一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，制备多个不同浓度的蔗糖溶液，利用CHI-660电化学分析工作站对蔗糖进行定量检测，电化学分析工作站的检测电极与由泡沫铜材料修饰的丝网印刷电极相连，所述泡沫铜材料由聚氨酯海绵与铜制得。本发明检测方法分析过程高效、快速，分辨率高，分析结果准确，对设备和费用要求低，重复性好，具有良好的使用前景；制备泡沫铜工艺快速、原料可重复使用，制备工艺简单、设备条件简单，成本低，提高生产效率；制备的泡沫铜孔隙率高，比表面积大，重量轻。
【专利说明】一种基于泡沬铜电极的蔗糖浓度检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测方法，尤其涉及一种快速、简单、精确基于泡沫铜电极的蔗糖 检测方法。
[0002]
【背景技术】
[0003] 蔗糖是人类基本的食品添加剂之一，已有几千年的历史，是光合作用的主要产物， 广泛分布于植物体内，特别是甜菜、甘蔗和水果中含量极高，以蔗糖为主要成分的食糖，根 据纯度的由高到低分为冰糖、白砂糖、棉白糖和赤砂糖。
[0004] 常规测定蔗糖含量的方法为滴定法，但是滴定法测定蔗糖含量过程繁琐，准确性 差；也有用高效液相色谱法测定蔗糖含量的，但是高效液相色谱法虽然简便快速，操作方 便，但是因为不同乙醇浓度提取、不同水浴温度提取、不同提取次数、不同固液质量体积比 都对提取率有不同程度的影响，所以对测定蔗糖浓度还是产生了不少的麻烦。
[0005] 中华人民共和国国家标准GB5009. 8-85公布了食品中蔗糖的测定方法，其原理 为：样品经出去蛋白质后，其中蔗糖经盐酸水解转化为还原糖，再按还原糖测定，水解前后 还原糖的差值为蔗糖含量。而在测定时，电极的稳定性极其重要，若出问题，则测定结果不 准确。
[0006] 中国专利公布号CN102445517A，公布日为2012年5月9日，名称为一种蔗糖检测 方法，该申请案采用莱因-爱农氏法，对试样去除蛋白质后，将其中的蔗糖经盐酸水解为还 原糖，之后按照还原糖来进行测定，将水解前后的差值乘以相应的系数即为蔗糖含量，在乳 糖测定的试样处理时，称取全脂加糖粉或全脂粉约6. 0g，样液转化与滴定时，取样液20mL。 其不足之处在于，该法测定蔗糖含量过程繁琐，步骤多，时间长。
[0007]
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于为了解决现有测定蔗糖含量过程繁琐，步骤多，时间长的缺陷 而提供一种快速、简单、精确基于泡沫铜电极的蔗糖检测方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，制备多个不同浓度的蔗糖溶液，利用 CHI-660电化学分析工作站对蔗糖进行定量检测，电化学分析工作站的检测电极与由泡沫 铜材料修饰的丝网印刷电极相连，所述泡沫铜材料由聚氨酯海绵与铜制得。
[0010] 在本技术方案中，泡沫金属呈三维网状结构，具有孔隙率高、比表面积大等结构特 点，质量轻、有一定的强度和韧性、能量吸收性强，将泡沫铜材料修饰在丝网印刷电极上，使 得检测过程中电极稳定不出错，从而提高检测的精确性，本发明检测方法分析过程高效、快 速，分辨率高，分析结果准确，对设备和费用要求低，重复性好，具有良好的使用前景。
[0011] 作为优选，所述泡沫铜材料由以下步骤制得： 1) 聚氨酯海绵的预处理：将聚氨酯海绵浸入浸泡液中，浸泡液温度为35-55°C，浸泡 时间45-60min ;然后取出聚氨酯海绵用清水洗净至pH为中性，浸入粗化液中，浸泡温度为 60-80°C，时间为25-35min，浸入粗化液的同时辅助超声波振荡处理； 2) 铜粉渗透：将铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢 铵调配成浆料，室温下静置24-28h，然后将步骤1)得到的聚氨酯海绵浸入浆料中；重复聚 氨酯海绵浸入浆料4-8次，用流动空气去除多余浆料，然后将渗透后的海绵材料120-150°C 下干燥； 3) 焙烧、烧结：将步骤2)得到的海绵材料焙烧，首先以0. 3-0. 5°C /min的加热速率在常 压下加热至350-380°C，然后冷却至室温；再以0. 9-1. 2°C /min的加热速率加热至900°C， 在真空度为1 X 1(Γ2-5 X 10_2pa烧结，保温时间1. 2-1. 8h ;然后继续升温至910-950°C，真空 度为13-15pa，保温时间2-2. 5h，得到泡沫铜材料。
