产品应用 | 避免二氧化碳示值虚高： 采用选择性CO2测量方案，实现碳酸饮料可靠管控

在饮料溶解空气/氧气/氮气的情况下，传统的非选择性二氧化碳检测方案会高估碳酸饮料的实际二氧化碳含量。对比测试数据表明，具备二氧化碳选择性测量的多倍体积膨胀法（MVE法）不受混合气体影响，可得到真实的二氧化碳数值。

二氧化碳（CO₂）对决定碳酸饮料的感官特性、产品稳定性以及规格合规性起到关键作用。二氧化碳检测是质量保证与工艺控制必不可少的环节。

单压力‑温度（p/T）检测法操作简单、成本低廉，至今仍广泛应用于生产，但该方法本质属于非选择性检测。该方法测量总压力，并将全部压力换算为二氧化碳，即：还有其他溶解气体对总压力产生贡献。偏差大小取决于样品内的气体组分。溶解氧、溶解氮含量升高会改变饮料气体组分，直接影响非选择性检测方法的分析结果。这就导致非选择性法得到的二氧化碳结果的真实解读高度依赖工艺条件与饮料气体组成。

安东帕二氧化碳检测仪搭载的多倍体积膨胀法（MVE），可以把二氧化碳的压力贡献与其他溶解气体分离开，实现二氧化碳选择性测定。在测试条件下，该方法不受混合气体干扰，能够测出真实二氧化碳数值。

除此之外，将本检测与包装总氧（TPO）测量仪、空气指数（Air Index）参数结合，还可以同步评估和氧气相关的工艺状态。本应用报告对比两组氧气水平不同的生产批次，说明单纯p/T检测法的局限性，同时展示MVE方法在故障诊断上的优势。

本次评估两个生产批次。批次1代表氧气含量偏高工况；批次2为灌装前及灌装过程完成工艺优化之后的生产批次。测量数据见图1。

图1：工艺优化前（批次1）、优化后（批次2）的CO₂与O₂检测数据

批次1总包装氧（TPO）平均值13.8 ppm，空气指数17.5 ppm。

p/T法测得CO₂为3.34 vol，MVE法测得CO₂为3.00 vol，偏差达到0.34 vol，相对偏差11.3%

批次2总包装氧（TPO）平均值2.0 ppm，空气指数4.4 ppm。

p/T法与MVE法检测结果高度接近，分别为3.31 vol、3.29 vol，偏差仅0.02 vol。

TPO数值下降至原先七分之一，与二氧化碳检测偏差的降低直接对应。

图2：工艺优化前（批次1）和优化后（批次2）的详细氧气测量数据。

图2进一步将TPO拆分为各组分进行细化分析。高氧批次的顶空氧（HSO）约8.6‑8.8 ppm，溶解氧（DO）约5.0‑5.3 ppm。说明氧气侵入来源并不单一，液相和顶空均存在氧气，反映出前道工艺控制以及灌装环节同时存在问题。

在高氧气条件下，p/T法会系统性高估二氧化碳，因为该检测把溶解空气带来的压力一并计入。即便读数看起来十分稳定，但该方法掩盖了真实二氧化碳含量。MVE检测得到真实CO₂水平，显示产品实际二氧化碳低于p/T法的读数。这就带来风险：不合格产品被误判合格，或是据此做出错误的工艺调整。

TPO升高、空气指数升高，同时伴随检测偏差增大，三者强相关，证实气体组分是造成检测差异的根源。

批次1中氧气含量高，直接造成p/T法和MVE法之间的二氧化碳检测偏差。工艺优化后氧气水平大幅下降，两种检测方法结果趋于一致。由此证明p/T法想要可靠，必须保证溶解空气含量低且稳定。

MVE法可将二氧化碳与其他气体区分，无论氧气含量高低，均可实现可靠测量。可以清晰区分问题来源：是二氧化碳不足，还是空气/氧气侵入。

空气指数可以直接反映溶解空气水平；TPO表征包装内总氧负荷。两项参数均可帮助快速定位根本原因。生产人员不再只能解读互相矛盾的二氧化碳数据，可直接判断问题根源在于二氧化碳工艺，还是氧气控制环节。

测试结果证明：空气含量高时，p/T法会出现系统性检测盲区。二氧化碳读数看似稳定，背后却可能存在很高的氧气浓度。氧气过高会造成产品品质劣化，还会引发罐体腐蚀⁽¹⁾⁽²⁾。

安东帕气体检测仪将选择性二氧化碳检测与氧气检测集成于同一台设备，提升检测可靠性，减少误判，支持快速开展工艺纠偏。

当饮料中存在溶解空气，p/T法会高估二氧化碳；空气含量高时，相对偏差可以超过11%。空气得到有效管控后，p/T法与MVE法检测结果趋于一致。

MVE法不受混合气体影响，可以输出可靠、具备选择性的二氧化碳检测结果，得到真实二氧化碳浓度。将MVE与TPO检测或者空气指数结合，可判断偏差来自包装内的空气或是氧气，助力实现可靠的二氧化碳管控，简化故障排查，帮助灌装线做出更科学的工艺决策。