CN113984960A - 一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，S1：对若干个单一物质使用标液和氮气配置单一成分的标准气；S2：将S1得到的若干个单一物质的标准气通过嗅辨稀释仪研究其气味等级与浓度之间的关系；S3：将S1中得到的若干个单一物质的标准气进行混合将混合气体导出到嗅辨口，判断混合气体的关系。本发明创造所述的一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，该方法解决了气味物质间浓度配比固定的难点，每次测试中每种气味物质的浓度均随意可以设定，该方法极大地提高了研究速度，并节省了气味袋耗材的需求。
Description
技术领域
本发明创造属于气味检测领域，尤其是涉及一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法。
背景技术
传统方式研究气味等级规律时，使用微量进样针将高纯液体注射进固定体积的气袋中，使用氮气冲击混合配制成待评价的高浓度标准气，由于长时间评价气味会降低对气味的敏感性，从最大的稀释比例14000倍开始，逐级稀释到1倍。稀释气体的浓度与标准气浓度存在比例关系，如公式(1)所示。
式中：C0—标准气体浓度；
Ci—标准气体浓度；
k—稀释比例；
在稀释嗅辨口，经过严格培训的气味嗅辨员对每次吹出的气体进行评价，并给出相应的等级，从而在气味等级-浓度对数的象限图这种确立稀释浓度Ci和和气味等级Di之间的一个点，按照此方式可以确立多个点从而建立气味等级与浓度的关系，见公式(2)。
Di＝a lg Ci+b (2)
式中：Ci为检测得到气味物质浓度，mg/m3；
Di为气味强度等级，具体等级，描述见表1所示
a和b为物质特征常数，每种物质对应一组。
两种气体混合时使用微量注射器将两种纯溶液注射进同一个固定体积的气袋中，使用氮气进行冲击和溶解，形成混合标气，此时混合气体间的浓度比例记为m。再使用和单一气体相同的方式进行稀释评价。该方法无论稀释比例k为多少，稀释后混合气体间的浓度比仍然为m。具体见如下公式：
两种混合气体的混合浓度比例如下：
对混合气体进行稀释，稀释后每种气体的浓度为
CiA＝k·C0A
CiB＝k·C0B
稀释后，混合气体的浓度比例为
式中：C0A—A气体的起始浓度；
C0B—B气体的起始浓度；
m—两种气体间的比例系数；
CiA—稀释k倍后A气体浓度；
CiB—稀释k倍后B气体浓度；
k—稀释比例；
通过数学分析，上述过程无法研究两种物质混合比例为非m的其他状况，若需要研究x种比例就需要配置x种比例的气袋，使用x个气袋，试验量巨大、耗材费用较高、耗费时间是无法避免的问题。当混合成分增加为3种及以上时，试验次数、耗材和试验时间将呈现指数型增长，将很难开展相应试验。
车内气味目前已成为消费者广泛关注的一个问题，尤其亚洲消费者对车内气味非常敏感，据相关调研机构调查结果显示，车内气味已经连续多年成为消费者最关注及抱怨最多的问题。
目前国内外对整车气味整改，气味的来源均已经展开研究，通过结合GC-MS,GCO等方式对车内气味的化学来源进行了锁定。目前有两大难点：
1、这些气味物质的来源。
2、这些复杂的气味物质如何构建成最终的气味类型及浓度。
针对第二个难点目前研究方式为，对单一组分或者混合好固定比例的多种物质，采用嗅辨稀释仪研究其嗅阈值，刺激阈值等特性。但通过研究发现，这样固定比例的混合气体表现出的气味特征规律和单组分趋势一致，如将A和B混合后的气体认为是C单种物质时，其使用嗅辨稀释仪研究的气味规律主要表现C的规律，无法体现A和B对C不同稀释级别的影响。由于两种物质会同比例稀释，得到的气味强度也会同时下降，无法充分体现多个物质中某一物质对最终气味等级和类型的影响。因而迫切地需要研究多组分混合时，不同组分以不同的稀释比例同时混合，导出到气味评价员评价口时的气味情况。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，该方法解决了气味物质间浓度配比固定的难点，每次测试中每种气味物质的浓度均随意可以设定，该方法极大地提高了研究速度，并节省了气味袋耗材的需求。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，包括如下步骤：
