怎樣驗證金屬（shǔ）罐裝奶粉內（nèi）部氣體成分符合質量要求

　　因奶粉含有大量的蛋（dàn）白質、脂肪（fáng）等高營養物質，所以與N₂、H₂O等氣體長期接觸時會出現緩慢氧（yǎng）化變質、結塊（kuài）、顏色與口感異常等質（zhì）量問題。鑒於（yú）奶粉上述特殊性，生產廠家采用高阻隔包裝材料對其進行保護，除了（le）常見的鋁箔複合膜包裝袋以外，目前最受青睞的包（bāo）裝（zhuāng）材質為金屬罐，其分為鋁合金與馬口鐵兩種（zhǒng）材質，有些高質量要求的廠家甚至搭配三層封口形式進行密封，即（jí）在罐口（kǒu）進（jìn）行一層（céng）錫箔密封後再依次加上（shàng）金屬蓋、塑料蓋封口，以此保證金屬罐裝的高阻隔性（xìng）及完好密封性。

　　為了確保金屬（shǔ）罐內的無氧或低氧環境，生產企業多采用（yòng）充氮（dàn）包裝或氣調包裝，即將盛有奶粉的罐內的（de）空氣（qì）抽到預定的真（zhēn）空（kōng）度後，再充入純N₂這一種氣（qì）體（充氮包裝（zhuāng））或一定比例的（de）N₂、CO₂氣體（氣調包裝），最後完成罐口（kǒu）密封。充入（rù）N₂是為了保證奶粉在此惰性氣體環境中避免（miǎn）被（bèi）氧化，而充入（rù）的CO₂則是（shì）為了抑製奶粉中大多數需氧菌的生長，並且促進奶粉中水分（fèn）與CO₂反應形成液態（tài）碳酸，形成微負壓（yā），防止漲罐。但（dàn）是，金屬罐易出現密封不良的問題，會進一步導致內部氣體泄漏，外部空氣進（jìn）入罐內，導致奶粉被氧化或結塊等變質現象。另外，有些生產企業對罐內N₂、CO₂氣體比例的調節無法準確控製，常會（huì）出現漲（zhǎng）罐或者奶粉在保（bǎo）質期內色澤發生變化（huà）等問題。因此，需要采取有效的監測手段（duàn）對金屬罐內頂空部位的氣體成分進行檢測，以便於及時避免內在的（de）質量問題。本文介（jiè）紹一種（zhǒng）新式（shì）的頂空分析（xī）儀HGA-03(Labthink)測試金屬罐裝奶（nǎi）粉中N₂、CO₂的比例含量，亦為乳（rǔ）製品生產企業提供乳粉成品包裝質量管控的技術指導。

圖（tú）1  金屬罐裝奶粉（圖片來源於網絡（luò））

檢測方法：

　　頂空氣體分析采用氣體傳感器法（fǎ），即從密封（fēng）包裝物內部頂空部（bù）位吸取一定體積的氣體（tǐ）樣品，再將其注入某種特定氣體的分（fèn）析傳（chuán）感器中，待（dài）一定測試時間（jiān）後記錄傳感器輸出的（de）相應氣體（tǐ）濃度值。不同氣體的含量檢測需要使用不同的氣體分析傳感器。

　　國內（nèi）密封包裝件內部（bù）頂空氣體的檢測暫未有針（zhēn）對性的標準方法，但頂空氣體檢測儀器已在市場上（shàng）普遍存在，說明包裝件內頂空氣體成（chéng）分的監測已是大眾關注的指標（biāo）。但（dàn）是，市場上（shàng）各種品牌的技術水平及精準度存在差異，特別是對於金（jīn）屬罐此類硬質包裝內O₂、CO₂氣體的同時監測的儀器較為少見，如（rú）何選擇合適的檢測設（shè）備（bèi）至為關鍵。因此，本文將采用Labthink17C.COM（guāng）自主研發的HGA-03頂空氣體分析儀對金屬罐奶粉樣品進行O₂與CO₂氣體比例含量的同時檢測。