[0012] 在本技术方案中，步骤1)将聚氨酯海绵浸入浸泡液是为了去除油渍及初步增加表 面粗糙度以改善海绵与水基浆料之间的润湿性和粘附性；粗化是为了打开聚氨酯海绵的盲 孔，打通内部孔道，同时在海绵的内、外表面生产许多亲水基团，并产生更大的粗糙度，有利 于后续处理，这一步是制造高质量泡沫铜的关键；使用超声波处理，可以改变铜层表面的光 洁度，使得铜层表面组织更为细密；使得铜层晶粒有效细化，泡沫铜的纤维截面均匀，减少 应力集中，提升泡沫铜的性能；步骤2)中聚乙烯醇、甲基纤维素分别作粘结剂和分散剂，烷 基苯磺酸钠与聚丙烯酰胺作为表面活性剂和碳酸氢铵用于改善浆料的流变特性； 步骤3)中将焙烧、烧结分为三个阶段，在第1阶段应控制加热速率，如果升温过快， 会因有机物剧烈氧化产生大量气体造成泡沫体坍塌、开裂，在第1阶段的升温速率可控制 在0.3-0. 5 °C/min，在去除海绵的过程中，泡沫铜素坯在220 °C氧化为无强度的黑色氧 化铜泡沫坯体，因此第2阶段的目的是在高真空条件下将其原位分解成泡沫铜；在此阶段 应控制加热速率和保温时间，以免造成坯体坍塌及金属过度挥发，本阶段选择的加热速率 为0.9-1. 2°C/min、保温1.2-1. 8h;第3阶段为泡沫铜的烧结阶段，氧化铜在分解成铜的 过程中会造成较多的空位，孔壁结构较为疏松，此时应提高烧结温度同时控制保温时间，以 促进烧结颈长大提高泡沫铜强度，选择的保温时间为2-2. 5h ; 作为优选，步骤1)中，浸泡液的组成为：氢氧化钠35-65g/L、磷酸钠15-25g/L、焦磷酸 钠20-25g/L及5g/L洗涤剂；粗化液的组成为：17-22g/L的氯化铜、12-17mL/L的磺基水杨 酸与9. 1-11. 2g/L的稀土元素，超声波的功率为350-400W。
[0013] 作为优选，铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢 铵之间的重量比为 1:15-20:2 -5 :2-5:2. 5-3:1. 5-2 :3-7。
[0014] 作为优选，步骤1)中粗化分为两次，第二次粗化的组成为：10_12g/L的高锰酸钾、 6-10mL/L的硫酸与2. 7-3. 5g/L的Re。在本技术方案中，第一次粗化用以打开聚氨酯海绵 的盲孔，打通内部孔道，同时在海绵的内、外表面生产许多亲水基团，并产生一定的粗糙度， 有利于后续处理；二次粗化的配方采用氯化铜与磺基水杨酸体系，可以使聚氨酯海绵盲孔 均被打开，骨架更清晰，且在骨架的边缘产生许多小刺，以便于后续化学镀铜，使得泡沫铜 的孔隙率更高，比表面积增大； 作为优选，丝网印刷电极的三电极与电化学分析工作站检测电极相连，然后将丝网印 刷电极浸入蔗糖溶液中。在本技术方案中，将泡沫铜固定在电极表面，使得电极可以稳定快 速有效的工作，提高了测定速度与效率。
[0015] 作为优选，铜粉为纯度99. 8-99. 99%的紫铜粉。
[0016] 作为优选，制备的泡沫铜材料的表观密度为185-212kg/ m3,孔隙率为95-98%，孔 径为 1. 9-2. 1mm。
[0017] 本发明的有益效果：1)本发明检测方法分析过程高效、快速，分辨率高，分析结果 准确，对设备和费用要求低，重复性好，具有良好的使用前景； 2) 本发明制备泡沫铜工艺快速、原料可重复使用，制备工艺简单、设备条件简单，成本 低，提商生广效率； 3) 本发明制备的泡沫铜孔隙率高，比表面积大，重量轻。
[0018]
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是实施例1制备的泡沫铜用于蔗糖浓度测试的测试结果。
[0020]
【具体实施方式】
[0021] 以下结合具体实施例，对本发明做进一步的解释： 本发明中，若非特指，所采用的原料均可从市场购得或是本领域常用的，下述实施例中 的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0022] 铜粉为纯度99. 8-99. 99%的紫铜粉，购自上海旦迪金属材料有限公司，粒度为 4. 5-38 μ m，粉末颗粒为片状；聚氨酯海绵购于北京泡绵总公司。
