食品級二氧化碳氣體標準物質制備及檢驗技術

董繼玲

摘要：我國當前食品級二氧化碳（CO2）的來源主要為化工產品副產的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，存在部分生產廠家生產、提純工藝落后的現狀?；诖耍疚木歪槍κ称芳壎趸細怏w標準物質制備及檢驗技術展開分析與探討。

關鍵詞：食品級;二氧化碳氣體;標準物質制備;檢驗技術

我國目前采用現有工藝生產的可樂、啤酒及其它碳酸飲料僅限在中國本土境內銷售，不能走進國際市場。這就是說，我國現有CO2裝置生產的食品級CO2只適用于生產低檔飲料，這從另一方面制約了我國該領域工業的發展。因此，本文首先介紹食品級二氧化碳氣體的標準物質，進一步探討食品級二氧化碳氣體標準物質的制備流程，最后分析食品級二氧化碳氣體標準物質的檢驗技術。

1?食品級二氧化碳氣體的標準物質

標準物質是具有準確量值的測量標準，它在化學測量、生物測量、工程測量與物理測量領域得到了廣泛的應用一。按照“國際通用計量學基本術語”和“國際標準化組織指南”，標準物質有如下定義：標準物質，是具有一種或多種足夠均勻和很好確定的特征值，用以校準設備，評價測量方法或給材料賦值的材料或物質。標準物質具有以下特點：（1）標準物質的量值只與物質的性質有關，與物質的數量和形狀無關;（2）標準物質種類多，僅化學成分量標準物質就數以千計，其量限范圍跨越12個數量級;（3）標準物質實用性強，可在實際工作條件下應用，既可用于校準檢定測量儀器，評價測量方法的準確度，也可用于測量過程的質量評價以及實驗室的計量認證與測量仲裁等;（4）標準物質具有良好的復現性，可批量制備并且在用完后再行復制。標準物質的級別主要是通過其特性量值準確度來劃分的。

2?食品級二氧化碳氣體標準物質的制備流程

標準氣體制備流程見圖一。

本文采用重量法制備標準氣體。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）定量轉移到制備氣瓶中，來制備氣體混合物。稱量氣瓶充入氣體前后的質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注射器將欲配液體組分注入氣瓶中，注入量可通過稱量注射器注射前后的質量差得到。具體操作如下：將原料氣瓶和經過預處理的制備氣瓶同時接入配氣裝置，開泵，待配氣裝置管路真空度低至約2X104Pa時，打開制備氣瓶瓶閥，觀察真空度數值變化，若數值不再增大說明氣瓶內真空度良好。此時關閉真空泵，打開原料氣瓶，充入所需量的原料氣體。充氣時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食品級二氧化碳氣體標準物質的檢驗技術-O2/CO2分析方法

本實驗選取的儀器為某氣相色譜儀，脈沖放電式氦離子化檢測器（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02能夠很好的分離，但對C02具有不可逆的吸附作用。而硅膠柱為強極性色譜柱，可分離空氣、CH4和C02，但02、N2、CO合為空氣峰，無法分離。所以對于高純C02中的微量氧，選用硅膠柱作為預柱，排空C02;分子篩柱作為分析柱分離氧及其它組分。根據標準譜圖，各種物質在硅膠柱上的出峰順序為H2、02、N2、CH4、CO、C02。同時，儀器中配置了一個四通閥和一個六通閥。六通閥用于進樣，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間只和CH4，?C02在硅膠柱中的保留時間有關。為了消除C02的干擾，通過設置閥切換時間提高來分離效率。在初始條件下，只配置一根硅膠柱，根據各組分的出峰順序和保留時間，設置閥切換時間：初始狀態下（即0min時）六通閥開、四通閥關，0.2min六通閥關，0.8min四通閥開。用PDHID分析02/?C02的最佳實驗條件為：5A分子篩柱柱溫：1200C，檢測器溫度：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。）實驗中選用濃度在（10～30）X10-6mol/mol附近的標準氣體進行方法精密度的實驗，實驗結果見表1。

從表中可知，采用本研究建立的氣相色譜法和實驗條件能夠獲得理想的實驗結果，RSD<0.4%。使用2.017X10-6mol/mol02/CO2氣體標準物質對該儀器檢測能力和檢測限進行了考察。經檢測使用SYSTECHLRT-660氣相色譜儀的檢測限可達到測量10X10-9mol/mol02/CO2的能力。表2和表3分別是使用LRT-660對不同含量的02/C02組分氣體在不同濃度范圍內線性度的考察結果。

表202/CO2方法線性度實驗結果

線性相關系數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方法線性度實驗結果

線性相關系數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結語

總而言之，食品級二氧化碳質量的優劣與人們的身體健康息息相關，所以嚴格控制二氧化碳產品中的雜質顯得十分重要。我國食品級二氧化碳來源廣泛，雜質含量和提純水平參差不齊，直接影響了后續食品質量。所以研制食品級二氧化碳氣體的標準物質，對嚴格把好我國食品添加劑二氧化碳質量關，統一全國檢測標準具有尤為的重要意義。

參考文獻：

[1]張瑞宇.二氧化碳在現代食品領域中的技術應用與進展低溫[J].2013.

[2]李春瑛，張寶成我國食品添加劑液體二氧化碳標準氣體的研究現狀[J].2013.

（作者單位：哈爾濱黎明氣體有限公司質檢部）