《食品安全国家标准 食品添加剂 氮气》编制说明

1 食品安全国家标准 食品添加剂 氮气 （ 征求意见稿 ） 编制说明 一、 工作简况 （ 包括任务来源与项目编号、标准主要起草单位、协作单位、主要起草人、简要起草过程 ） 1 任务来源与项目编号 根据 卫生部 2010 年食品安全国家标准制修订计划 的要求 ， 将于 2011 年完成 食品添加剂氮气 质量规格 国家 标准的 制定 工作 ，计划编号 为 20100102。 2 主要起草单位、 协作单位 本 国家标准由 中海油 天津化工研究设计院 负责起草。 3 主要起草人及其所承担的工作 本标准主要起草人：郭永欣、范国强。 主要承担的工作：查阅国内外标准及有关技 术资料并进行研究分析，负责制定标准各阶段相关文件起草编写工作（包装标准草案、编制说明及上报材料等），参加标准制定各阶段召开的工作会议等工作。 4 简要起草过程 全国化学标准化技术委员会无机化工分会接到制标任务后，查阅了国内外标准及有关技术资料，并向生产、使用单位发函，进行调查并广泛征求对 制标 的意见， 期间并未收到相关生产和使用企业的书面意见，只在电话调查中了解到一些食品级氮气的应用现状。因此， 在 对所搜集资料进行研究分析的 基础上提出了文献小结 和初步草案。此后收到 国内气体行业反馈 的 建议 ，对标准初步草案进行了修改 ， 并在此基础上于 2011 年 4 月提出了 食品添加剂 氮气标准征求意见稿。 二 、 与我国有关法律法规和其他标准的关系 查阅到食品添加剂 氮气 相关的我国标准有 760 2007食品添加剂使用卫生标准， 本标准规定的 食品添加剂 氮气 符合 760 2007 的 规定， 允许用 作 食品工业用加工助剂 。 三 、 国外 有 关法律、法规和标准情况的说明 通过对国 外标准资料的检索， 查阅到的相关国外标准（现行有效）有： 食品化学品法典第六版（ ）“氮气” 和 食品添加剂联合专家委员会 （ “氮气”。指标要求及试验方法 见附表 1、附表 4 所示。 四 、 标准的制、修订与起草原则 1 积极采用国际标准和国外先进标准； 2 有利于促进技术进步，提高产品质量； 3 有利于合理利用资源，提高经济效益； 4 符合用户要求，保护消费者利益，促进对外贸易。 五 、 确定 各项技术内容的依据 1 用途的确定 760 2007食品添加剂使用卫生标准将 氮气列为 食品工业用加工助剂 。 本次制定国家标准确定根据 760 中的规定进行编写。 2 指标项目的确定 目前国内没有 食品添加剂氮气的产品标准， 收集到的国内相关标准有： 进出口食品添加剂检验规程 第 25 部分：食品工业用加工助剂 、 8979纯氮、高纯氮和超纯氮 和 3864工业氮 。 查阅到的相关国外标准（现行有效）有： 食品化学品法典第六版（ ）“氮气” 和 食品添加剂联合专家委员会 （ “氮气”。 其 指标要求及试验方法见 附表 1、 附表 2、附表 3 和 附表 4 所示。 从食品用户和食品级制氮机 等一些国内 生成企业了解到： 目前因没有相应食品氮气标准，食品氮气要求多根据用户要求确定， 食品用氮气的纯度 一般 要求在 上，一些企业供应的食品级氮气的纯 2 度 则 采用 8979纯氮的纯度要求 即 氧含量 都 要求较低。 同时，遵循 积极采用国际标准和国外先进标准的原则， 本标准的 指标 项目的确定 将主要考虑 食品化学品法典第六版（ ）“氮气” 和 食品添加剂联合专家委员会 （ “氮气”。这 也 与 进出口食品添加剂检验规程 第 25 部分：食品工业用加工助剂 中氮气的要求相符。 另外， 考虑到本标准为初次制定， 而 中要求更加严格，因此 本次制标 中指标项目与 中 食品添加剂 氮气的指标项目 相同 ， 即设置：氮气、二氧化碳、 一氧化碳、氧气和水分五项技术指标 。 3 指标参数的对比及制标设想 通过对国内外标准技术资料的分析， 并 充分 考虑 国内氮气生产和使用的现状，以及从 国内气体行业 、食品用户和食品级制氮机等 单位 了解到的情况，本次制定食品添加剂氮气 国家标准 确定 的指标见附表 1。 