頂空分析技術在乳粉包裝內部氣體含量測試中的應用

2015-04-14 Labthink17C.COM 常規測試（shì）

摘要	乳粉多（duō）采用充氣包裝（zhuāng）形式，包裝內的氣體成分及含量（liàng）對乳粉的（de）質量具有重要影響，也是乳粉（fěn）充氣包裝的（de）重要（yào）指（zhǐ）標。本研究利用HGA-03頂（dǐng）空氣（qì）體分析儀分別跟蹤測試了罐（guàn）裝乳粉、袋裝乳粉共4種乳粉樣品（pǐn）包裝中氧氣（qì）、二氧（yǎng）化碳、氮氣的含量，結果顯示#1、#3號乳粉（fěn）樣品（pǐn）采用了充氮包裝，#2號樣品為氣調包裝，#4號樣品為普通空氣包裝；隨著儲存時間的（de）增加，#3樣品乳粉包裝中的氧氣（qì）濃度逐漸增（zēng）加，其餘3種（zhǒng）乳粉包裝中的氣（qì）體含量基本保持不變。進一（yī）步證明了HGA-03頂空（kōng）氣體分析儀的測（cè）試效率高，試驗耗（hào）時短（duǎn），試驗數據的穩定性及重複性好。
關鍵字	頂空分析、乳粉包裝、氣體含量測試（shì）
文檔	點擊查看PDF文檔（dàng）

吳雄傑¹ 於佳佳² 陳欣²
(1. 安徽省包（bāo）裝印刷產品質量監（jiān）督檢驗中心，桐城 231400；
2. 濟南17C.COM機電技術有限公司，濟南 250031)

　　按照包（bāo）裝形式的（de）不同，常見（jiàn）的乳粉包裝可分為鋁塑複合膜、鍍鋁（lǚ）複合膜等塑料軟包裝及金屬罐（guàn）兩種；按照包裝內氣體成分的不同，常見的乳粉包裝（zhuāng）又可分為充氮包裝、氣調包裝與（yǔ）普通包（bāo）裝（zhuāng）三種（zhǒng），充氮包裝即向包裝內充入一定量的（de）氮氣置換原有空氣成分，氣調包裝即向包裝內充入氮氣與二氧（yǎng）化碳的混合（hé）氣體。而普通（tōng）包裝即包裝內主（zhǔ）要是空氣，並未做任何抽真（zhēn）空或（huò）充氣處理（lǐ）。

　　氮氣為惰性氣體，充入包裝後可使乳粉（fěn）處於一種惰（duò）性（xìng）氣體氛圍中，既可防止乳（rǔ）粉氧化變質，並能抑製需氧型微生物（wù）的生長，二氧化碳氣體可溶於脂肪、水等成分中形成一個弱酸性的環境，從（cóng）而抑製微生物（wù）的生長。因此（cǐ），理論（lùn）上而言，對於同種材質結構的包裝材（cái）料，充氮包（bāo）裝或氣調包裝對乳粉的保質效果明顯優於普通（tōng）包裝。然而在實際應用過程中，由於成品包（bāo）裝對內部氣體（tǐ）的阻隔能力或密封效果不同，充氮包裝或氣調（diào）包裝的實際保質效（xiào）果取決（jué）於包裝內部氮氣、二氧化碳、氧氣等氣體成分含量（liàng）的變化，故乳粉（fěn）生產現場包裝內氣體濃度是否達到預期的要求及貨架期（qī）包裝內的氣體濃度是（shì）否發（fā）生（shēng）變化是乳粉生產企業非常關注的問題。

　　本文利用HGA-03頂空氣體分析儀對市麵上常見的4種乳粉成品包裝（zhuāng）內的氣體成分含量進行跟蹤檢測，分析包裝內的（de）氣體含量隨（suí）存儲時間的變化（huà）。

