隨著餐飲業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的環(huán)境污染問題日益突出：油煙投訴案件近年來已成為環(huán)保投訴的熱點；餐飲業(yè)油煙也是PM2.5的主要成因之一；餐飲業(yè)油煙廢氣正和工業(yè)廢氣、機動車尾氣一起，被視為大氣中的三大“污染殺手”，對人體身心健康危害極大。

國家環(huán)保部嚴(yán)令要求全國各省、市、自治區(qū)。直轄市環(huán)境保護局（廳）和環(huán)境保護重點城市環(huán)境保護局將油煙污染問題列入正常環(huán)境管理工作范圍。按照《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》，限制餐飲企業(yè)的油煙***高允許排放濃度和油煙凈化設(shè)施的***低去除效率。

眾所周知，油煙是指食物烹飪、加工過程中揮發(fā)的油脂、有機質(zhì)及其加熱分解或裂解產(chǎn)物。烹調(diào)時，食用油和食物在高溫條件下，產(chǎn)生的大量熱氧化分解產(chǎn)物，主要由細(xì)顆粒物和氣態(tài)物質(zhì)(揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機化合物)組成，其中部分分解產(chǎn)物以煙霧形式散發(fā)到空氣中，形成油煙。當(dāng)溫度達(dá)到食用油的發(fā)煙點170℃時，出現(xiàn)初期分解的藍(lán)煙霧，隨著溫度繼續(xù)升高，分解速度加快，當(dāng)溫度達(dá)250℃時，出現(xiàn)大量油煙，并伴有刺鼻的氣味。

污染源主要來自燃料的燃燒和炒菜鍋內(nèi)的油煙氣，產(chǎn)生的有害物種類多，毒性大，像CO、SO2、CO2、NOx、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、戊烷、硫化氫、煙塵、臭氣、熱氣、多環(huán)芳烴及強致癌物（如苯并蓖、氡等），即使用些電炊具，也會產(chǎn)生大量的氮氧化。這些有害物的濃度大大超過國家規(guī)定的居民區(qū)大氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，少則3-5倍，多則100倍之多。

油煙污染物成分比較復(fù)雜，既有油脂、蛋白質(zhì)和原料等在受熱條件下進行物理化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的有機煙氣，也有加熱操作過程中，油料物料液滴濺裂所分解、氧化、聚合的高分子化合物，再與燃燒煙氣混合，形成氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的三類污染。

研究表明，油煙氣組成化合物至少有300多種，其中含有多種有害化合物。油煙中主要有脂肪酸、烷烴、烯烴、醛、酮、醇、酯、芳香化合物和雜環(huán)化合物等，具體隨所選用的烹調(diào)油種類、操作條件、操作規(guī)模及操作溫度等的不同有很大差異。除此之外，廚房燃料在燃燒或不完全燃燒時也會產(chǎn)生大量的有害氣體，如CO、CO2、NOx、SO2及顆粒物等。

油煙濃度在線監(jiān)控系統(tǒng)原理

在油煙的傳感器測量方面，和多家國外專業(yè)氣體傳感器廠家進行了深入合作。根據(jù)提供的研究數(shù)據(jù)，對相關(guān)氣體傳感器的參數(shù)配置提出了特別的要求，生產(chǎn)廠家對氣體傳感器的參數(shù)配置進行了優(yōu)化設(shè)計。同時，采用多個氣體傳感器一起協(xié)同工作，而每個氣體傳感器都針對油煙的一部分特性做了特別優(yōu)化，當(dāng)多個傳感器一起協(xié)同工作時，就能有效測量油煙內(nèi)包含的各種成分，從而保證了油煙濃度測量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。RTU模塊對油煙濃度探測儀采集到的各種油煙信號進行綜合計算和分析，并根據(jù)國標(biāo)測量結(jié)果進行校準(zhǔn)后得到***終油煙濃度，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

根據(jù)研究結(jié)果，各種不同菜系所生成的油煙濃度范圍各不相同，油煙成分有很大區(qū)別，為了能夠有效的測量油煙濃度，需要采用多個氣體傳感器進行協(xié)同工作，通過對多個氣體傳感器的采樣結(jié)果進行綜合分析，建立相對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，才能夠比較準(zhǔn)確的計算出油煙濃度。實際應(yīng)用中，需要根據(jù)不同的地域特色，針對不同的典型油煙特點，選用不同的傳感器組合，以及對傳感器的參數(shù)做不同的調(diào)校配置，配以不同的分析方法和數(shù)學(xué)模型，才能夠得到***準(zhǔn)確的計算結(jié)果。

