摘要：為了保證其較長的保質(zhì)期，在選擇高阻隔材料進行乳粉包裝的基礎(chǔ)上仍需采用充氮或氣調(diào)包裝，以求保護乳粉在惰性或酸性環(huán)境下不易被氧化。因此需采用有效的頂空氣體成分檢測設(shè)備對乳粉包裝內(nèi)氣體成分進行適時監(jiān)控，方可預防因包裝密封不嚴或材料阻隔性較差引起的內(nèi)部N₂或CO₂比例發(fā)生下降的質(zhì)量問題。本文介紹了乳粉氣調(diào)包裝內(nèi)部頂空氣體成分的檢測過程，以此為相關(guān)行業(yè)用戶提供較為詳細的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：乳粉、充氮包裝、氣調(diào)包裝、中空包裝容器、頂空氣體成分、頂空氣體分析儀、氮氣與氧氣比例、氮氣比例、O₂與CO₂比例、N₂比例

測試意義：

乳粉中蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)含量較高，是體質(zhì)虛弱以及嬰幼兒群體日常攝入的主要物質(zhì)來源，因此對于如何保證乳粉內(nèi)部的營養(yǎng)物質(zhì)不被破壞以及如何延長乳粉保質(zhì)期是很多乳粉生產(chǎn)企業(yè)面臨的重要難題。目前，乳粉包裝分為袋裝與罐裝兩類，袋裝乳粉多采用鋁塑復合膜或鍍鋁復合膜材質(zhì)，而罐裝乳粉基本采用鋁合金罐或馬口鐵罐，上述包裝形式可以滿足較高的阻隔性及良好的密封性。

為了進一步保證乳粉不易被氧化，較多品牌乳粉企業(yè)對包裝內(nèi)部充入氮氣（N₂）或一定比例的二氧化碳（CO₂），即充氮包裝或氣調(diào)包裝，依靠N₂這種惰性氣體杜絕包裝內(nèi)部O₂的存在，而充入一定比例的CO₂則是為了保證內(nèi)部酸性環(huán)境從而抑制乳粉中嗜氧菌的繁殖。然而，如果乳粉所使用的包材對N₂或CO₂的阻隔性比較差，或者乳粉包裝密封不嚴密，則易改變包裝內(nèi)部N₂或CO₂的含量，從而使充氮包裝或氣調(diào)包裝無法起到對乳粉保護作用。針對上述問題，我們可以采用有效的檢測設(shè)備對包裝內(nèi)部頂空氣體成分進行監(jiān)測，例如頂空氣體分析儀，從而掌握包裝內(nèi)O₂、CO₂以及N₂的具體比例含量，及時管控乳粉成品包裝質(zhì)量。

圖1    乳粉包裝形式

檢測方法：

頂空氣體分析常采用傳感器法，將從密封包裝物內(nèi)部吸取的一定體積的氣體樣品注入特定氣體分析傳感器中，待一定測試時間后記錄傳感器輸出的特定氣體濃度值。每種氣體含量的檢測都需要使用不同的氣體分析傳感器。

目前，國內(nèi)密封包裝件內(nèi)部頂空氣體的檢測暫未有針對性的標準方法，但國內(nèi)外對頂空氣體的檢測儀器品種已較繁多，儀器技術(shù)水平及精準度也較高，因此包裝件內(nèi)頂空氣體成分的監(jiān)測應具有一定的普遍性。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發(fā)的HGA-03頂空氣體分析儀對乳粉氣調(diào)包裝（鋁塑復合膜）樣品進行O₂與CO₂氣體比例含量的檢測。

