穩定態二氧化氯

穩定性二氧化氯分為食品添加劑級與消毒級兩大類。

穩定態二氧化氯作為食品添加劑出現在果、蔬保鮮及魚類加工的防腐劑目錄中，也作為食品工業加工助劑。

基本介紹

• 化學式：ClO2
• 分子量：67.45
• 沸點：11°C
• 水溶性：易溶於水
• 外觀：室溫下是一種黃綠色氣體,濃度較高時顏色為橙紅色
• 套用：消毒，食品工業加工助劑
• 安全性描述：性質不穩定,易分解，具有較強的腐蝕性

套用背景

二氧化氯套用於食品工業始於1985年，美國同意將二氧化氯作為食品加工設備消毒液,1987年又批准作為食品加工廠的環境表面消毒，還批准用於醫院、實驗室和醫藥環境中的殺菌劑和除霧劑,到80年代末在美國已得到廣泛套用;1988年，日本食品衛生法將二氧化氯列入食品添加劑，作為麵粉漂白劑使用;澳大利亞澳衛部批准列入食品添加劑作為食品漂白用;我國於1992年由中國食品添加劑委員會批准,二氧化氯可用於魚類加工過程控制雜菌、大腸桿菌等污染。

在GB2760-1996《食品添加劑使用衛生標準》中穩定態二氧化氯作為食品添加劑出現在果、蔬保鮮及魚類加工的防腐劑目錄中,在GB2760-2011《食品添加劑使用衛生標準》中,食品分類號“04.01.01.02經表面處理的鮮水果”及“04.02.01.02經表面處理的新鮮蔬菜”中作為防腐劑,最大使用量為0.01g/kg;食品分類號為“09.0水產品及其製品(包括魚類、甲殼類、貝類、軟體類、棘皮類等水產品及其加工製品)”中是唯一指定的防腐劑,最大使用量為0.05g/kg;該標準同時將二氧化氯列為食品工業加工助劑。由此可見,穩定態二氧化氯套用於食品工業越來越得到世界範圍的認可.具有廣闊的發展前景。

二氧化氯(ClO₂)具有廣譜抗微生物作用,而且對高等動物細胞無致痛、致畸、致突變作用，具有高度的安全性,被世界衛生組織( WHO)列為Al級廣譜、安全、高效殺菌消毒劑,被推崇為第四代消毒劑。ClO₂性質不穩定,易分解，具有較強的腐蝕性,使用安全性較差,須在使用地點製造而使其難以作為一種商品包裝和儲運，其套用受到了一定限制。穩定態ClO₂克服了上述缺點，又具有高效、廣譜的殺菌效果，廣泛用於醫療衛生、食品加工消毒、食品保鮮、環境消毒、飲水消毒、工業水處理等方面,為ClO2的套用打開了一個更廣闊的市場。

穩定態ClO2的性質

常溫常壓下,ClO₂是一種黃綠色至橙色的氣體,具有類似氯氣的刺激性氣味,空氣中體積濃度超過10%時便有爆炸性,熔點-59.5°C,沸點9.9°C。ClO₂不能製成壓縮氣體或濃縮溶液,因而需在使用地點製造。ClO₂易溶於水，在水中低溫下有各種水合物,對熱、光敏感,需避光、低溫保存。ClO₂是一種強氧化劑,與無機和有機化合物劇烈發生氧化還原反應,有很強的腐蝕性。氣體二氧化氯性質非常活潑,極不穩定,具有易燃易爆性,易溶於水,可製成不穩定的水溶液,但其在室溫下每天約有2%~10%的離解率，因此不易貯存和運輸。二氧化氯的氧化能力很強，是氯氣的2.63倍,其獨特的殺菌消毒、漂白、除臭等能力已得到大量實驗認證及套用。

穩定態ClO2的製備

穩定態ClO₂有液態穩定性ClO₂水溶液、固體穩定性ClO₂及凝膠狀穩定性ClO₂三種存在形式。穩定態ClO₂的製備,首先製備純度高、濃度高的ClO₂氣體,然後將ClO₂氣體通入惰性溶液、含穩定劑的固態吸附劑或凝膠狀物質中形成含一定ClO₂有效濃度的產品。由此惰性溶液和吸附劑的選取非常重要。使用時加入一定量的活化劑,釋放出ClO₂氣體,達到消毒殺菌的目的。