根據(jù)GB 18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)》，油煙濃度的標(biāo)準(zhǔn)測量方法為紅外分光光度法。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了油煙的含量測量方法主要是監(jiān)測油煙中的有機成分，油煙濃度在線監(jiān)控系統(tǒng)對油煙的研究都是以此標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。

圖 4-1為示意圖，以藍(lán)色代表實際油煙各種成分和綜合總量，紅色代表標(biāo)準(zhǔn)油煙測量方法能夠測量的范圍，紅色與藍(lán)色的交集代表了標(biāo)準(zhǔn)測量方法的測量結(jié)果，綠色和黃色分別代表氣體傳感器，綠色和黃色各覆蓋一部分藍(lán)色，表示各能測量一部分油煙成分，同時也各與紅色有一部分交集，表示各自的測量結(jié)果都與標(biāo)準(zhǔn)測量結(jié)果有相關(guān)性。***終得到的油煙濃度才能夠更準(zhǔn)確。

圖 4-1很容易看出，使用單個氣體傳感器測量油煙濃度的誤差會比較大，測量結(jié)果有很大的不確定性。即使在濃度相同的情況下，不同條件下產(chǎn)生的油煙成分區(qū)別也很大，而每一種氣體傳感器都有特定的氣體種類探測范圍，對每種可探測氣體又有不同的敏感度和特征系數(shù)。這樣，測量結(jié)果就會有比較大的分散性，對比標(biāo)準(zhǔn)油煙測量方法，就會出現(xiàn)對某些情況下產(chǎn)生的油煙測量比較準(zhǔn)確，對另一些情況下產(chǎn)生的油煙測量結(jié)果出現(xiàn)較大差別，從而產(chǎn)生較大的誤差。

由于氣體傳感器的測量通常與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)，因而在具體測量時常需要同時監(jiān)測氣體溫度和濕度。為了準(zhǔn)確計算濃度和油煙排放總量，還可能需要測量氣壓、風(fēng)速、風(fēng)量等參數(shù)。

油煙濃度關(guān)鍵氣體傳感器技術(shù)的應(yīng)用

目前市場上可以選擇的用于測量氣體濃度的傳感器型號、種類繁多，測量原理也多種多樣，這就需要進行大量的實驗進行測試研究。如美國Baseline的pid氣體傳感器和英國alphasense 的PID氣體傳感器，其測量原理是：傳感器主要由紫外線發(fā)光管和傳感部件組成，氣體進入傳感器后，被紫外線照射并發(fā)生電離，電離后的氣體成分被傳感單元監(jiān)測并轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，電壓值與VOC氣體濃度總量（TVOC）成線性正比關(guān)系。又如英國city的MICROpeL 75 可燃?xì)怏w傳感器，采用化學(xué)催化方法監(jiān)測可燃?xì)怏w。電化學(xué)氣體傳感器的工作原理是：采用具有催化活性的金屬，如鉑涂覆在一層透氣但憎水的薄膜上作為電極，被測氣體擴散透過多孔膜在其上進行電化學(xué)氧化或還原反應(yīng)，通過電極的熱力學(xué)電位與參考電極上的熱力學(xué)電位之間產(chǎn)生電位差，對此電位差進行測量可以得到氣體濃度。又如日本Figaro的TGS2600 gas sensor，其測量原理是：傳感器主要由傳感部件和加熱部件構(gòu)成，傳感部件是一種金屬氧化物半導(dǎo)體材料。加熱部件在特定的電壓和電流條件下，將傳感部件加熱到一定的高溫，一般在300℃ - 500℃。這樣，在特定的高溫條件以及在有氧氣作為介質(zhì)的情況下，傳感部件與氣體發(fā)生作用，一般是氣體從傳感部件表面吸收氧離子并發(fā)生氧化，傳感部件由于失去氧從而導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化，一般是電阻值減小，通過測量此電阻值的變化，從而可以得知氣體濃度。