检测挥发性分析物以根据所述分析物的浓度对软木塞进行分类和分离的方法与流程

发明领域

本发明落入分析挥发性化合物的方法的范围，其中本案例显示为待检测的化学物质为2,4,6-三氯苯甲醚(tca)的实例。公开于本发明中的检测方法使用允许达到ng/l浓度范围的浓缩系统，而很少或不使用诸如色谱法的其它分离技术。在所述实例中，借助于高速色谱，以高输出，并且以等同于ng/l的万亿分之几(ppt)的前述浓度，在封闭调节系统中检测tca。软木塞的分类和分离还根据定义为所述分析物的接受水平的参数来进行。当前使用的方法与行业要求相容，因为它提供每小时1000至10000个软木塞的分析。

发明背景

葡萄牙是全球最大的软木生产国和加工国。当今，软木塞在软木行业中占最高销售量。软木塞的经济增值将使栓皮栎种植能够可持续维护和开发，还促成生物多样性保护、co2固定和创造地方就业。

然而，虽然软木塞包含独特性质，但一定百分比的软木塞给葡萄酒带来了所谓的“软木味”(非常令人不悦的(气味和味道)感官缺陷)，这降低葡萄酒品质和消费者对葡萄酒的接受度，因此对相关葡萄酒品牌和因此对软木行业造成严重损失。

数种有机卤化化合物，特别是2,4,6-三氯苯甲醚(tca)，已描述为给葡萄酒带来一些令人不悦的感官性质的原因。软木塞已被指出为该污染的根源。

tca已首次由tanner等人在1982年鉴别为葡萄酒中“软木味”问题的主要原因，并且虽然还已确立了其它芳族化合物和此缺陷之间的关系(simpson，2004；pena-neira2000；chatonnet，2004)；但tca大体上被认为是葡萄酒中问题的最佳指示物(hervé，2000)。根据欧洲项目栎(quercus)，在至少80％具有“软木味”的葡萄酒中检测到tca的存在。除此之外，tca是其感觉检测极限设定在极低浓度(纳克/升葡萄酒范围内)的化合物(amon，1989；tanner，1982)。

还强调了其它有机氯化合物，诸如2,4,6-三氯苯甲醚(2,4,6-tca)，2,3,4,6-四氯苯甲醚(teca)，五氯苯甲醚(pca)，2,4-二氯苯甲醚(2,4-dca)，2,6-二氯苯甲醚(2,6-dca)，2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-tcp)，2,3,4,6-四氯苯酚(2,3,4,6-tcp)，2,4,6-三溴苯甲醚(2,4,6-tba)和五氯苯酚(pcp)；来自其它化学基团，存在诸如2-甲氧基-3,5-二甲基吡嗪(mdmp)、愈创木酚、土臭素、2-甲基-异冰片和1-辛烯-3-醇的化合物。显著的是，80％至85％所谓的“软木味”归因于2,4,6-三氯苯甲醚(2,4,6-tca)的存在。在此背景下，从软木塞中大体上消除那些污染物、并且特别是2,4,6-tca对于软木行业而言是极其重要的。

软木塞中tca的存在已经是若干研究(silvapereira，2000)连同开发用来处理和减轻损害的方法(gil，2006)的对象。氯苯甲醚的直接前体是氯苯酚，氯苯酚借助由一些微生物、尤其是真菌在温度和压力的特定条件下进行的甲基化反应转换成氯苯甲醚(insa，2006)。因此，氯苯酚是tca的潜在来源。

发现于软木中的有机氯化物化合物的真正来源(tca前体)至今仍未阐明，努力已聚焦于开发旨在从软木塞中去除所述化合物的方法。

本文强调了提取方法的使用，所述提取方法基本上聚焦于用来在制造时借助用溶剂提取/洗涤、蒸发或降解来从软木中去除氯化化合物的程序。

专利wo2004014436涉及从软木颗粒中提取水蒸气中夹带(drag)的化合物，具有至多90％的提取效率，或如专利wo03041927中提及的，在需要特殊注意的天然软木塞中通过气相乙醇/水的提取以便保持其机械、物理和功能性质，具有至多80％的提取效率。

专利fr19990012003公开了一种发明，其中完全明显的是，软木经受超临界提取，始终呈板或颗粒的形式而非呈软木塞形式。实际上，在全部文献中未提及直接应用于天然软木塞的方法；在2006年第三届化学工程和高压国际会议上代表natex的eduardlack的发表声称在减压步骤期间软木塞并未返回其原始形状，natex是领导项目和进行获专利的超临界提取方法的工业设施建造的奥地利公司。因此，作者推断不可能将此类处理应用于天然软木塞。此外，作者指定利用超临界流体的处理应直接应用于软木颗粒并且软木塞必须后验产生。

