怎样认识食品二氧化碳质量指标

怎样认识食品二氧化碳质量指标

沈建冲卢忠生徐美楠

（杭州快凯高效节能新技术有限公司杭州310009）

0前言

二氧化碳是最广泛的气体食品添加剂，二氧化碳伴随着各类饮品走进千家万户，其质量的优劣与人身健康息息相关。严格控制二氧化碳产品中的杂质，特别是对人体有毒有害物质的去除显得尤为重要，我国的二氧化碳原料气来源广泛、杂质成份复杂，这些原料气中可能存在的杂质包括：各种碳氢化合物、氨、硫化物、氮氧化物、氰化物、醇、醛、酯、醚等

除了这些有害杂质外，还有一些会对产品品质造成一定影响的其它物质，如氧、氮、氢、水、固体杂质等。在新国标及可口可乐食品二氧化碳的所有指标中，最主要的指标有纯度、水份、硫、苯等芳香烃、总烃、醇、醛等含氧有机物。

这些主要指标中最难控制的也是体现产品技术水平的要数硫化物；苯类芳香烃；总烃；醇、醛及其它含氧有机物，其中总硫要求<0.1×10-6，苯<0.02×10-6（20ppb），总烃<50×10-6（其中非甲烷类烃<20×10-6，甲醇<10×10-6，乙醛<0.2×10-6。其它含氧有机物<1×10-6。

1主要指标（见表1）

表1国际饮料技术协会和我国食品二氧化碳新国标的主要指标

序号项目指标

1二氧化碳含量，10-2（V/V）≥99.9（process）

2水分，10-6（V/V）≤20（process）

3酸度通过测试（regulatory）

4氧10-6（V/V）≤30（sensory）

5氨，10-6（V/V）≤ 2.5（regulatory）

6一氧化氮，10-6（V/V）≤ 2.5（regulatory）

7二氧化氮，10-6（V/V）≤ 2.5（regulatory）

8不易挥发有机残留物10-6（m/m）≤5（sensory）

9不易挥发残留物10-6（m/m）≤10（sensory）

10磷化氢，10-6（V/V）≤通过测试，最大0.3（regulatory）11总挥发的碳氢化合物（以甲烷计），10-6（V/V）≤50（其中非甲烷烃不超过20（sensory）12乙醛，10-6（V/V）≤0.2（sensory）

13芳香族碳氢化合物，10-6（V/V）≤0.02（regulatory）

14总硫（除二氧化硫外，以硫计），10-6（V/V）≤0.1（sensory）

15一氧化碳，10-6（V/V）≤10（regulatory）

16硫氧化碳，10-6（V/V）≤0.1（sensory）

17二氧化硫，10-6（V/V）≤ 1.0（sensory）

18硫化氢，10-6（m/m）≤0.1（sensory）

19水溶液无色、无浑浊（sensory）

20气味无味（sensory）

21味道无异味（sensory）

根据不同杂质对饮料行业的影响分为：过程控制型（process）：指在生产过程也是饮料工业必须规定的关键指标；感官控制型（sensory）：指会对饮料的口感、气味、外观起负面影响的指标；法规限制型（regulatory）：指指标值由法规制定机构特别设定的指标。

从以上指标可以看出，最难处理的几个指标中，苯类芳香烃、总烃、醇、醛及其它含氧有机物，对用户的影响特别大、对用户产品质量和人体健康有着重大影响。而这些指标含量总和都不超过60×10-6，即0.006%，也就是说如果这些指标超标，二氧化碳的纯度还可能大99.99%以上，因此，作为食品添加剂的二氧化碳，纯度只是众多指标中的一项，如果不进行针对性的特殊处理，纯度高的产品，仍有可能因有毒有害杂质超标而不能用在食品行业。

