在食品和饮料行业中准确测量 CO2

在食品和饮料行业中准确测量 CO2
Juhani Lehto
高端产品经理
Published:
工业测量
创新与灵感

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。

详细了解如何在苛刻条件下进行 CO2 测量并参加我们将于 3 月 19 日举办的免费网络研讨会。

要详细了解我们的智能 CO2 产品,请访问我们的网站:GMP251 和 GMP252或者直接联系我们