还已知以索氏提取法用正戊烷来提取，这虽然有效(在实验室中用于通过gc分析2,4,6-tca)，但涉及非常昂贵的工业技术(执行和维护)，还意味着与溶剂操作和软木的可能污染相关的风险。

还使用微波，以使得温度升高并且使污染物更易蒸发。然而，2,4,6-tca恰同大多数三氯苯甲醚一样，具有低挥发性(沸点＝240℃)并且强吸附至软木的纤维素、木质素和软木脂大分子，使得很难通过蒸发来干燥解吸。另一方面，因为软木是极佳的绝热体，所以除了在使用微波的情况下，必须使用高外部温度以便达到所需(更低的)内部温度，微波可造成外部劣化和折射且内部化合物的释放变得更困难。

在相异方法中，使用软木的照射，即利用γ辐射(co60，15kgy)(pt103006)、电离辐射或电子束以减少微生物污染(灭菌)。这些技术还(取决于剂量)使污染物降解，大体上使污染物转化成无气味的分子废物。然而，虽然灭菌导致2,4,6-tca的形成减少并且技术还易于提供污染物的降解，但降解只是部分的并且降解产物的毒性未知。但是，最重要的是，那些技术是昂贵的，并且在实践中，由于施加成本和技术复杂度、或由于与所提供最终服务相关联的成本，那些技术不可能在工业中执行。

还已描述了臭氧(vlachos，2007)、超声波(penn,c，2004)和光降解(vlachos，2008)的使用。

还已测试了使用失活苯酚的酶，即酚氧化酶，诸如suberaset(诺维信)。此酶促进苯酚聚合，但策略已显示为在消除“软木味”方面具有极低效率。

另一建议策略基于真菌的使用，所述真菌可抑制已提及为易于赋予软木令人不悦性质的其它种群的发展或者所述真菌的代谢可降解此污染过程中涉及的化合物。

在专利wo2008042181中，提及了另一技术，其中软木塞的涂层具有旨在“包封”污染物因此避免污染物迁移的硅氧烷薄膜。虽然是简单和不太昂贵的，但技术证实为无效的，因为大多数软木塞经受利用石蜡和硅氧烷的最终处理以便装饰以及减轻软木机的运行。另一方面，存在当相接触时污染物从聚合物传递至液体介质的风险，或甚至涂层、利用硅氧烷处理表面的耐久性的问题。

相比之下，在过去20年中，已收集科学证据表明发现于自然界中的有机卤化化合物由微生物，即土壤细菌、酵母、霉菌和丝状真菌广泛产生。所产生有机卤化化合物中的大多数因其缓慢降解而为环境无害的，但它们中的一些具有生物活性，因此抑制例如竞争性微生物的生长。并且这是在另一方法中以这样的方式寻找制剂开发的理由，所述方法使得包括在前体2,4,6-tcp形成中直接或间接涉及的酶的一种或多种抑制物。

此外，虽然上述发明中的一些确实促成软木塞中污染物含量的降低，但所公开方法都不显示充分阻止污染物传送至葡萄酒。

不同的观点基于非入侵和非破坏控制方法，其实例是专利wo2011078714。实际上，软木的相异特征，天然产物的特性，其复杂度尤其参与生理、生物和气候因素，导致统计控制，虽然关于受控过程的开发和支持，始终使涉及产物品质的有限信息可用。关于瓶对瓶—塞对塞保证的市场要求不能由统计控制获得。

然而，此类方法并未在涉及软木塞中的感觉偏差上适当探索。鉴别了专利申请wo2005047853，其涉及相同问题但由公开于此发明中的一者提议了不同解决方案，提及使用‘鼻芯片’以检测软木塞中的分析物，所述专利不具有对达到工业目标而言关键的所进行分析的节律作为目的。

还在专利us2008245132中描述了根据感觉品质(感觉上不悦的化合物的存在)来检查软木塞。然而，此专利仅描述了可能的分类方法，不具有分析方案的任何具体描述和在该范围所需事件的同步化。因此，此专利包含关于在软木塞批中100％和非破坏检查操作的更加演化的要素。

还鉴别了专利wo2004004995，其中提及了软木的去污方法(tca和氯酚)，然而不具有未接受软木塞的检查、分类和分离作为目的。

在专利us2009180122中，使用借助快速扫描连续波太赫光谱法来分析样品的方法，所述光谱法用来对诸如动物皮肤和天然软木的材料进行非破坏评估、以及用来检测爆炸物、夹藏武器和麻醉药物。

