在食品與包裝工業(yè)中，微小氣體流量計(jì)主要用于控制包裝內(nèi)的氣體成分（如氮?dú)?、二氧化碳、混合氣體等），以延長食品保質(zhì)期、保持風(fēng)味或防止氧化。其核心原理是通過精確測量和調(diào)節(jié)微小氣體流量，確保包裝過程的穩(wěn)定性和一致性。以下是具體原理和注意事項(xiàng)：

一、應(yīng)用原理

1. 氣體置換包裝（MAP，Modified Atmosphere Packaging）

作用：通過充入惰性氣體（如N?）或混合氣體（如CO?+N?）替換包裝內(nèi)的空氣，抑制微生物生長和氧化反應(yīng)。

流量計(jì)功能：

精確控制充氣流量（通常為幾十毫升/分鐘至幾升/分鐘）。

實(shí)時(shí)監(jiān)測氣體流速，確保包裝內(nèi)氣體比例符合預(yù)設(shè)值（如70% N? + 30% CO?）。

2. 碳酸飲料灌裝

作用：控制CO?的溶解量，保證飲料口感和氣泡穩(wěn)定性。

流量計(jì)功能：

在灌裝線上調(diào)節(jié)CO?注入速率，避免過量或不足。

3. 氣調(diào)保鮮（CA Storage）

作用：在大型倉儲(chǔ)或運(yùn)輸中調(diào)節(jié)環(huán)境氣體成分（如低氧、高CO?）。

流量計(jì)功能：

持續(xù)監(jiān)測并反饋氣體流量，維持動(dòng)態(tài)平衡。

二、核心技術(shù)與原理

微小氣體流量計(jì)在食品包裝中通常采用以下技術(shù)：

熱式質(zhì)量流量計(jì)（主流選擇）

原理：基于氣體流過熱傳感器時(shí)的冷卻效應(yīng)，直接測量質(zhì)量流量（無需溫壓補(bǔ)償）。

優(yōu)勢：響應(yīng)快、精度高（±1% FS）、適合潔凈氣體。

差壓式流量計(jì)

原理：通過節(jié)流裝置（如孔板）產(chǎn)生壓差，間接計(jì)算流量。

優(yōu)勢：成本低，但需校準(zhǔn)氣體類型。

層流式流量計(jì)

原理：利用層流狀態(tài)下壓差與流量的線性關(guān)系測量。

優(yōu)勢：適合低流量（sccm級），但需定期維護(hù)。

三、關(guān)鍵注意事項(xiàng)

1. 氣體兼容性

問題：食品級氣體可能含微量水分、油脂或添加劑（如CO?中的乙醇）。

措施：

選擇耐腐蝕材質(zhì)（如316L不銹鋼、PTFE密封）。

避免傳感器污染，必要時(shí)加裝過濾器。

2. 衛(wèi)生與安全要求

問題：直接接觸食品的氣體需符合FDA/EC 1935等法規(guī)。

措施：

選用設(shè)計(jì)、易清潔的流量計(jì)。

避免使用含鉛、鎘等有害材料的部件。

3. 精度與穩(wěn)定性

問題：流量波動(dòng)可能導(dǎo)致包裝內(nèi)氣體比例不達(dá)標(biāo)。

措施：

定期校準(zhǔn)（尤其更換氣體類型時(shí)）。

選擇帶溫度補(bǔ)償?shù)牧髁坑?jì)，減少環(huán)境影響。

4. 安裝與維護(hù)

問題：生產(chǎn)線振動(dòng)或粉塵可能影響傳感器。

措施：

安裝位置遠(yuǎn)離機(jī)械振動(dòng)源。

定期檢查氣路密封性，防止泄漏。

5. 防爆需求

問題：部分食品廠區(qū)可能存在可燃性粉塵環(huán)境。

措施：

選擇ATEX防爆認(rèn)證的流量計(jì)（如本安型）。

四、典型應(yīng)用案例

薯片充氮包裝：

流量計(jì)控制N?充入速率（約5-10 L/min），確保殘氧量<2%。

鮮肉氣調(diào)盒：

調(diào)節(jié)O?/CO?/N?混合比例（如70% O? + 30% CO?），抑制細(xì)菌繁殖。

五、選型建議

量程匹配：根據(jù)實(shí)際流量需求選擇（如0-20 L/min）。

輸出信號：優(yōu)先選擇4-20mA或數(shù)字接口（如RS485），便于PLC集成。

通過合理選型和使用，微小氣體流量計(jì)可顯著提升食品包裝的效率和安全性，同時(shí)降低氣體浪費(fèi)成本。