食品級 CO₂ 的質譜檢測

如果二氧化碳短缺，我們或許喝不到肥宅快樂水了。食品與二氧化碳的關系密不可分，例如

可樂，啤酒等飲料，二氧化碳的濃度在食品也是有標準要求，是否可以達到生產標準。

二氧化碳在食品的應用很廣泛，食品級二氧化碳主要應用于各種碳酸飲料以及食品防腐中，

尤其是在碳酸飲料中發揮著重要的作用，有著一定的調節風味、消暑的效果。并且，食品級

二氧化碳關系到食品健康和安全，所以，對其品質要求*。

盡管我國從 2006 年 12 月 1 日起，食品添加劑液體二氧化碳執行與飲料協會（ISBT）標

準等效的 GB10621-2006 新國標。但國內仍有部分食品用二氧化碳生產廠家的產品未能*

按照 GB10621-2006 的質量標準要求進行質量控制。同時使用食品級 CO2 生產相應產品的用

戶片面認為只要產品純度達到 99.9%或 99.99%就是食品級二氧化碳，未按照相關標準進行必

要檢測就驗收原料，孰不知即便純度高，其所含的有毒有害雜質仍可能超標。

作為一個工業產物，在 CO2 產生和提純過程中，必然也和其他液體化工原料一樣帶有雜質。

產生 CO2 的反應中的副產物，過濾，提純 CO2 時帶污染物等等。

ESS 與 CO2 的因緣

從 US FDA 發現運往一家shi界ling先的飲料工業企業制造的 CO2 中存在 20ppb 的苯開始，

我們就著手研發食品級氣體分析。迄今為止，涉及保密問題，不能詳細描述此事。當時英國

供應商聯系我們，要求我們在極短時間內，為他們安裝快速，可靠，低檢測限的測試系統。

當時，工業中的 “化學氣體” CO2 產生問題，主要是由于用作原料的天然氣在硝酸銨生產的

氣體合成過程中，存在苯散逸引起的。這就需要采用再生碳過濾器對成品 CO2 進行吸附過

濾。這樣就出現了問題，過濾器是根據理論，以恒定濃度的苯作為依據來定時再生。

在反復監控后，我們發現，在過濾階段，苯的濃度會出現很大變化，導致在過濾器定時再生

之前，經常會出現飽和穿透現象，使苯的過濾效果明顯變差，這就是 CO2 中存在苯的含量

較高的原因。如果在所有過程中安放監測點，用在線式質譜分析的數據對過濾器再生進行預

測及監測，那否可及時發現質量問題，使得問題在工藝流程結束之前得到解決呢

這樣就促成了 ESS 公司歷*zui大項目的產生。我們為客戶安裝了 3 套全自動化的系統，

用來監測多達 32 個樣品點，某些用于連接加熱樣品的管線超過 1000 米。

此系統可監測生產過程 (硝酸銨副產物) 中所有環節的 CO2 氣體品質，若超過濃度限值，

可關停生產。

在安裝期間，客戶(由于保密，我們不能列出其名)適應了質譜的分析速度和準確性后，新增

監測管線進行控制，采用質譜監測氣體合成回路 (過去常采用 GC)，快速更新時間。

經過這些檢測后，被 FDA 禁停的氣體運輸得以恢復。

分析的組分 檢測范圍

苯 (Benzene) 1-100ppb 報警@ 5ppb (部分中間產品 和 成品)

二氧化碳 (CO2) 97 - 99.999% (部分中間產品 和 成品)

氫氣 (Hydrogen) 20-60% (合成回路)

氮氣 (Nitrogen) 40-50% (合成回路)

甲烷 (Methane) 0-500ppm (合成回路)

乙烷 (Ethane) 0-100ppm (合成回路)

對于高純度的 CO₂ 檢測：

ESS 公司的質譜系統，可以很好地檢測受限物質至低于限制濃度，可快速、直接控制過程。

可用于質控檢測，出具 “合格/不合格” (Pass/ Fail) 證書。

其他同類型客戶的應用

高純 CO₂

分析的組分 檢測范圍

• 1-3-丁二烯 <0.1ppb

• 苯 <0.1ppb

• CO <0.5ppm

• CO2 <0.5ppm

• DME <0.1ppb

• DMS >1ppb

• 乙醇 <0.1ppb

• H2S <5ppb

• 甲苯 <0.1ppb

食品級氣體

分析的組分 檢測范圍

• 苯 1ppb - 100ppb

• CO2 5ppm - 100%

• H2 10ppm - 100%

• N2 10ppm - 100%

• 甲烷 10ppm - 100%

• 乙烷 10ppm - 100%

• O2 0.5ppm - 100