ClO2氣體的製備

ClO₂氣體的製備方法很多,目前普遍採用電解法和化學法，化學法又分為氯酸鹽還原法和亞氯酸鈉氧化法。R1~R8系列法是傳統的ClO2的製取方法，是以SO₂、NaCl、CH₃OH、HCOOH.H₂O₂、HCl等還原劑在強酸性條件下，與氯酸鈉反應製得。亞氯酸鈉氧化法有氯氧化法，酸化法,過氧酸鹽氧化法等。以廉價易得的蔗糖為還原劑,在硫酸存在下,與氯酸鈉反應製取高純度的ClO2氣體。製備條件為:蔗糖與氯酸鈉摩爾比48:1.1,體系酸度5mol/L,反應溫度90°C,反應時間30min,負壓條件下用冰水0°C吸收。

液態穩定性ClO2的製備

ClO₂是穩定液中ClO₂的存在形態，以過碳酸鈉為主穩定劑的溶液中ClO₂不是以游離形式存在，而是以ClO₂型體存在同，NaClO₂溶液就是一種良好的經過穩定的ClO₂穩定液。製備液態穩定性ClO₂使用的穩定劑選用碳酸鈉、過碳酸鈉、硼酸鹽、過硼酸鹽等惰性溶液,可製得濃度2%以上的溶液。普遍採用10%~13%的過碳酸鈉吸收液,製備方法為:原料碳酸鈉淨化除去Cu2+、Mn2+、Fe2+等,採用重結晶法,將碳酸鈉溶於去離子水,濃縮、冷卻、結晶得結晶碳酸鈉(NaCO₃·10H20);稱取結晶碳酸鈉286g,放入燒杯中，加250ml去離子水溶解，避光下邊攪拌邊緩慢加入30%的過氧化氫150ml,再加去離子水500ml,攪拌10min,即得過碳酸鈉吸收液，此溶液pH=9~10。使用時用鹽酸可將ClO₂在短時間內全部活化出來，而用緩效活化劑檸檬酸可將ClO₂緩慢釋放出來，但只能活化60%左右的ClO₂。

固態穩定性ClO2的製備

固態穩定性ClO₂,不是固態的ClO₂,它是在一定條件下緩慢釋放ClO₂的固體製品。首先製備穩定性ClO₂溶液,加入按重量比1:1的固體吸附劑與穩定ClO₂溶液混合,經抽濾、避光晾乾、加少量聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉、矽酸鈉、硫酸鎂等穩定劑,研成粉末即得固狀ClO₂。固體吸附劑採用可吸收自身重量50%以上的硅藻土和粉煤灰的混合物，其重量比為1:2。此固狀ClO₂中ClO₂含量約為3.0mg/g左右。緩釋劑用檸檬酸、三氯化鐵、硫酸鋁等,按比例1:1混合，可緩慢釋放出ClO₂氣體。

凝膠狀ClO2的製備

稱取高級脂肪酸40g,研細,加200ml95%乙醇,緩慢加熱至全部溶解。另取明膠10g,加水加熱至溶解。攪拌下將明膠的熱溶液緩慢加入脂肪酸溶液中,繼續緩慢加熱並攪拌至溶液形成凝膠狀。在上述凝膠中加入200mlClO₂穩定性溶液,加少量聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉、矽酸鈉、硫酸鎂等穩定劑，調pH=9左右,冷卻凝固即得凝膠狀固體ClO₂。使用時,加入酸活化劑,即有ClO₂氣體通過凝膠孔隙而緩慢釋放出ClO₂。

穩定性ClO2的檢測

穩定態ClO₂的檢測採用丙二酸一碘量法測定。

食品添加劑級與消毒級的區別

同樣都是穩定性二氧化氯溶液食品添加劑級與消毒級的區別在於:前者在生產時需用食品添加劑碳酸鹽溶液作為穩定液,而後者在生產上除可用碳酸鹽作穩定劑,還可用硼酸鈉、過硼酸鈉等無機鹽為穩定劑;二者對活化劑的要求也有所不同;通過各項理化指標的對比發現，食品添加劑級穩定二氧化氯溶液增加了甲醇含量的要求,這是考慮生產原料有可能帶入的有害物質參照白酒標準中甲醇含量指標制定的，而消毒級則沒有對此項作規定。