氮气纯度 和氧气含量 从附表 1 可以得知， 和 规定的食品添加剂氮气纯度均为 而从附表 3 中可以看到我国工业氮的纯度也已经在 上，因此国内生产的氮气纯度 基本不会低于此水平，而且根据从食品用户和食品级制氮机等一些国内生成企业了解到的情况，这与从 国内 气体 行业 反馈的意见一致，因此本次制标根据我国实际情况将氮气指标确定为 不小于 另外，相对于氧气含量而言，其他气体含量是微乎其微的，因此氮气中的氧气含量指标可确定为 不大于 这一规律与 一致。 二氧化碳 由 附表 1 看到 中的二氧化碳 指标 为不大于 这基本与空气中二氧化碳含量相当，因此该指标要求已经失去实际意义。同时根据 国 内气体行业 反馈的意见并结合国内氮气生产实际情况，建议将该项指标参数设定为不大于 为合理。 一氧化碳 一氧化碳含量指标与 和 规定一致，确定为 水分 水分含量 指标与 中规定一致，但是由于国内外测试方法以及表示方式的不同，本次制标根据国内生产和应用情况，将该指标换算为以体积百分数表示的数值，即不大于 4 试验方法的对比及制标设想 本次制定食品添加剂氮气国家标准将 主要 采用 我国家标准 8979的有关 试验方法，国内外 方法简要对比表 及 本次制标 拟定试验方法 见附件 表 4 所示。 中氮气和氧气含量是使用气相色谱法测定（实际上相当于气相色谱法测氧含量，减量法即得到氮纯度），其他指标采用 指定型号的 装有不同试剂的测定管测定，而我国 8979是先采用气相色谱法测得氢、氧（也可用电化学方法）、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等的含量，采用露点法测得水分含量后，用减量法获得氮气纯度 。 相对而言， 虽然气体测定管 操作简单 快捷 、 读数简单，但是 在我国标准中一般不允许像 气标准中那样标识具体产品商 标或产品编号（ 氮气标准中使用的测定管产品 及其 检测范围如下表所示）；另外， 虽然国内也有相关的测试管产品出售，但目前还未对国内外同类测试管作过对比，只是从国内气体行业了解到该类产品的测试误差较大，一般多用在进行环境快速监测等领域，而且该类产品未经标准物质校准，其测定结果的可信度也存在问题；其次， 在国内要购买与 气标准中同等 规格的测定管产品价格不菲（每支测 定 管价格在 2060 元左右，均为一次性使用），测试成本过高，并不适合于我国生产企业和用户的日常检测， 因此使用气体测定管的方法 不能满足标准测试需 要。 相比之下， 我国国家标准中的相关测定方法已经在气体行业中广泛应用，方法成熟，可操作性强， 3 因此本次制标主要考虑用国家标准 8979 的 相关方法， 详细方法见标准草案稿。 气体测定管 氮气所用测定管产品 测定管检测范围 二氧化碳测定管 德尔格测定管（或其他等效测 定管）参考号 0801 V/V） 一氧化碳测定管 德尔格测定管（或其他等效测 定管）参考号 5601 5 150 分吸收管 德尔格测定管（或其他等效测 定管）参考号 7 28531 5 mg/200 mg/氮气纯度 和氧气含量测定 从搜集到的 8979纯氮、高纯氮和超纯氮 和 3864工业氮 标准来看，氧含量分析方法有氧化锆检测器气相色谱法（ 2686性气体中微量氢、氧、甲烷、一氧化碳的测定 氧化锆检测器气相色谱法 ）、电化学法（ 6285体中微量氧测定 电化学法 ）和化学吸附法。 其中， 相对于化学吸附法的氧分析仪，电化学氧分析仪在目前的应用更为广泛，因此 更 便于大 多数企业、用户和 检测 机构使用 ；另外，气相色谱法所需仪器为带有氧化锆检测器和氢火焰离子化检测器的气相色谱仪，一些小型企业和普通实验室 虽 少有配备，但是一些大型生产企业和检测机构多有配备，而且在我国的 8979准中 同时 规定允许使用 氧化锆检测器气相色谱法 和电化学法测定氧含量，因此本次制标为满足各方检测需要 并结合相关企业及检测机构要求 ，在 制标 中并列 采用 了 6285气体中微量氧测定 电化学法 和 2686惰性气体中微量氢、氧、甲烷、一氧化碳的测定 氧化锆检测器 气相色谱法 两种 方法测定氧含量。