一、試驗儀器與方法

1、試驗儀器與試樣

1.1 測試原理

　　HGA-03頂空氣體分析儀：濟南17C.COM機電技術有限公司自行（háng）研發，專業用於測試包裝（zhuāng）袋、瓶、罐等（děng）包裝容（róng）器中氧氣、二氧化碳、氮氣含量的檢測儀器（qì）。該儀（yí）器中配置了高精度的氧氣與二氧化（huà）碳傳感器，可準確測試包裝中氧氣及（jí）二氧化（huà）碳的含量。充氮包裝或氣調包裝中的（de）主要氣體成分是氧氣、二氧化碳和氮氣三種（zhǒng）氣體，因其他氣體含量可忽略不計，因此氮氣含量（liàng）即（jí）可用包裝內（nèi）的氣（qì）體總（zǒng）量100%減去氧氣、二氧化碳含（hán）量而得。

1.2 儀器結構

　　HGA-03頂空（kōng）氣體（tǐ）分析（xī）儀同時配置了氧氣傳感器（qì）、二氧化碳傳感器，可（kě）同時測試氧氣、二氧化碳的含量，打破了（le）常見（jiàn）的（de）頂空分析儀一次隻能檢測一種氣體的弊端；儀器配備了可滑（huá）動式測試頭，可適用於任意高度試樣（yàng）的（de）測試；設備提供了一種自動刺破試樣裝置，通過設置升降台，將試樣（yàng）送至穿刺（cì）針處，自動刺（cì）破試樣（yàng），還（hái）可以調節試樣的上升（shēng）速度，控製刺破強度，克服（fú）了大多數頂空分析儀隻能測試軟質包裝的（de）弊端，節省了定製（zhì）測試硬（yìng）質包裝所需（xū）配套（tào）夾具的昂貴費用，同時避免（miǎn）了手工操作（zuò）刺破試樣，提高了測試精（jīng）度及試樣效率；盡可能縮短設備內的管路長（zhǎng）度，縮短了試驗時間，使設備更加適用於食品、藥（yào）品（pǐn）等產品生產現場的應用；設備采用了高（gāo）精密度、高氣密性、小體積的氣體取樣器，以適用於氣體體積較小的成（chéng）品（pǐn）包（bāo）裝內氣體成分的測（cè）試（shì）；取樣器（qì）內配備了防堵式結構設計（jì），防止奶（nǎi）粉、藥品等粉末類樣品造（zào）成儀（yí）器堵塞。

頂空分析技術在乳粉包裝內部氣體含量測（cè）試中（zhōng）的應（yīng）用
圖（tú）1 HGA-03頂（dǐng）空氣體分析儀

1.3 試樣（yàng）

　　從市（shì）場上購買了4種（zhǒng）乳粉成（chéng）品包裝，開始試驗日期距生產日（rì）期不超過一個周，分別（bié）編號為#1、#2、#3、#4，每種樣品各12個試（shì）樣（yàng）。其中#1、#2樣品（pǐn）為罐裝乳粉，#3、#4樣品為袋裝乳粉，且均為鋁塑複（fù）合膜包裝袋。

2、試驗步驟

　　用HGA-03頂空氣體分析儀分別測試4種樣品中的氣體含量，每種樣品測（cè）試3個試（shì）樣；每間隔1個月，分別從4種乳粉樣品剩（shèng）餘的試樣中（zhōng）抽取3個，測試其包裝內（nèi）的氣體（tǐ）含量，直（zhí）至12個試樣均測試完畢。

