 |
上海斯邁歐分析儀器有限公司
主營產(chǎn)品： 氣相色譜、液相色譜、氣質(zhì)聯(lián)用儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、原子吸收光譜儀、紫外分光光度計(jì) |
聯(lián)系電話
18602175640
飲料級二氧化碳中痕量硫化物的分析
2023-1-12 閱讀(106)
摘要針對食品級二氧化碳中的 ppb 級揮發(fā)性硫化物的分析，介紹了Agilent 6890氣相色譜儀上一種采用揮發(fā)性樣品進(jìn)樣口的惰性進(jìn)樣閥系統(tǒng)，并描述了采用 Agilent AED、FPD 和 SieversSCD 的應(yīng)用案例；通過對含 8 種硫化合物的 CO2 混合物的檢測，顯示該系統(tǒng)對低硫含量樣品的檢測提供了易用的校正系統(tǒng)的方法。
引言食品和飲料工業(yè)界已經(jīng)對用于人類食用產(chǎn)品中 CO2的質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定。食用級 CO2 (>99.5%) 中含有許多雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可以產(chǎn)生刺鼻的氣味，有的甚至威脅到人的健康。對于不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)，關(guān)于其允許含量的標(biāo)準(zhǔn) 1 已于近期推出。這些標(biāo)準(zhǔn)由國際飲料技術(shù)科學(xué)家協(xié)會 (ISBT) 頒布。食用級 CO2 中常見的雜質(zhì)有乙醛、甲醇、乙醇、羰基硫和二氧化硫，其總硫含量和總揮發(fā)性烴類含量的控制指標(biāo)分別為 0.1 ppm 和 50 ppm（以體積計(jì)）。雖然配備硫選擇性檢測器的 Agilent 6890 氣相色譜系統(tǒng)可以非常容易地對濃度遠(yuǎn)低于上述食品級 CO2 標(biāo)準(zhǔn)的硫化物進(jìn)行定量分析，但精確的進(jìn)樣設(shè)備對于保障分析結(jié)果的可靠性是非常必要的。
實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用帶有揮發(fā)性樣品進(jìn)樣口和一個硫選擇性檢測器的 Agilent 6890 氣相色譜儀。為了獲得較高的升溫速率，該 GC 在 220 V 電流下工作。GC 中所有氣流的流量和壓力采用電子控制。一個材質(zhì)為哈司合金 C 的六通氣體進(jìn)樣閥 (GSV) 通過一根經(jīng)處理的1/16 管線 (Restek 部件號 20595) 與揮發(fā)性樣品進(jìn)樣口 (VI) 直接相連，該 VI 同樣經(jīng)過處理。為了保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，所有與樣品接觸的管線，包括 1毫升的定量管，都經(jīng)過惰化處理，以提供低含量硫化物分析中所必需的惰性。該進(jìn)樣系統(tǒng)的流程示意圖見圖 1。
采用一種可控制的動態(tài)混合系統(tǒng)將硫校正混合物加入到純的 CO2 稀釋氣體中，從而得到一定濃度的硫化物，并將其輸送到 GSV。該系統(tǒng)如圖 2 所示。硫校正混合物（來自 DCG Partnership I, LTD., Pearland,TX,281-648-1894）的組成見表 1，每種組分的檢定濃度均為 5 ppm
結(jié)果當(dāng) CO2 中含有 25 ppb（以體積計(jì)）的硫化物時，F(xiàn)PD顯示可良好的靈敏度（見圖 3）。該濃度的混合物樣品通過動態(tài)混合系統(tǒng)將流速為 1 mL/min 硫標(biāo)樣氣體與流速為 199 mL/min 的 CO2 混合后制備得到。對于該濃度的樣品來講，除硫化氫之外，其它組分的定量分析都是可以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)使用本文中描述的進(jìn)樣系統(tǒng)時，F(xiàn)PD 可以定量分析濃度約為 50 ppb（以體積計(jì)）的硫化氫。圖 4 為采用 AED、檢測波長為 181 nm 時得到的含硫混合物濃度分別為 5 ppm（樣品未被稀釋）和 35 ppb（樣品使用 CO2 稀釋）的樣品譜圖。由圖可知，在 35ppb 濃度水平上，8 種硫化物的信噪比都令人滿意。
在進(jìn)行樣品分析之后，對不含硫校正混合物的純 CO2進(jìn)行了分析。采取這樣的做法是為了確保殘留的硫化物不會被誤認(rèn)為 CO2 中的組分。然后，使用氦氣對管線進(jìn)行約 1 小時的吹掃。吹掃后將氦氣注入GC-AED 系統(tǒng)來監(jiān)測任何可能存在的殘留。通常來講，經(jīng)過一、兩次的進(jìn)樣閥進(jìn)樣并切斷進(jìn)樣之后，不會觀測到硫化物的殘留現(xiàn)象。將含硫混合物與純 CO2 混合得到了濃度為 25 ppb 樣品，圖 5 為該樣品的 SCD 譜圖。當(dāng)采用 5 mL 定量管進(jìn)樣時，SCD 能夠檢測到濃度低至 2 ppb 的羰基硫。當(dāng)采用 AED 時，即使羰基硫和二硫化碳在純CO2 中的濃度分別低至 2 ppb 和 1 ppb 時依然可以被檢測到（見圖 6）。
ISBT 標(biāo)準(zhǔn)中指出，食品級 CO2 中還存在大量的非硫雜質(zhì)。雖然這些雜質(zhì)在本文中沒有涉及，但 AED 在波長為 181 nm 的位置檢測硫的同時，還能在波長為193 nm 的位置檢測碳。因此，許多低至 ppb 級的烴類雜質(zhì)也可以在使用 105 m×0.53 mm×5.0 µm DB1柱的 Agilent 6890/AED 系統(tǒng)內(nèi)分離和定量。對于那些在 FID 上有響應(yīng)的化合物來講，其在波長 193 nm處的靈敏度要比 FID 高約 5 倍?？梢?，對痕量烴類雜質(zhì)的檢測并不是一項(xiàng)困難的工作。
結(jié)論對于食品級 CO2 中濃度低至 25 ppb 含硫雜質(zhì)的檢測來講，將 FPD 和本文介紹的進(jìn)樣系統(tǒng)配合使用可以提供一種簡單易行、成本低廉的解決方案。與 FPD相比，硫化學(xué)發(fā)光檢測器 (SCD) 則具備更高的靈敏度，但所付出的代價是較高的成本和略顯困難的設(shè)置/調(diào)整工作。當(dāng)需要同時分析樣品中的烴類時，AED只需要單個進(jìn)樣閥、色譜柱和檢測器就可以提供最完整的解決方案。
