食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備及檢驗(yàn)技術(shù)

董繼玲

摘要：我國(guó)當(dāng)前食品級(jí)二氧化碳（CO2）的來(lái)源主要為化工產(chǎn)品副產(chǎn)的CO2氣源，如石灰窯、釀酒廠、化肥廠的尾氣、二氧化碳天然氣、熱電站、煉鐵廠的煙道氣等。我國(guó)各地有廣泛分布的大、小化肥廠、釀酒廠、石灰窯，因此CO2氣源非常豐富。由于各種CO2氣源組分及含量不同，加工提純的方法也有所不同，為降低成本，存在部分生產(chǎn)廠家生產(chǎn)、提純工藝落后的現(xiàn)狀?；诖耍疚木歪槍?duì)食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備及檢驗(yàn)技術(shù)展開(kāi)分析與探討。

關(guān)鍵詞：食品級(jí);二氧化碳?xì)怏w;標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制備;檢驗(yàn)技術(shù)

我國(guó)目前采用現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的可樂(lè)、啤酒及其它碳酸飲料僅限在中國(guó)本土境內(nèi)銷(xiāo)售，不能走進(jìn)國(guó)際市場(chǎng)。這就是說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)有CO2裝置生產(chǎn)的食品級(jí)CO2只適用于生產(chǎn)低檔飲料，這從另一方面制約了我國(guó)該領(lǐng)域工業(yè)的發(fā)展。因此，本文首先介紹食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，進(jìn)一步探討食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備流程，最后分析食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢驗(yàn)技術(shù)。

1?食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是具有準(zhǔn)確量值的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，它在化學(xué)測(cè)量、生物測(cè)量、工程測(cè)量與物理測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用一。按照“國(guó)際通用計(jì)量學(xué)基本術(shù)語(yǔ)”和“國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織指南”，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)有如下定義：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，是具有一種或多種足夠均勻和很好確定的特征值，用以校準(zhǔn)設(shè)備，評(píng)價(jià)測(cè)量方法或給材料賦值的材料或物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有以下特點(diǎn)：（1）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的量值只與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與物質(zhì)的數(shù)量和形狀無(wú)關(guān);（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)種類(lèi)多，僅化學(xué)成分量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就數(shù)以千計(jì)，其量限范圍跨越12個(gè)數(shù)量級(jí);（3）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)實(shí)用性強(qiáng)，可在實(shí)際工作條件下應(yīng)用，既可用于校準(zhǔn)檢定測(cè)量?jī)x器，評(píng)價(jià)測(cè)量方法的準(zhǔn)確度，也可用于測(cè)量過(guò)程的質(zhì)量評(píng)價(jià)以及實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量認(rèn)證與測(cè)量仲裁等;（4）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)具有良好的復(fù)現(xiàn)性，可批量制備并且在用完后再行復(fù)制。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的級(jí)別主要是通過(guò)其特性量值準(zhǔn)確度來(lái)劃分的。

2?食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制備流程

標(biāo)準(zhǔn)氣體制備流程見(jiàn)圖一。

本文采用重量法制備標(biāo)準(zhǔn)氣體。重量法制備混合氣體，就是將原料氣體（純氣或已知組成的混合氣體）定量轉(zhuǎn)移到制備氣瓶中，來(lái)制備氣體混合物。稱量氣瓶充入氣體前后的質(zhì)量差即為充入的氣體量。若原料氣體在常溫下為液體則采用注射重量法。注射重量法是指通過(guò)注射器將欲配液體組分注入氣瓶中，注入量可通過(guò)稱量注射器注射前后的質(zhì)量差得到。具體操作如下：將原料氣瓶和經(jīng)過(guò)預(yù)處理的制備氣瓶同時(shí)接入配氣裝置，開(kāi)泵，待配氣裝置管路真空度低至約2X104Pa時(shí)，打開(kāi)制備氣瓶瓶閥，觀察真空度數(shù)值變化，若數(shù)值不再增大說(shuō)明氣瓶?jī)?nèi)真空度良好。此時(shí)關(guān)閉真空泵，打開(kāi)原料氣瓶，充入所需量的原料氣體。充氣時(shí)按照混合氣中分壓遞增的順序充入各組分，即先充入組分氣體，再充入稀釋氣體C02。