二、結果與討論

　　在連續四個月內，每種乳粉樣品包裝內氣體含量的測試（shì）結（jié）果如表1所示。

表1乳粉包裝內（nèi）氣體含量測試結（jié）果

	時間個月	O₂含量(%)				CO₂含量(%)				N₂含量(%)
	時間個月	試樣1	試樣2	試樣3	平均值	試樣1	試（shì）樣2	試樣3	平均值	N₂含量(%)
#1	1	1.05	1.12	1.09	1.09	0	0	0	0	98.91
	2	1.07	1.06	1.04	1.06	0	0	0	0	98.94
	3	1.12	1.09	1.15	1.12	0	0	0	0	98.88
	4	1.10	1.17	1.13	1.13	0	0	0	0	98.87
#2	1	2.14	2.09	2.16	2.13	28.78	27.04	27.31	27.71	70.16
	2	2.19	2.03	2.18	2.13	29.01	28.96	27.46	28.48	69.39
	3	2.20	2.09	2.17	2.15	28.96	27.55	27.00	27.84	70.01
	4	2.15	2.24	2.08	2.16	27.46	27.04	27.96	27.49	70.35
#3	1	1.06	0.95	1.00	1.00	0.08	0.07	0.08	0.08	98.92
	2	6.96	7.31	6.51	6.93	0.05	0.05	0.06	0.05	93.02
	3	10.06	11.52	10.69	10.76	0.05	0.03	0.03	0.04	89.20
	4	13.16	12.09	13.55	12.93	0.03	0.03	0.04	0.03	87.04
#4	1	20.12	20.96	21.09	20.72	0.03	0.02	0.04	0.03	79.25
	2	21.64	21.33	20.57	21.18	0.05	0.01	0.04	0.03	78.79
	3	20.99	20.16	21.61	20.92	0.06	0.04	0.03	0.04	79.04
	4	20.45	20.07	20.94	20.49	0.04	0.03	0.03	0.03	79.48

　　由於購買的乳粉距（jù）離生產（chǎn）日期不超過1周，因此，第1個月測試的成（chéng）品包裝（zhuāng）內（nèi）氣體成分含量基本（běn）可以（yǐ）代表乳（rǔ）粉生產現場向包裝充入的氣體情況。從4種樣（yàng）品第1個月的檢測數（shù）據可以看出，#1、#3樣品包裝中主要為氮氣，為充氮包裝（zhuāng），#2樣品中主要為氮氣、二氧化碳的混合氣體，為氣調包裝（zhuāng），#4樣品包裝中的氧氣、氮氣、二氧化碳成分含量（liàng）與空（kōng）氣（qì）中的相似，為普通的（de）空氣包裝。

　　另外（wài），從4種樣品在連續四個月（yuè）內包裝內氣體含量的變（biàn）化可以看（kàn）出，#1、#2、#4樣品中氧氣、氮氣的含量基本保持不變（biàn），3#樣品中氧氣含量逐漸增加，氮氣、二氧化碳含量逐漸減少。乳粉包（bāo）裝中氣體含量的變化（huà）主要與包裝材（cái）料的阻隔性、成品包裝的密封性有關，因此#1、#2、#4樣品包裝的阻隔性及成品包裝（zhuāng）的密封性均比較好（hǎo），#3樣品包（bāo）裝的阻隔性或密封性較差，引起（qǐ）包裝內氣體成分發生變化。

三、結論

　　1、HGA-03頂空氣體分析儀可同時檢（jiǎn）測（cè）出包裝（zhuāng）內氧氣、二（èr）氧化碳的含量，並（bìng）間（jiān）接推算出氮氣的含量，試驗效率高，試驗結果的穩（wěn）定（dìng）性及重複性好，可真實反（fǎn）映包裝（zhuāng）內氣體（tǐ）成分含量。

　　2、檢測的4種乳粉包裝中，#1、#3樣品為充氮包裝，#2樣品為氣調包裝，#4樣品為普通空氣包裝。在對4種樣品的跟蹤檢測過（guò）程中，發現#1、#2、#4樣品包裝的密封性、阻（zǔ）隔（gé）性比較好，包裝內的氣體成分（fèn）基本未發生變化，#3樣品包裝由於包裝的密封性或阻隔性比較差等原因，引（yǐn）起包裝內氧氣濃度增加，氮氣（qì）及（jí）二氧化碳濃（nóng）度降低。