食品級二氧化氯

二氧化氯發生器、各種固體二氧化氯都不能用於食品添加劑，亞氯酸鈉溶液以及生產中不按相關規定生產的穩定性二氧化氯溶液也不符合食品添加劑的要求。只有符合以下條件的穩定性二氧化氯溶液才能作為食品添加劑:

1)採用食品添加劑碳酸鹽為穩定劑吸收氣體二氧化氯。

2)各項理化指標均符合食品添加劑二氧化氯溶液的要求。

3 )以食品添加劑鹽酸為活化劑。

穩定態ClO2的套用

穩定性ClO2的殺菌機理及特點

穩定性ClO₂的殺菌機理是靠釋放次氯酸分子和新生態氧(即氧原子)實現雙重強氧化作用,使微生物機體內部組成蛋白質的胺基酸斷鏈，破壞微生物的酶系統，從而殺滅病原微生物如致病菌、非致病菌、病毒、芽孢、各種異養菌、真菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌、藻類、原生動物浮游生物等。但是它對高等動物細胞結構基本無影響。

飲用水處理

穩定態ClO₂可用於航空、水池、水箱的飲用水消毒，不但可殺死各種細菌,而且可殺滅各種藻類、浮游生物,水質完全可達到國家規定的飲用水標準。另外可用於游泳池、浴池、賓館等公共場所的消毒。

工業廢水處理

工業廢水經氯氣處理後,水中的強致癌物三氯甲烷不能被除去;造紙、紙漿漂白後的廢水中，含有大量的氯酚和致畸變、致突變性的1,3-二氯丙酮,2-氯丙烯醛、呋喃酮等有害物質,在使用氯氣消毒的同時加入一定量的液態穩定性ClO₂,可抑制這些有害物質的形成。如投入ClO₂/Cl₂=0.5時能使二氫甲烷減少20%.若ClO₂/Cl₂=2.0時,三氯甲烷減少80%,只加入穩定性ClO₂,幾乎不形成三氯甲烷等。穩定性ClO₂處理工業廢水是控制三氯甲烷生成的最佳方法。穩定性ClO₂處理含氰廢水，可將含氰濃度在100~300mg/L的高毒廢水降到0.2~15mgL。

水產養殖

穩定性ClO₂在水產品養殖和保鮮過程中具有重要作用。可殺死養殖在河水中的河蚌感染的細菌,提高珍珠的產量;對魚類飼養水的消毒、防治魚蝦類疾病有較好效果，適用於魚缸、大型水族筒、魚場的消毒,捕獲後的魚蝦用40ppm穩定性ClO₂浸泡10~20分鐘,在7~10天的貯運期間保持原有的色、香、味。另外還可用於防止飼料霉變,防治水產動物的某些疾病。

食品工業

穩定性ClO₂可作麵粉、食品漂白劑使用;用80ppm的穩定性ClO₂溶液浸泡可對食品加工設備管道、貯槽、混合槽進行消毒;可用0.1g/100ml的穩定性ClO₂對奶牛的乳房、擠奶器、牛奶管道及貯罐消毒;在魚類加工、家禽加工中用穩定性ClO₂浸漬可控制大腸桿菌等微生物污染,使用量為0.05g/kg。我國已有食品添加劑國家標準頒布實施(GB2760-1996,HG3669-2000)。

食品保鮮方面,水果、蔬菜的運輸、貯存過程中易腐爛變質，使用粉末狀ClO₂與緩釋劑按1:1比例混合,置於水果紙箱、蔬菜倉庫中,可殺滅致腐微生物，抑制細菌生長，而且與冷藏法相比價格低廉使用方便，適用於大部分果蔬的保存。

醫療方面

穩定性ClO₂在pH=3~9範圍內可殺滅醫院污水中的致病菌和非致病菌，而CI₂只有在中性條件下才能達到滿意效果，穩定性ClO₂對COD的去除效果也優於CI₂使用量為25mg/L,作用時間60min。另外在臨床上，可治療皮膚損傷、防止疥瘡、牛皮癬、銀屑病、濕疹等真菌感染;用於口腔消毒、眼科消毒、婦科消毒、外科消毒及醫療、手術器械消毒,空氣消毒等方面。

環境衛生方面

固體ClO₂加緩釋劑釋放出低濃度ClO₂氣體，對人體沒有毒害，而對空氣有一定的殺菌消毒作用,有效去除空氣中的臭味、異味,是一種新型的空氣清新劑、除臭劑，用於居室、旅館、病房、衛生間、冰櫃、空調等環境