最后，还鉴别了wo2004076607，其涉及通过使用膜来防止软木塞气味转移至葡萄酒的方法。

附图简要说明

图1a、1b、1c和1d表示用于检测挥发性分析物的方法的操作

(1)–培养室——图1b中的每个圆圈表示一个培养单元，其在分析周期的不同步骤中如图4中所述同步化

(2)–培养室(1)至捕集器(4)的气体流的选择阀

(3)–用于将气体物流送至检测器线路或清洁回路的选择阀(3)

(4)–捕集器(trap)

(5)–具有多个单元的捕集器(4)至检测系统(6)的气体流的选择阀(5)

(6)–检测器

(7)–用来输送挥发性化合物以分析的回路的选择阀

(8)–真空泵

(9)–控制器；

(a)–软木塞的供应

(g)–含有n个培养室的组件

更具体地，图1a涉及检测方法的第一步，即通风；图1b表示第二步并且涉及具有塞的隔室与捕集器之间的连接，其中预先建立真空达预定时段；图1c表示方法的第三步并且涉及在温度和时间的预建立条件下加热捕集器；最后，图1d表示第四步并且涉及将捕集器连接至控制器(9)和检测器的阀(3)(六部分阀)，其中加热捕集器。

图2a：使用图3中所例示构思来检测挥发性分析物的方法的操作，具有以下附图标记：

(1)–培养室——在图中右侧的每个圆圈表示一个培养单元，其在分析周期的不同步骤中如图4中所述同步化；

(2)–培养室(1)至捕集器(4)的气体流的选择阀；

(3)–用于将气体物流送至检测器线路或清洁回路的选择阀；

(4)–捕集器；

(5)-具有多个单元的捕集器(4)至检测系统(6)的气体流的选择阀

(6)–检测系统；

(7)–用来输送挥发性化合物以分析的回路的选择阀；

(a)-软木塞的供应

(g)–含有n个培养室的组件

图2b：培养设置的详细视图，并且其中在图右侧的每个圆圈表示一个培养单元，其在分析周期的不同步骤中如图4中所述同步化，具有以下附图标记：

(a)–软木塞的供应

(g)–含有n个培养室的组件

图3：至中试规模的分析软木塞中挥发性化合物的系统的构思的实例，具有以下附图标记：

(1)–培养室

(a)–软木塞的供应

(b)–在分析物存在下具有正面结果的软木塞或软木塞组的出口

(c)–在分析物存在下具有负面结果的软木塞或软木塞组的出口

(d)–分析产生任何种类错误的软木塞或软木塞组的出口

(e)–建议配置中的位置，其中在进入新软木塞之前清洁培养室

(f)–样品(含有分析物的气体)至捕集器的抽吸点

(g)–含有n个培养室的组件

图4：使用建议配置的事件同步化

图5：用于工业加工的装置的表示

技术实现要素：

本发明涉及借助非入侵和非破坏进程来允许检测挥发性分析物、在此具体情况下是2,4,6-三氯苯甲醚(tca)的方法，所述分析物可能以极低浓度(ppt)发现并且在软木塞之上气相积累并且限制于封闭调节系统。本发明提供根据确定为所述分析物接受水平的参数来对软木塞进行分类和分离。

所呈现的技术解决方案还提供与工业需要相容的节律，因为它允许以每小时为基础分析1,000至10,000个软木塞。

本发明公开的观点基于非入侵和非破坏控制方法，一种考虑到软木的相异特征以及与统计控制不相容的关于瓶对瓶，即塞对塞保证的市场要求是必需的方法。

虽然软木行业已开发出旨在避免具有感官冲击的化合物存在的预防和治疗程序，但仍继续在软木塞中检测到痕量的那些化合物。

特别地，由于诸如以下因素的组合，tca的存在很难避免：

1.软木的防水性质；

2.由于化合物的低感觉感知阈值，需要达到极其低值的ppt范围内的浓度值；

3.化合物的高化学稳定性。

在工业范围内，出于清洁和消毒目的，软木塞经受可以通过使用充氧水或过乙酸进行的洗涤。在清洗/消毒之后，含湿量稳定，因此提供塞作为密封物的最优性能并同时减少微生物污染。然而，在挥发性化合物即tca的问题方面，这些方法并不足够(gil，2006)。

本发明还使得：

·降低与用来从软木中提取2,4,6-tca的技术相关联的能量消耗；

·以与工业活动相容的节律，实施软木塞批中的100％控制；

·确保污染水平在感觉检测极限以下。

发明详述

本发明涉及借助非破坏和非入侵方法来检测软木塞中的挥发性分析物，在所述方法中所述分析物以ng/l(万亿分之几-partspertrillion，ppt)范围内的浓度检测，以及涉及根据定义为所述分析物接受水平的参数来对软木塞进行检查和分类，从而提供以每小时为基础分析1,000至10,000个软木塞的可能性。在此具体情况下，待检测分析物是2,4,6-三氯苯甲醚(tca)。

