氮气(Nitrogen),是氮元素形成的一种单质,化学式N₂。常温常压下是一种无色无味的惰性气体,只有在高温高压及催化剂条件下才能和氢气反应生成氨气,在放电的情况下能和氧气化合生成一氧化氮;即使Ca、Mg、Sr和Ba等活泼金属也只有在加热的情形下才能与其反应。
氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关,2个N原子以叁键结合成为氮气分子,包含1个σ键和2个π键,因为在化学反应中首先受到攻击的是π键,而在N₂分子中π键的能级比σ键低,打开π键困难,因而使N₂难以参与化学反应。
氮是地球上第30丰富的元素。考虑到氮气占大气量的4/5,即占大气的78%以上,几乎可以使用无限量的氮气。工业常使用分馏液态空气的方法来获得大量氮气
氮气的广泛应用
一、食品包装中的氮气
氮气是惰性气体,无色无味。它被广泛用作食品和饮料包装中的非化学防腐剂,因为它可以置换氧气——空气中导致饮食变质的主要原因。氧气能与脂肪和糖等化合物发生反应,产生一种令食物散发出难闻气味和变质物的自然过程(氧化)。您是否曾注意到,苹果被咬后会变成棕色?这就是正在发生氧化。用氮气置换包装空间中的氧气有助于防止氧化。氮气可保持食物新鲜,保护营养,并防止好氧微生物的生长。受益于使用氮气的包装食品包括肥肉、鱼、坚果、咖啡、蔬菜和即食产品。
二、氮气在食品加工中的其他用途
您是否曾注意到一袋未开封的薯片好像包装袋里充入了一些空气?其实那不是空气,而是氮气。在包装过程中,常使用氮气将氧气从包装袋中排出,从而延长产品的保质期。它还起到了缓冲作用,可保护薯片的完整性和品质。在食品加工中使用氮气的其他应用包括蓬松、液上空间气体置换、旨在防止有害燃烧的氮封流程操作及害虫防治和熏蒸。
三、饮料加工中的氮气
在酿酒行业中,氮气不仅可以延长葡萄酒的储存时间,同时还能保护葡萄酒的酸度、色泽、芳香和自然风味。因为氮气实际上不溶于水,所以它是转移葡萄酒的理想选择。为了达到非常高的卫生标准,在装瓶前会对酒瓶进行清洗,然后用氮气吹干。 制氮机能制出非常干燥的气体,因此吹干速度比使用普通空气更快。在装瓶后和盖上软木塞之前,使用氮气对瓶子进行吹净,以避免瓶颈中残留空气。饮料行业中的其他氮气应用包括受控的液体鼓泡、啤酒输送、啤酒装瓶和装罐,以及储罐和容器的吹净。
氮气是惰性气体,其化学性质不活泼,化学结构不容易受外界影响。一般的监测方式都没反应,如何测量空气中的氮气浓度?氮气传感器工作原理是什么?测氮气都是通过测氧含量来间接反映氮含量,因为空气中一般为氮气和氧气,氮气的体积分数约为78%,氧气的体积分数约为21%。
由于空气中氮气浓度和氧气浓度成互补状态,因此就可以利用测氧气的浓度来换算出氮气的浓度,根据此研发出氮气检测仪。只需要在仪器内置一个高精度的氧气传感器,将测氧气的浓度换算成氮气浓度。
氮气检测仪工作原理是采用测氧原理, 通过氧气传感器把气体中的氧浓度转换成电信号,经减法器的计算从而倒算出氮气含量,并直接显示被测气体中的氮气百分比含量。
因此,氮气检测仪中氧气传感器推荐日本figaro 长寿命无铅电池式 氧气传感器KE-25LF,KE-25F3LF:
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