计得易于打理，没有孔洞或接缝，仅需擦拭即可完成清洁。传感器不得由会释放有害化学物质的材料制成，也不得有容易松动并掉入工艺流程中的部件。尘土飞扬的禽舍等环境需要监测许多点，这给测量带来了更多挑战。蘑菇棚需要使用高压清洗机定期清洁整个房间，因此要求包括 CO₂ 传感器在内的设备都能够承受直接水流喷射。

维护 CO₂ 传感器

即使您的传感器设备具有长期的稳定性和准确性，但从长远来看，始终需要对传感器进行维护。一些传感器是一次性的，整个装置都需要替换，比如化学电池类传感器就是一次性的。随着传感器使用时间增长，这种传感器的检测灵敏度也可能会出现一些问题。随着更换成本开始增加，长远来看，一次性传感器可能是一个昂贵的选择。

更经济的选择是使用具有可更换过滤器保护的 CO₂ 传感器。脏污、油污或灰尘堆积的过滤器会妨碍传感器的气体交换，应予以更换。

对于老化的 CO₂ 测量仪表，应根据已知参考对其进行校准或将它们送回制造商处进行维修。可将另一台最近校准过的便携式手持仪表用作参考仪表。要判断传感器是否需要维修，较为简单的方法是在便携式手持仪表和 CO₂ 测量仪表之间进行比较。

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