2实现主要指标的方法

2.1硫化物脱除

原料气中，硫化物主要为硫化氢，羰基硫。硫化氢通过活性碳可以容易去除，但羰基硫则无法通过活性碳脱除，只能将其转化为无机硫，再通过特种活性碳脱除，即采用JTL-1脱硫工艺。要使总硫完全达到<0.1ppm的要求，脱硫剂必须采用专用的精脱硫剂。由于硫化氢吸附性很强，取样至分析时间间隔越长，被容器吸附的量就越大，容易造成分析结果比实际值偏低很多。在设计中，最好采取现场分析的办法，然后根据分析结果“量身定做”设计脱硫方案。

2.2苯、总烃，甲醇，乙醛，其它含氧有机物等有机杂质的脱除

醇、醛的水溶性较好，可通过水洗洗掉大部分，但要洗至食品标准要求还是有困难。实际生产中将水洗作为净化的预处理可去除大部分水溶性杂质，减轻精制负荷。这些杂质沸点比二氧化碳高，通过精馏的方法无法和二氧化碳分离，因而必须采用吸附和化学方法脱除，而有机杂质的精制主要有：吸附法（包括膜分离法）：采用专用吸附剂对某一或几种杂质进行吸附脱除。吸附剂主要是采用特制改性活性碳吸附。由于其它十几种有机杂质在新国标和国际饮料协会标准中都是痕量和超痕量级的，如苯是要求<20ppb，仅靠吸附的方法要达到新国标和国际饮料协会标准的要求有很大难度。原料不同其杂质种类和含量也相差很大，在工业化生产中，要使用一种吸附剂同时吸附十几种杂质显然不现实，必须采用多种吸附剂。由于不同吸附剂对不同杂质的吸附容量不同，很难保证多种杂质吸附剂同时穿透失效，可能某一种或几种吸附剂已经穿透失效了而其它吸附剂还未失效，吸附法往往在吸附剂更换初期还能达标，但短时间使用后，某个或某些指标就出现超标准，从而难以保证原料中的几十种杂质同时合格。国内某厂曾试图通过专用吸附剂将苯脱至食品级，使用不到半个月苯即超标。

催化氧化法：它的最大特点是在特种催化剂存在的条件下，在较低温度时使碳氢化合物和含氧有机物与氧燃烧生成二氧化碳和水，无有毒有害物质产生，由于燃烧反应非常彻底，保证了碳氢化合物和含氧有机物得以彻底脱除，国外食品二氧化碳生产企业和知名饮料生产商也首推该净化方法。从实际使用结果看，国内凡是使用该法的企业，其产品均能达到新国标和国际饮料协会标准的要求，

而采用其它方法的企业则还未有真正能全面达到的，因此就目前而言，催化氧化法是最可靠的。

2.3其它指标的控制

不论原料气通过何种方法精制，都始终含有一些其它杂质成分如氮、一氧化碳、氧、氮氧化物、氩等杂质，由于这些无机杂质沸点都比二氧化碳低，通过低温精馏加以分离，精馏设备设计制造的好坏，直接影响到产品的纯度等级和消耗。

3我国国际标准食品级二氧化碳生产技术

我公司从事国际标准食品二氧化碳技术研发多年，拥有该法的发明专利和提纯专有技术，已成功为国内多家企业改造和新建装置，产品经化学工业气体质量监督检验中心和美国大西洋分析实验室检测，质量指标全部达到或优于新国标和国际饮料协会标准，有的已取得可口可乐和百事可乐公司的产品认证。

最近，采用我公司国际标准食品二氧化碳技术和湖北省化学研究院专用精脱硫剂和脱烃催化剂建成投产的河南修武大通物产有限公司国际标准食品二氧化碳产品经化学工业气体质量监督检验中心检测，所有指标均达到我国的新国家标准、可口可乐标准、国际饮料协会标准（ISBT），其中，食品二氧化碳行业公认最难达标的苯<0.02×10-6（20ppb），总烃4.4×10-6（指标50×10-6），总硫<0.1×10-6，纯度高达99.997%。该项目的建设成功，再次说明了我国自主开发的食品二氧化碳技术完全达到国际水平，也结束了只有引进国外装置技术才能生产国际标准二氧化碳的历史。