S1：对若干个单一物质使用标液和氮气配置单一成分的标准气；
S2：将S1得到的若干个单一物质的标准气通过嗅辨稀释仪研究其气味等级与浓度之间的关系；
S3：将S1中得到的若干个单一物质的标准气进行混合将混合气体导出到嗅辨口，判断混合气体的关系。
所述步骤S2中在稀释嗅辨口，经过严格培训的气味嗅辨员对每次吹出的气体进行评价，并给出相应的等级，从而在气味等级-浓度对数的象限图这种确立稀释浓度Ci和和气味等级Di之间的一个点，按照此方式确立多个点从而建立气味等级与浓度的关系，气味等级Di见表1；
Di＝a lg Ci+b
式中：Ci为检测得到气味物质浓度，mg/m3；
Di为气味强度等级；
a和b为物质特征常数，每种物质对应一组。
表1 气味等级Di表
| 气味强度评分等级 | 气味强度评分标准描述 |
| 1级 | 无气味 |
| 2级 | 可察觉到，无干扰性气味 |
| 3级 | 可明显察觉到，无干扰性气味 |
| 4级 | 可明显察觉到，有干扰性气味 |
| 5级 | 可明显察觉到，有强烈干扰性气味 |
| 6级 | 不可忍受的气味 |
所述步骤S3中若干个单一物质的标准气进行混合前，n种气体的混合前浓度比例为：C0A：C0B：C0C：…：C0N＝a:b:c：…:n
对使用该方法对气体先进行稀释，最后对气体进行混合，稀释后的气体浓度为：
CiA＝ka·C0A
CiB＝kb·C0B
CiC＝kc·C0C
…
CiN＝kn·C0N
稀释后，混合气体的浓度比例为
CiA：CiB：CiC：…：CiN＝kaC0A：kbC0B：kcC0C：…：knC0N
＝(ka：kb：kc：…：kn)·(C0A：C0B：C0C：…：C0N)
＝(ka：kb：kc：…：kn)·(a:b:c：…:n)
式中：C0A—A气体的起始浓度；
C0B—B气体的起始浓度；
C0C—C气体的起始浓度；
C0N—N气体的起始浓度；
a,b,c,…，n—n种气体见的比例系数；
CiA—稀释k倍后A气体浓度；
CiB—稀释k倍后B气体浓度；
CiC-稀释k倍后C气体浓度；
CiN—稀释k倍后N气体浓度；
ka—物质A的稀释比例；
kb—物质A的稀释比例；
kc—物质C的稀释比例；
kn—物质N的稀释比例；
浓度比例根据ka：kb：kc：…kn进行调节，而不需要重新进行标液和气袋的配置。方法优势是将稀释放在了混合之前，可以更加灵活的组合混合比例，获取更为全面的气味状况。而传统的方式和设备在进行该工作时都非常局限。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法具有以下有益效果：
1、该方法选取了三个及以上的进气口，相比传统一个进气口方法，可以更好的研究混合气体中每种物质客观浓度和主观气味等级间的规律，对单一物质，测试效率最少可以提高3倍以上。稀释方法确定的稀释范围从1到38000倍，属于气味行业特有方式，将稀释倍数增加了1个量级，因为气味等级和浓度对数呈线性关系，稀释倍数增加指数量级，才能影响到气味等级的变化。
2、该方法极大地提高了研究速度，并节省了气味袋耗材的需求，如研究3种物质，每种物质4个浓度梯度，传统方式需要配制43＝64个，使用本专利提供的测试方法仅需要3个气袋；每个气袋的配置时间最少为1h，仅标准气体配制时间可以从64h缩短至1h。只需要配制单种样品的标准气袋，无需配制混合气体的气袋，单一物质的气袋可以重复配制同一物质，而混合气袋仅能进行单次测试。
3、该方法解决了气味物质间浓度配比固定的难点，每次测试中每种气味物质的浓度均随意可以设定，单一的配比无法研究多种物质见的耦合规律，规律仅呈现出一种物质的特性，本方法浓度配比的自由设定，为研究多种气味物质间的多因素耦合规律的奠定了方法基础，可以将气味的模糊模型逐渐转变为定量模型。
附图说明
图1为本发明研究气味等级与气味浓度关系方法；
图2为本发明稀释混合方案；