[0023] 首先制备泡沫铜： 实施例1 1) 聚氨酯海绵的预处理：将聚氨酯海绵浸入浸泡液中，浸泡液温度为35°c，浸泡时间 60min ;然后取出聚氨酯海绵用清水洗净至pH为中性，浸入粗化液中，浸泡温度为60°C，时 间为35min，浸入粗化液的同时辅助超声波振荡处理；浸泡液的组成为：氢氧化钠35g/L、磷 酸钠15g/L、焦磷酸钠20g/L及5g/L洗涤剂(购自深圳吉昌润滑油有效公司）;粗化液的组成 为：17g/L的氯化铜、12mL/L的磺基水杨酸与9. lg/L的稀土元素钦，超声波的功率为350W ; 2) 铜粉渗透：将铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢 铵调配成浆料，室温下静置24h，然后将步骤1)得到的聚氨酯海绵浸入浆料中；重复聚氨 酯海绵浸入浆料4次，用流动空气去除多余浆料，然后将渗透后的海绵材料120°C下干燥； 铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢铵之间的重量比为 1:15:2 ：2:2. 5:1. 5 ：3 ； 3) 焙烧、烧结：将步骤2)得到的海绵材料焙烧，首先以0. 3°C /min的加热速率在常压 下加热至350°C，然后冷却至室温；再以0.9°C /min的加热速率加热至900°C，在真空度为 1 X 10_2-5 X 10_2pa烧结，保温时间1. 2h ;然后继续升温至910°C，真空度为13pa，保温时间 2h，得到泡沫铜材料。
[0024] 实施例2 1)聚氨酯海绵的预处理：将聚氨酯海绵浸入浸泡液中，浸泡液温度为45°c，浸泡时间 50min;然后取出聚氨酯海绵用清水洗净至pH为中性，浸入粗化液中，粗化处理分为两次， 第一次浸泡温度为70°C，时间为30min，浸入粗化液的同时辅助超声波振荡处理，浸泡液的 组成为：氢氧化钠40g/L、磷酸钠20g/L、焦磷酸钠22g/L及5g/L洗涤剂(购自深圳吉昌润 滑油有效公司）；第一次粗化的粗化液的组成为：20g/L的氯化铜、15mL/L的磺基水杨酸与 10. 3g/L的稀土元素镝，第二次粗化温度为70°C，时间为30min，第二次粗化的粗化液的组 成为：l〇g/L的高锰酸钾、6mL/L的硫酸与2. 7g/L的Re，超声波的功率为350W ; 2) 铜粉渗透：将铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢 铵调配成浆料，室温下静置26h，然后将步骤1)得到的聚氨酯海绵浸入浆料中；重复聚氨 酯海绵浸入浆料7次，用流动空气去除多余浆料，然后将渗透后的海绵材料130°C下干燥； 铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢铵之间的重量比为 1:18:3 ：4:2, 7:1. 8 ：5 ； 3) 焙烧、烧结：将步骤2)得到的海绵材料焙烧，首先以0. 4°C /min的加热速率在常 压下加热至360°C，然后冷却至室温；再以1°C /min的加热速率加热至900°C，在真空度为 1 X 1(Γ2-5Χ 10_2pa烧结，保温时间1. 5h ;然后继续升温至930°C，真空度为14pa，保温时间 2. 2h，得到泡沫铜材料。
[0025] 实施例3 1) 聚氨酯海绵的预处理：将聚氨酯海绵浸入浸泡液中，浸泡液温度为55°c，浸泡时间 45min;然后取出聚氨酯海绵用清水洗净至pH为中性，浸入粗化液中，粗化处理分为两次， 第一次粗化温度为80°C，时间为25min，浸入粗化液的同时辅助超声波振荡处理，浸泡液的 组成为：氢氧化钠65g/L、磷酸钠25g/L、焦磷酸钠25g/L及5g/L洗涤剂(购自深圳吉昌润 滑油有效公司）；第一次粗化的粗化液的组成为：22g/L的氯化铜、17mL/L的磺基水杨酸与 11. 2g/L的稀土元素镝，第二次粗化温度为70°C，时间为30min，第二次粗化的粗化液的组 成为：12g/L的高锰酸钾、10mL/L的硫酸与3. 5g/L的Re，超声波的功率为400W ; 2) 铜粉渗透：将铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢 铵调配成浆料，室温下静置28h，然后将步骤1)得到的聚氨酯海绵浸入浆料中；重复聚氨 酯海绵浸入浆料8次，用流动空气去除多余浆料，然后将渗透后的海绵材料150°C下干燥； 铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢铵之间的重量比为 1:20:5 ：5:3:2 ：7 ； 3) 焙烧、烧结：将步骤2)得到的海绵材料焙烧，首先以0. 5°C /min的加热速率在常压 下加热至380°C，然后冷却至室温；再以1. 2°C /min的加热速率加热至900°C，在真空度为 lXl〇-2-5X10_2pa烧结，保温时间1.8h ;然后继续升温至950°C，真空度为15pa，保温时间 2. 5h，得到泡沫铜材料。