而氮气纯度可由减量法计算得到，这与 中方法并无冲突。 二氧化碳和一氧化碳含量测定 如上所述，本次制标没有使用测试管的方法，对二氧化碳和一氧化碳含量的测定均采用我国家标准 气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定 第 1 部分：气体中一氧化碳、二氧化碳和甲烷的测定 气相色谱法 的方法测定 ，与 8979用方法一致 。 水分测定 如上所述，本次制标没有使用测试管的方法，对 水分 的测定采用我国家标准 气体中微量水分的测定 第 2 部分：露点法 的方法测定，与 8979用 仲裁法 一致。 5 强制性理由 本标准 是 食品添加剂产品标准， 按本标准组织生产的 产品质量涉及人身健康和食品安全，因此本标准 为强制性。 六 、 征求意见的采纳情况（附征求意见汇总处理表、重大意见分歧的处理结果和依据） 2011 年 4 月由负责起草单位提出了标准征求意见稿（草案）、编制说明， 已 发送给 18 家国内企业和用户征求意见，已经收到 6 家企业的回复意见。收到回复意见后起草小组 对意见进行了汇总、分析，并根据采纳意见情况对标准征求意见稿进行了修改。再次提交卫生部广泛征求意见。 七、 标准实施日期和实施建议 暂 无 。 八、 其他 需要 说明的事项 1 产品性质及用途 氮在通常 情况 下是一种无色无味的气体，且无毒。氮气占大气总量的 体积分数），在标准情况下的气体密度是 g/是难于液化的气体。氮气在水里溶解度很小，在 283K 时，一体积水约可溶解 积的 氮气在极低温下会液化成无色液体，进一步降低温度时， 会形成白色晶状固 4 体。在生产中，通常采用黑色钢 瓶 盛放 氮气。 食品添加剂氮气 可用作氧气或空气置换剂、充气推进剂、包装气以及冷冻剂 （液氮） 等。 在食品加工和包装 储存 中用于提高食品加工能力或防止食品副产品由于接触氧气或潮汽而劣化，提高食品保质期。 2 生产工艺 第一，制备方法 目前国内外，工业规模制氮有三类：即深冷空分制氮、变压氮气气氛炉吸附制氮和膜分离制氮。 这三种方法在食品级氮气中均有应用，各自特点不同， 深冷空分制氮 所得产品纯度较高，而 变压氮气气氛炉吸附制氮和膜分离制氮 可用于 现场制氮 ，近年来也得到广泛应用，具体详述如下。另外 ， 目前 氮气用户 也会 自购制氮设备制氮， 如 食品用制氮机 等 。 （ 1） 深冷空分制氮 它是一种传统的空分技术，已有九十余年的历史，它的特点是产气量大，产品氮纯度高，无须再纯化便可直接应用于磁性材料，但它工艺流程复杂，占地面积大，基建费用高，需专门的维修力量，操作人员较多，产气慢（ 18 24h），它适宜于大规模工业制氮，氮气成本在 /右。 （ 2） 变压吸附制氮与氮气纯化装置相组合 变压吸附（ 称 体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支，是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结 果。七十年代西德埃森矿业公司成功开发了碳分子筛，为 分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快，技术日趋成熟，在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。变压吸附制氮是以空气为原料，用碳分子筛作吸附剂，利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理（加压吸附，减压解吸并使分子筛再生）而在常温使氧和氮分离制取氮气。 变压吸附制氮与深冷空分制氮相比，具有显著的特点：吸附分离是在常温下进行，工艺简单，设备紧凑，占地面积小，开停方便，启动迅速，产气快（一般在 30右），能耗小， 运行成本低，自动化程度高，操作维护方便，无须专门基础，产品氮纯度可在一定范围内调节，产氮量 2000h。