3食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的檢驗(yàn)技術(shù)-O2/CO2分析方法

本實(shí)驗(yàn)選取的儀器為某氣相色譜儀，脈沖放電式氦離子化檢測(cè)器（PDHID）載氣為高純氦氣，1mL定量管。PDHID是一種通用型高靈敏度檢測(cè)器，是分析永久性氣體的最佳選擇。儀器配置了兩根色譜柱，硅膠柱作為預(yù)柱，5A分子篩柱為分離柱。5A分子篩主要用于分離永久性氣體，對(duì)02能夠很好的分離，但對(duì)C02具有不可逆的吸附作用。而硅膠柱為強(qiáng)極性色譜柱，可分離空氣、CH4和C02，但02、N2、CO合為空氣峰，無(wú)法分離。所以對(duì)于高純C02中的微量氧，選用硅膠柱作為預(yù)柱，排空C02;分子篩柱作為分析柱分離氧及其它組分。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)譜圖，各種物質(zhì)在硅膠柱上的出峰順序?yàn)镠2、02、N2、CH4、CO、C02。同時(shí)，儀器中配置了一個(gè)四通閥和一個(gè)六通閥。六通閥用于進(jìn)樣，四通閥用于控制硅膠柱排空C02主體組分，所以四通閥的切換時(shí)間只和CH4，?C02在硅膠柱中的保留時(shí)間有關(guān)。為了消除C02的干擾，通過(guò)設(shè)置閥切換時(shí)間提高來(lái)分離效率。在初始條件下，只配置一根硅膠柱，根據(jù)各組分的出峰順序和保留時(shí)間，設(shè)置閥切換時(shí)間：初始狀態(tài)下（即0min時(shí)）六通閥開(kāi)、四通閥關(guān)，0.2min六通閥關(guān)，0.8min四通閥開(kāi)。用PDHID分析02/?C02的最佳實(shí)驗(yàn)條件為：5A分子篩柱柱溫：1200C，檢測(cè)器溫度：1200C，柱流速：60mL/min，樣品流速：150mL/min。（由于柱流速為60mL/min，載氣總流速選擇范圍小，所以載氣總流速就不需要選擇了。）實(shí)驗(yàn)中選用濃度在（10～30）X10-6mol/mol附近的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行方法精密度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

從表中可知，采用本研究建立的氣相色譜法和實(shí)驗(yàn)條件能夠獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，RSD<0.4%。使用2.017X10-6mol/mol02/CO2氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)該儀器檢測(cè)能力和檢測(cè)限進(jìn)行了考察。經(jīng)檢測(cè)使用SYSTECHLRT-660氣相色譜儀的檢測(cè)限可達(dá)到測(cè)量10X10-9mol/mol02/CO2的能力。表2和表3分別是使用LRT-660對(duì)不同含量的02/C02組分氣體在不同濃度范圍內(nèi)線性度的考察結(jié)果。

表202/CO2方法線性度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

線性相關(guān)系數(shù)r=0.99997;線性方程y=0.00004817x+0.1713，線性誤差≤1.2%，表明該儀器線性度良好。

表3O2/CO2方法線性度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

線性相關(guān)系數(shù)r=0.99998;線性方程y=0.0006481x-1.537，線性誤差≤0.5%表明該儀器線性度良好。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，食品級(jí)二氧化碳質(zhì)量的優(yōu)劣與人們的身體健康息息相關(guān)，所以嚴(yán)格控制二氧化碳產(chǎn)品中的雜質(zhì)顯得十分重要。我國(guó)食品級(jí)二氧化碳來(lái)源廣泛，雜質(zhì)含量和提純水平參差不齊，直接影響了后續(xù)食品質(zhì)量。所以研制食品級(jí)二氧化碳?xì)怏w的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對(duì)嚴(yán)格把好我國(guó)食品添加劑二氧化碳質(zhì)量關(guān)，統(tǒng)一全國(guó)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)具有尤為的重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李春瑛，張寶成我國(guó)食品添加劑液體二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)氣體的研究現(xiàn)狀[J].2013.

（作者單位：哈爾濱黎明氣體有限公司質(zhì)檢部）