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頂空氣體分析儀中應(yīng)用到的氧氣傳感器和二氧化碳傳感器

智能傳感 ? 2019-06-24 22:11 ? 次閱讀
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MAP混合氣通常由普通的大氣氣體,如二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)和氧氣(O2)構(gòu)成,引入其它氣體,如一氧化氮(N2O)、氬氣(Ar)和氫氣(H2),也可以在一定范圍內(nèi)抑制微生物生長。這些氣體可以單獨使用,或者也可以根據(jù)特定比例混合使用。

例如,二氧化碳在抑制微生物(如霉菌和其它常見有氧菌)生長方面為有效。二氧化碳溶于食品中的水和脂肪,從而降低食品的PH值;二氧化碳還能滲透生物膜,導(dǎo)致滲透性和功能改變。作為一種惰性氣體,氮氣主要用來置換包裝中的氧氣,從而能防止氧化。因為氮氣在水中的溶解量非常小,所以還可以用來保持內(nèi)部容積,防止包裝破壞。

盡管在大多數(shù)食品包裝中氧氣濃度應(yīng)盡可能低,但肉類卻是例外。肉類包裝中的氧氣有助于保存含氧形式的肌紅蛋白,從而保持肉類呈現(xiàn)紅色。氧氣對于水果和蔬菜的保存也很有價值,因為氧氣有助于水果和蔬菜呼吸。

僅依賴于采用高阻隔性包裝材料阻礙氣體滲入/滲出,易忽略對包裝后成品內(nèi)部氣體成分的實時監(jiān)測。同時,有些產(chǎn)品采用氣調(diào)包裝(如N2、CO2按照一定比例置換包裝內(nèi)氣體)以保護(hù)內(nèi)容物,但內(nèi)部氣體比例在銷售過程中發(fā)生變化,產(chǎn)品則會變質(zhì)、失效或產(chǎn)生危險。準(zhǔn)確分析產(chǎn)品品質(zhì)、預(yù)計有效保質(zhì)期、合理設(shè)計包裝,需要掌握包裝內(nèi)部氣體成分,當(dāng)然也可通過降低包裝環(huán)境中的特定氣體濃度來加快吸附在產(chǎn)品表面的氣體解吸。所以,需要比較生產(chǎn)線與存儲期時分別檢測出的包裝內(nèi)氣體成分,并依此調(diào)整包裝工藝。上述檢測均需通過頂空分析技術(shù)完成,頂空氣體分析測試是測試包裝內(nèi)部氣體成分的唯一方法,可檢測包裝內(nèi)頂部聚集的氣體成分。當(dāng)前該技術(shù)適用于生產(chǎn)線、倉庫、實驗室等場合,可快速、準(zhǔn)確地測定密封包裝袋、瓶、罐等中空包裝容器的O2和CO2含量,應(yīng)用范圍包括奶粉包裝、肉類包裝、醫(yī)藥包裝、氣調(diào)包裝、活性包裝、防腐包裝、飲料包裝等。

因國內(nèi)外研制的頂空分析儀多為僅可測試單一氣體成分含量,所以同時測定內(nèi)部O2與CO2比例含量時,需要安裝了不同氣體傳感器的頂空分析儀進(jìn)行測試,這對分析氣調(diào)包裝的混合氣體比例帶來了一定的工作難度。因此,可同時測定O2與CO2比例含量的頂空分析儀,與科研機(jī)構(gòu)共同完成其對各種包裝的頂空分析技術(shù)研究。挑選了市場上多種形式的食品及藥品包裝,包括不同油脂含量的食品、充氮包裝、氣調(diào)包裝、普通空氣包裝等,對上述樣品在試驗過程中氣體抽取時間、樣氣分析時間等因素進(jìn)行了優(yōu)化分析,并對同時測定O2與CO2比例含量的頂空分析技術(shù)在不同包裝形態(tài)的食品、藥品包裝應(yīng)用時的穩(wěn)定性及重復(fù)性進(jìn)行了綜合研究。該研究將對同時測定多種氣體的頂空分析技術(shù)在食品、藥品行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場在線分析以及貨架期間包裝內(nèi)氣體成分變化監(jiān)測研究提供一定的幫助

頂空分析技術(shù)的原理

使用頂空分析儀將取樣器插入待測包裝容器的內(nèi)部,從包裝物頂空采集足夠體積的樣氣。之后,將樣氣注入氣體分析傳感器中,間隔一定的測試時間或者等氣體分析傳感器輸出氣體濃度值穩(wěn)定之后記錄試驗數(shù)據(jù)。每種氣體含量的檢測都需要使用不同的氣體分析傳感器,待測樣氣經(jīng)過O2分析傳感器與CO2分析傳感器后,分別檢測出樣氣中O2與CO2含量。