但到目前为止，除美国空气用品公司用 氮技术，无须后级纯化能工业化生产纯度 高纯氮外（进口价格很高），国内外同行目前用 氮技术只能制取氮气纯度为 氮（即 ，个别企业可制取 纯氮（ ， 获取 纯度更高 的产品 从 氮技术上是可能的，但制作成本太高，用户也很难接受，所以用非低温制氮技术 若想 制取高纯氮还必须加后级纯化装置。 （ 3） 膜分离空分制氮 膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的新的分支，是 80 年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法，在国内推广应用还是近几年的事。膜分离制氮是以空气为原料，在一定的压力下，利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。它与上述两种制氮方法相比，具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快（ 3内）、增容更方便等特点，但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严，膜易老化而失效，难以修复，需要换新膜，膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在 98左右的中小型用户，此 时具有最佳功能价格比；当要求氮气纯度高于 98时，它与同规格的变压吸附制氮装置相比，价格要高出 30左右，故由膜分离制氮和氮纯化装置相组合制取高纯氮时，普氮纯度一般为 98，因而会增加纯化装置的制作成本和运行成本 。 第二，纯化方法 （ 1） 加氢除氧法 在催化剂作用下，普氮中残余氧和加入的氢发生化学反应生成水，其反应式： 22通过高压氮气压缩机增压机 ， 后级干燥除去水份，而获得下列主要成份的高纯氮： ，5101500100氮成本在 /右。 5 （ 2） 加氢除氧、除氢法 此法分三级，第一级加氢除氧，第二级除氢，第三级除水，获得下列组成的高纯氮： ，5105100氮成本在 /右。 （ 3） 碳脱氧法 在碳载型催化剂作用下（在一定温度下），普氮中 的 残氧和催化剂本身提供的碳发生反应，生成 应式： C 经过后级除 得下列组成的高纯氮气： 5105100氮成本在 /右。 九、 分委员会及主任会议审查意见及处理情况 待审查。 6 附 表 1： 国外标准指标 及 本次制定 国家标准确定 的指标 对比表 标 准 项 目 本次制定国家标准 确 定指标 氮气 氮气 氮气（ （ V/V） /% 氧化碳， （ V/V） /% 氧化碳， （ V/V） /% 气 ， （ V/V） /% 分（ 24000体）， m/ 水分（ 24000体）， （ V/V） /% 氧化物， （ V/V） /% 二氧化硫， （ V/V） /% 附 表 2： 准指标 项 目 2003 2004 含量 （ 以 氮气 体积计 ） /% 氧化碳（ 以体积计 ） /% 氧化碳（ 以体积计 ） /% 气（ 以体积计 ） /% 分 通过试验 附 表 3： 8979及 3864家标准 指标 项 目 8979指 标 3864 标 纯 氮 高纯 氮 超纯 氮 工业氮 氮气（ 纯度（体积分数） /10 （ 量（体积分数） /10 50 3 104 氩（ 量（体积分数） /10 2 7 氢（ 量（体积分数） /10 15 1 一氧化碳（ 量（体积分数） /10 5 1 二氧化碳（ 量（体积分数） /10 10 1 甲烷（ 量（体 积分数） /10 5 1 水（ 量（体积分数） /10 15 3 游离水 无 附 表 4： 国内外标准试验方法对比表 标 准 项 目 8979B/T 3864次制定国家标准 试验方法 氮气（ 气相色谱法 气相色谱法 减量法 减量法 减量法 二氧化碳 二氧化碳测定管 气 相色谱法 气相色谱法 一氧化碳 一氧化碳测定管 一氧化碳测定管 气相色谱法 气相色谱法 氧气 气相色谱法 气相色谱法 气相色谱法 /电化学 法 化学吸附法 电化学法 水分 水分吸收管 露点法 露点法