1、試（shì）驗儀器

　　HGA-03頂空氣體分析儀（該產品已有新型號儀器替代），同時配備O₂和CO₂兩種氣體的分析傳感器，傳感器壽命分別可達到6年與15年以上。O₂和CO₂測量範圍（wéi）均為0~ 100%，O₂和CO₂測量精度分別為±0.5%、±2%，特別是O₂範圍為0~ 2%時，測（cè）量精度可達±0.1%。所（suǒ）需試樣氣體體（tǐ）積低，自動模式取樣量僅3.6mL，手動模式也< 5 mL。配置自動升降樣品台實（shí）現整（zhěng）個（gè）試樣刺破和分析過程完全自動化，采用防堵式結（jié）構設計有效避（bì）免粉末狀試樣對儀器造成堵塞。儀器可根據試樣的（de）高度及試驗（yàn）空間進行自適調節。該儀器可以準確、便（biàn）捷的測定密封包裝袋（dài）、瓶、罐等中空包裝容器（qì）中O₂和CO₂的含量（liàng）及其混合比例，例如咖（kā）啡、奶茶（chá）、奶粉、麵包等食品以及（jí）藥品；適合在生（shēng）產線、倉庫、實驗室等場（chǎng）合快速、精確的對氣體組分含量和比例做出評價，從而指導生產，保證貨架期。

2. 試樣（yàng）的製備

　　在23℃、50%RH的標（biāo）準環境下，將無明（míng）顯（xiǎn）缺陷、泄露現象且密封（fēng）良好的金屬（shǔ）罐試樣置於幹燥環境內調節狀態48小時以上。試（shì）樣數量5個，取測試平（píng）均值作為試驗結果。

3. 試驗條件

地點：濟（jì）南17C.COM包（bāo）裝安全檢測中心

試驗溫度與濕度：23℃，50%RH

試驗方法：氣體傳感器法

4. 試（shì）驗（yàn）步（bù）驟

4.1 試驗原理

　　HGA-03頂空氣體分析儀將取樣（yàng）器插入待測包裝（zhuāng）物（wù）內部，從包裝物（wù）內頂空部位采集足夠體積的樣（yàng）氣。將樣氣注入氣體分（fèn）析傳感器中，間隔一定的測試時間或者待氣體分析傳感器輸出的氣體濃（nóng）度值穩定之（zhī）後記錄試驗數據。每種氣體含量的檢測都需要使用不同的氣體（tǐ）分析傳感器，當檢測樣（yàng）氣中的O₂含量時需要將樣（yàng）氣注入O₂分析傳感器，而（ér）當檢測樣氣（qì）中的CO₂含量時需要將樣氣注入CO₂分析傳感器。

　　對於（yú）氣調（diào）包裝來說，內部氣體除了O₂、CO₂，其（qí）餘絕大部分為N₂（因N₂為惰性氣體，目前國內外未開（kāi）發出相（xiàng）應的氣體傳感器），而可能混入的空氣（qì）中其他氣體比例含量（liàng）可忽略不（bú）計，所以N₂比例含量則為100%— O₂% — CO₂%。

4.2 試樣處理（lǐ）

　　將密封（fēng）墊（diàn）貼到試樣（yàng）的（de）待測部位，注意要貼牢（láo）固，防止漏氣。

圖2　密封墊粘貼示意（yì）圖（tú）

4.3 檢測過（guò）程

　　HGA-03自動采集罐體內頂空氣體，儀器可自動進行試驗數據的分析、處理，並提供報告輸出功能，整個測試（shì）過（guò）程便捷易（yì）操作：

l  打開儀器（qì）電源，預熱儀器。

l  將取樣針頭插入樣品。待試樣放（fàng）置穩定（dìng）後，將取樣針頭刺穿密封墊中間部位進入試樣內部，但避免取樣（yàng）針頭紮到（dào）包裝內的物品（pǐn）而導致針頭堵塞或斷裂。

圖3　穿刺試樣過程

l  設置試驗參數，如（rú）測試時間、氣體采集體積等。

l  點擊開始試驗後，取樣器（qì）自動（dòng）從（cóng）試樣內部采集足夠體積的樣氣（qì）。

圖4　吸取樣氣的過程

l  樣氣將自動經注樣口、管路進入（rù）氣體分析傳感器。

l  間隔一定的測試時間或（huò）者待氣體分析傳感器輸出的氣體濃度值穩定之後記錄試（shì）驗數據。

l  關閉儀器電源。

5個試（shì）樣內頂空氣體中O₂和CO₂比例含量的算術平均值分（fèn）別為3.4%、28.8%。

總（zǒng）結：

　　HGA-03頂空氣體分析（xī）儀在監測（cè）奶粉金屬罐內氣體成分時（shí），可（kě）提（tí）供準確的O₂和CO₂比例含量，並進一（yī）步反映出內部N₂比例含量，可為企業控製包裝密封性以及適合（hé）的N₂、CO₂充入比例（lì）提供堅實的技術指導。本試（shì）驗采用的檢測設備（bèi）同樣適用於其他含（hán）有一定氣體的包裝容器中O₂和CO₂的含量及（jí）其混合比例的測定。