图3为传统研究气味等级与气味浓度关系方法；
图4为传统稀释混合方案；
图5为本发明与传统的气味等级与浓度关系图；
图6为本发明乙酸、苯并噻唑混合气味趋势图；
图7为本发明物质混合方法等级与每种物质浓度散点图；
图8为本发明物质混合方法气味等级与两种物质关系；
图9为本发明的多种气味物质轨迹图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。
本发明的具体实施方式：
评价气体准备：以正丁醇为例，准备10L气袋，在气袋中充入5L氮气，关闭气袋阀门，使用进样针从气袋的注射口注入10μL的正丁醇标品，在40℃平衡30min。再充入5L气体，充分混合，得到高浓度气体作为稀释嗅辨的原始样本。
设备管路老化清洗：由于气味气体具有吸附性，每次测试后需要对气路进行高温老化，老化温度65℃，时间5min，老化后使用纯净氮气进行管路清洗，吹洗2min。
设备稀释过程：将两组以上的混合气体分别连接在多通路动态嗅辨稀释仪上，通过仪器设定，每个气路的稀释比例，如A通道稀释4000倍，B通道稀释3000倍。
气体混合及评价：将多通道进入的所有气体进行充分混合，吹出到嗅辨口供嗅辨员进行气味等级评价。
第一次设备气路老化：进行高温老化，老化后使用纯净氮气进行管路清洗。
第二次稀释过程：无需更换气袋，更换稀释比例，如A通道稀释5000倍，B通道稀释2000倍.
第二次混合及评价：将多通道进入的所有气体进行充分混合，吹出到嗅辨口供嗅辨员进行气味等级评价。
第二次设备气路老化：进行高温老化，老化后使用纯净氮气进行管路清洗，等若干次操作。
对比例1：
两种单一物质浓度与气味等级的研究，首先准备2个10L四面封口，具有两个采样口的气味袋子，材质为聚氟乙烯(PVF)或其他不具备异味且耐40℃高温地材质。
给A袋子注入4L高纯氮气，使用微型注射器打入1μL的冰醋酸，在注入5L高纯氮气，将气袋放入40℃烘箱中加热半小时。使用动态嗅辨稀释仪的一个进口进行稀释研究，具体稀释结果如表3所示。同理可以得到B气袋和苯并噻唑的关系表。
表2 乙酸气味强度与物质浓度对应关系表
注：等级取多位嗅辨员评价的算术平均值。
乙酸主观气味等级与客观浓度的关系为D＝0.9837·logC+4.0726,同理获取苯并噻唑的关系为D＝0.9837·logC+3.4096。传统方式将两种气体混合到一袋气体中进行稀释，具体稀释剂气味状况如表2所示。
表3 混合气体气味等级与相应物质浓度统计表
该模式下混合气体的气味等级与混合浓度呈现直接相关，两种物质的浓度和等级也分别呈线性关系(见图6)。并不能研究物质间的耦合规律。
而两种气味物质间主要表现为遮盖作用，特别是另一组分在物质浓度对应较低气味强度时，对应气味等级较高的物质对气味等级的贡献占主导作用。在保持某组分浓度不变时，增加另一气味物质后，气味会后略微升高，但不明显，直到增加组分的等级贡献超过原组分时才会明显增加，此时增加组分起主导作用。
实施例1：
两种单一物质浓度与气味等级的研究同对比例1，乙酸主观气味等级与客观浓度的关系为D＝0.9837·logC+4.0726,同理获取苯并噻唑的关系为D＝0.9837·logC+3.4096。
按照本标准的稀释方法，将两袋气体接入到多通道嗅辨稀释仪的A通道和B通道上，A气袋的原始浓度为116ng/mL,B气袋的原始浓度为275ng/mL，将两袋气体按照表4比例进行稀释和组合进行气味嗅辨,通过表中的稀释比例，可以得到16种组合，嗅辨员进行嗅辨并记录嗅辨结果，如表5所示
表4 双组分稀释比例表
表5 双组分多梯度混合气体气味评级结果
对上述数据进行分析可以看出与传统方相比该该方法可以研究更加实际和复杂的气味组成情况，而混合气体的气味等级与单个物质间还有总浓度均不显现简单的线性关系，而是呈现如图8中的三维相关关系，物质间发生了更加复杂的反应或者效应，包含了传统方式的遮盖作用，同时还包含了累加作用、气味的协同作用、气味的融合作用等。
为了达到最终同样的目标，该方法仅使用了2个气味袋，每个气袋中仅存储一种单一物质，从而可以重复使用，这个配置及嗅辨时间仅为1 h；而传统方式需要16个气味袋，同时气袋的配制时间也是该方法的8倍，最少需要2天时间。