[0026] 对实施例1-3的制备的泡沫铜进行检测，所制泡沫铜的物理性能为：表观密度为 185-212kg/ m3,孔隙率为 95-97%，孔径为 1. 9-2. 1mm。
[0027] 配置不同浓度的蔗糖溶液，将实施例1-3制备的泡沫铜切割成0. 1mm的厚度均匀 的薄片，利用多聚赖氨酸材料将泡沫铜薄片紧密固定在丝网印刷电极表面，丝网印刷电极 的三电极与电化学分析工作站检测电极相连，然后将丝网印刷电极浸入蔗糖溶液中，然后 利用CHI-660电化学分析工作站对蔗糖浓度梯度溶液进行定量检测。
[0028] 结果见图1，由图1得到蔗糖浓度公式为：
【权利要求】
1. 一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，制备多个不同浓度的蔗糖溶液，利用 CHI-660电化学分析工作站对蔗糖进行定量检测，其特征在于，电化学分析工作站的检测电 极与由泡沫铜材料修饰的丝网印刷电极相连，所述泡沫铜材料由聚氨酯海绵与铜制得。
2. 根据权利要求1所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其特征在于，所 述泡沫铜材料由以下步骤制得： 1) 聚氨酯海绵的预处理：将聚氨酯海绵浸入浸泡液中，浸泡液温度为35-55°C，浸泡 时间45-60min ;然后取出聚氨酯海绵用清水洗净至pH为中性，浸入粗化液中，浸泡温度为 60-80°C，时间为25-35min，浸入粗化液的同时辅助超声波振荡处理； 2) 铜粉渗透：将铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢 铵调配成浆料，室温下静置24-28h，然后将步骤1)得到的聚氨酯海绵浸入浆料中；重复聚 氨酯海绵浸入浆料4-8次，用流动空气去除多余浆料，然后将渗透后的海绵材料120-150°C 下干燥； 3) 焙烧、烧结：将步骤2)得到的海绵材料焙烧，首先以0. 3-0. 5°C /min的加热速率在常 压下加热至350-380°C，然后冷却至室温；再以0. 9-1. 2°C /min的加热速率加热至900°C， 在真空度为1 X 1(Γ2-5 X 10_2pa烧结，保温时间1. 2-1. 8h ;然后继续升温至910-950°C，真空 度为13-15pa，保温时间2-2. 5h，得到泡沫铜材料。
3. 根据权利要求2所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其特征在于，步 骤1)中，浸泡液的组成为：氢氧化钠35-65g/L、磷酸钠15-25g/L、焦磷酸钠20-25g/L及5g/ L洗涤剂；粗化液的组成为：17-22g/L的氯化铜、12-17mL/L的磺基水杨酸与9. 1-11. 2g/L 的稀土元素，超声波的功率为350-400W。
4. 根据权利要求2所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其特征在于， 铜粉、水、聚乙烯醇、甲基纤维素、烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺与碳酸氢铵之间的重量比为 1:15-20:2 -5 :2-5:2.5-3:1. 5-2 :3-7。
5. 根据权利要求2或3所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其特征在于， 步骤1)中粗化分为两次，第二次粗化的组成为：l〇-12g/L的高锰酸钾、6-10mL/L的硫酸与 2. 7-3. 5g/L 的 Re。
6. 根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其 特征在于，丝网印刷电极的三电极与电化学分析工作站检测电极相连，然后将丝网印刷电 极浸入蔗糖溶液中。
7. 根据权利要求2所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其特征在于，铜 粉为纯度99. 8-99. 99%的紫铜粉。
8. 根据权利要求2或3或4所述的一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法，其 特征在于，制备的泡沫铜材料的表观密度为185-212kg/ m3,孔隙率为95-98%，孔径为 L 9-2. lmm〇
【文档编号】G01N27/26GK104089993SQ201310702912
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】惠国华, 金姣姣, 叶笑 申请人:浙江工商大学