相对于已知分析方法，本发明中描述的方法由于保持受分析软木塞完整性的可能性以及通过考虑行业要求来使用其的可能性而有别于其它方法，因为所述方法允许以每小时为基础分析1,000至10,000个软木塞。

发明目的

本发明的第一目的是提供根据造成所谓“软木味”被注意到的挥发性分析物(tca)的浓度水平来检测、分类和分离的方法，其中：

a)将软木塞单独或共同地带到其中开始培养期的培养室(1)，并且培养室(1)在培养期中借助选择阀(2)来保持封闭，将选择阀(2)打开以去除用于分析的气体样品；

b)然后，将空气或氮气注入培养室(1)，夹带富集软木挥发性化合物的气体并且将气体引导至含有捕集器(4)的浓缩系统，捕集器(4)处于室温下或更低温度下并且通过吸附来浓缩用于分析的挥发性化合物；

c)取决于捕集器的材料特性，将捕集器(4)加热至80℃至300℃范围内的温度达10至60秒的时段，以解吸挥发性化合物；

d)借助加热的管由夹带性气体将挥发性化合物引导至检测设备(6)；

e)检测系统(6)记录与分析物的存在相关的信号，所述信号用于对软木塞或软木塞组进行分类的目的；

f)软件接收信号并且将其与确定的最小限值进行比较，从而做出批准或拒绝的决定。

优选地，取决于软木塞释放的分析物的量，培养在30℃至100℃范围内的温度下进行10秒至2小时的时段。

在本发明的优选实施方案中，捕集器(4)含有吸附材料和加热/冷却系统，所述系统允许在数秒内，通常10至60秒内进行冷/热循环。

通常，捕集器(4)在120℃至300℃范围内的温度下加热10至20秒的时段，以解吸挥发性化合物。

本文公开的检测方法允许每小时分析1,000至10,000个软木塞，以及检测ng/l(万亿分之几)范围内的浓度的分析物(tca)。

在本发明的优选实施方案中，对软木塞中的每一个(分别考虑或成组)重复所述周期，其中根据获得信号的限制性步骤来优化全周期，所述信号指示分析物的存在或不存在。

优选地，借助选择阀来进行周期的优化，所述选择阀适当地安装在回路中(2)，(3)，(5)，相继引导至检测系统的流。

本发明的第二目的是提供用来执行对挥发性分析物(tca)检测、分类和分离方法的装置，所述装置包括：

a)用于培养(1)和调节待测试软木塞的室；

b)培养室(1)至捕集器(4)的气体流的选择阀(2)；

c)用于将气体物流送至检测器线路或清洁回路的选择阀(3)

d)具有加热/冷却系统的捕集器(4)；

e)具有多个单元的捕集器(4)至检测系统(6)的气体流的选择阀(5)；

f)检测系统(6)。

在本发明的优选实施方案中，培养室(1)串联配置并且在每个隔室中设有独立的气体流和加热。

优选地，捕集器(4)具有80℃至300℃的高温变化，并且设有从待分析气体物流中吸附挥发性化合物的材料。

实施例

在下文中利用以下实施例来说明本发明，实施例在本专利申请的保护范围方面具有非限制性特征。

实施例1

在具有18个位置和30次分析/小时的容量的圆盘传送带型培养室(1)中，将样品即软木塞插入以开始16分钟的培养期。培养室(1)在所述期间借助选择阀(2)保持封闭，将选择阀(2)打开以去除(抽吸)用于分析的气体样品，将此空气引导至含有捕集器(4)的浓缩系统，在捕集器(4)中挥发性化合物通过吸附来浓缩以用于分析。样品保留在捕集器(4)中20分钟。将挥发性化合物运送至检测设备(6)，检测设备(6)记录与分析物的存在相关的信号。分析将按2分钟/样品进行。

在此装置中使用了2个捕集器(4)，允许30个样品/小时的速率。

实施例2

在具有60个位置和180次分析/小时的容量的圆盘传送带型培养室(1)中，将样品即软木塞插入以开始15分钟的培养期。培养室(1)在所述期间借助选择阀(2)保持封闭，将选择阀(2)打开以去除(抽吸)用于分析的气体样品，将此空气引导至含有捕集器(4)的浓缩系统，在捕集器(4)中挥发性化合物通过吸附来浓缩以用于分析。将挥发性化合物运送至检测设备(6)，检测设备(6)记录与分析物的存在相关的信号。分析将按20秒/样品进行。

在此装置中，使用了6个捕集器(4)，允许180个样品/小时的速率。

如将对本领域技术人员明显的，可进行若干细节修改，但修改应被包括在本发明的范围中。

本发明仅由所附权利要求书的精神来限制。