頂空氣體分析儀同時配置了氧氣傳感器、二氧化碳傳感器,可同時測試氧氣、二氧化碳的含量,打破了常見的頂空分析儀一次只能檢測一種氣體的弊端;儀器配備了可滑動式測試頭,可適用于任意高度試樣的測試;設(shè)備提供了一種自動刺破試樣裝置,通過設(shè)置升降臺,將試樣送至穿刺針處,自動刺破試樣,還可以調(diào)節(jié)試樣的上升速度,控制刺破強(qiáng)度,克服了大多數(shù)頂空分析儀只能測試軟質(zhì)包裝的弊端,節(jié)省了定制測試硬質(zhì)包裝所需配套夾具的昂貴費用,同時避免了手工操作刺破試樣,提高了測試精度及試樣效率;盡可能縮短設(shè)備內(nèi)的管路長度,縮短了試驗時間,使設(shè)備更加適用于食品、藥品等產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用;設(shè)備采用了高精密度、高氣密性、小體積的氣體取樣器,以適用于氣體體積較小的成品包裝內(nèi)氣體成分的測試;取樣器內(nèi)配備了防堵式結(jié)構(gòu)設(shè)計,防止奶粉、藥品等粉末類樣品造成儀器堵塞。

頂空分析儀中檢測O2與CO2含量的傳感器,技術(shù)工程師推薦氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器SprintIR6S, 通過精確的測量氧氣以及二氧化碳的濃度來調(diào)整氣調(diào)包裝內(nèi)的氣氛環(huán)境,從而延長易腐食品的保質(zhì)期。

制氧機(jī)專用氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960工作原理:

因為在氧化鋯電解質(zhì)中電流的載體是氧離子,所以當(dāng)電壓施加到氧化鋯電解槽時,氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子,氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制,隨著所施加的電壓逐漸增加,電解槽內(nèi)的電流會達(dá)到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流,它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。

制氧機(jī)專用氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960應(yīng)用:
醫(yī)療:氧氣濃縮器、恒溫箱、制氧機(jī)
實驗室:惰性氣體處理柜(手套式操作箱)、細(xì)菌培養(yǎng)箱
食品產(chǎn)業(yè):包裝、食品檢驗、監(jiān)控水果成熟過程(儲存/運輸)
家庭/烹飪:自動化烘焙/烘烤(高溫>100℃)
測量技術(shù):固定式/便攜式氧氣測量儀、在控制氧含量的情況下進(jìn)行測量、空氣調(diào)節(jié)和流通
安全技術(shù)/監(jiān)控:防火(氮氣增加,例如服務(wù)器機(jī)房)、溫室,酒窖、氣體貯藏,精煉廠、潛水、發(fā)酵單元
電氣工業(yè):惰性氣體處理器和柜、惰性氣體焊接監(jiān)控、在氮氣增加的情況下進(jìn)行儲存(防氧化)、干燥設(shè)備、氮氣濃縮器、廢氣測量

制氧機(jī)專用氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960氧氣傳感器的優(yōu)點:
測量范圍廣,1%~96%氧氣
高精度
多款型號呈線性特征
傳感器信號對溫度的依賴性小
交叉靈敏度低
使用壽命長
在多數(shù)情況下只需進(jìn)行一次“單點校準(zhǔn)”

一、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器SprintIR6S描述:

SprintIR6S是我們的新型超快速CO2傳感器,用于高速應(yīng)用,響應(yīng)速度是任何其他NDIR CO2傳感器無法比擬。

SprintIR6S是專門為快速捕獲二氧化碳濃度變化的應(yīng)用需求而設(shè)計的,適用于0-100%的CO2濃度測量。 傳感器每秒可讀取20個讀數(shù),比目前的SprintIR傳感器響應(yīng)速度快6倍,成為很快的電池供電的NDIR CO2傳感器。

二、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器 SprintIR6S主要優(yōu)點:

?很快的響應(yīng)速度-比SprintIR系列快6倍
?超快預(yù)熱時間-初次讀數(shù)<30秒
?高速感應(yīng)-每秒20次讀數(shù)(20Hz)
?低功耗- 35mW

三、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器 SprintIR6S測量范圍:

?0-5%
?0-20%
?0-100%

四、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器 SprintIR6S典型應(yīng)用:

SprintIR6S專為高速傳感要求而設(shè)計,并適用于需要捕獲快速變化的二氧化碳濃度的應(yīng)用,如:

?二氧化碳圖譜
?健身測試
?代謝評估
?體育科學(xué)
?獸醫(yī)醫(yī)療
?肺功能檢測儀
?孵化器


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