实施例2：
多种单一物质浓度与气味等级的研究同对比例1，每种物质即可得到D＝a·logC+b的拟合直线，共同构成气味估计图,如图9所示。
按照本标准的稀释方法，将四袋气体接入到多通道嗅辨稀释仪的A通道到D通道上，A气袋的原始浓度为116ng/mL，B气袋的原始浓度为275ng/mL，C气袋的原始浓度为305ng/mL，D气袋的原始浓度为122ng/mL，将两袋气体按照表6比例进行稀释和组合进行气味嗅辨,通过表中的稀释比例，可以得到16种组合，嗅辨员进行嗅辨并记录嗅辨结果，如表7所示。
表6 四组分稀释比例表
表7 四组分多梯度混合气体气味评级结果
对上述数据进行分析可以看出与传统方相比，该方法可以研究更加实际和复杂的气味组成情况，而混合气体的气味等级无论与单个物质浓度，还是与总浓度均不显现简单的线性关系。
为了达到最终同样的目标，使用本专利的方法仅使用了4个气味袋，这个配置的时间仅需要1h，而传统方式需要256个气味袋，同时气袋的配制时间也是该方法的128倍，最少需要16个工作日。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：对若干个单一物质使用标液和氮气配置单一成分的标准气；
S2：将S1得到的若干个单一物质的标准气通过嗅辨稀释仪研究其气味等级与浓度之间的关系；
S3：将S1中得到的若干个单一物质的标准气进行混合将混合气体导出到嗅辨口，判断混合气体的关系。
2.根据权利要求1所述的一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，其特征在于：所述步骤S2中在稀释嗅辨口，经过严格培训的气味嗅辨员对每次吹出的气体进行评价，并给出相应的等级，从而在气味等级-浓度对数的象限图这种确立稀释浓度Ci和和气味等级Di之间的一个点，按照此方式确立多个点从而建立气味等级与浓度的关系，
Di＝a lg Ci+b
式中：Ci为检测得到气味物质浓度，mg/m3；
Di为气味强度等级；
a和b为物质特征常数，每种物质对应一组。
3.根据权利要求1所述的一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，其特征在于：所述步骤S3中若干个单一物质的标准气进行混合前，n种气体的混合前浓度比例为：C0A∶C0B∶C0C∶…∶C0N＝a∶b∶c∶…∶n
对使用该方法对气体先进行稀释，最后对气体进行混合，稀释后的气体浓度为：
CiA＝ka·C0A
CiB＝kb·C0B
CiC＝kc·C0C
…
CiN＝kn·C0N
稀释后，混合气体的浓度比例为
CiA∶CiB∶CiC∶…∶CiN＝kaC0A∶kbC0B∶kcC0C∶…∶knC0N
＝(ka∶kb∶kc∶…∶kn)·(C0A∶C0B∶C0C∶…∶C0N)
＝(ka∶kb∶kc∶…∶kn)·(a∶b∶c∶…∶n)
式中：C0A-A气体的起始浓度；
C0B-B气体的起始浓度；
C0C-C气体的起始浓度；
C0N-N气体的起始浓度；
a，b，c，…，n-n种气体见的比例系数；
CiA-稀释k倍后A气体浓度；
CiB-稀释k倍后B气体浓度；
CiC-稀释k倍后C气体浓度；
CiN-稀释k倍后N气体浓度；
ka-物质A的稀释比例；
kb-物质A的稀释比例；
kc-物质C的稀释比例；
kn-物质N的稀释比例。
4.根据权利要求3所述的一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，其特征在于：浓度比例根据需要的浓度比ka∶kb∶kc∶…kn进行调节，而不需要重新进行标液和气袋的配置。
5.根据权利要求1所述的一种动态混合方式研究多组分气体气味特性的方法，其特征在于：在S2前需要对设备管路进行清洗：由于气味气体具有吸附性，每次测试后需要对气路进行高温老化，老化温度60-70℃，时间5min，老化后使用纯净氮气进行管路清洗，吹洗2min。
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