1、試驗儀器

HGA-03頂空氣體分析儀，同時配備O₂和CO₂兩種氣體的分析傳感器，O₂和CO₂測量范圍均為0 ~ 100%，O₂和CO₂測量精度分別為±0.5%、±2%，所需試樣氣體體積低，自動模式取樣量僅3.6 mL，手動模式也低于5 mL。配置自動升降樣品臺實現(xiàn)整個試樣刺破和分析過程*自動化，采用防堵式結(jié)構(gòu)設(shè)計有效避免粉末狀試樣對儀器造成堵塞。儀器可根據(jù)試樣的高度及試驗空間進行自適調(diào)節(jié)，系統(tǒng)配置中英文雙語操作環(huán)境，滿足不同語言用戶的使用。該儀器可以準確、便捷的測定密封包裝袋、瓶、罐等中空包裝容器中O₂和CO₂的含量及其混合比例，例如咖啡、奶茶、奶粉、面包等食品以及藥品。適合在生產(chǎn)線、倉庫、實驗室等場合快速、準確的對氣體組分含量和比例做出評價，從而指導生產(chǎn)，保證貨架期。

圖2  HGA-03頂空氣體分析儀

2. 試樣的制備

在23℃、50%RH的標準環(huán)境下，將無明顯缺陷、泄露現(xiàn)象且密封良好的試樣置于干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時以上。試樣數(shù)量5個，取測試平均值作為試驗結(jié)果。

3. 試驗條件

地點：濟南蘭光包裝安全檢測中心

試驗溫度與濕度：23℃，50%RH

試驗方法：氣體傳感器法

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

HGA-03頂空氣體分析儀將取樣器插入待測包裝物內(nèi)部，從包裝物內(nèi)頂空部位采集足夠體積的樣氣。將樣氣注入氣體分析傳感器中，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度值穩(wěn)定之后記錄試驗數(shù)據(jù)。每種氣體含量的檢測都需要使用不同的氣體分析傳感器，當檢測樣氣中的O₂含量時需要將樣氣注入O₂分析傳感器，而當檢測樣氣中的CO₂含量時需要將樣氣注入CO₂分析傳感器。

4.2 試樣處理

將密封墊貼到試樣的待測部位，注意要貼牢固，防止漏氣。

圖3    密封墊粘貼示意圖

4.3 檢測過程

HGA-03自動采集頂空氣體，儀器采用微電腦控制系統(tǒng)，可以對試驗數(shù)據(jù)進行分析、處理、并提供報告輸出功能，所以整個測試過程方便快捷：

l  打開儀器電源，預熱儀器。

l  將取樣針頭插入樣品。待試樣放置穩(wěn)定后，將取樣針頭刺穿密封墊中間部位進入試樣內(nèi)部，但避免取樣針頭扎到包裝內(nèi)的物品而導致針頭堵塞或斷裂。

l  設(shè)置試驗參數(shù)，如測試時間、氣體采集體積等。

l  點擊開始試驗后，取樣器自動從試樣內(nèi)部采集足夠體積的樣氣。

l  樣氣將自動經(jīng)注樣口、管路進入氣體分析傳感器。

l  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度值穩(wěn)定之后記錄試驗數(shù)據(jù)。

l  關(guān)閉儀器電源。

5個樣品內(nèi)頂空氣體中O₂和CO₂比例含量的算術(shù)平均值分別為2.1%、25.7%，每一個試樣的測試值與算術(shù)平均值的偏差不超過±10%。對于氣調(diào)包裝來說，內(nèi)部氣體除了O₂、CO₂，其余絕大部分為N₂（因N₂為惰性氣體，目前國內(nèi)外未開發(fā)出相應的氣體傳感器），其他氣體比例含量可忽略不計，所以N₂比例含量可由100%減去O₂、CO₂的比例含量后獲取。

總結(jié)：

　　采用HGA-03頂空氣體分析儀測試氣調(diào)包裝乳粉內(nèi)頂空氣體成分時，可獲得精確度與重復性均較高的O₂和CO₂比例含量，可真實反映乳粉中氣體環(huán)境，有效監(jiān)控有害O₂的成分，保證內(nèi)部CO₂與N₂的比例可滿足乳粉保質(zhì)期的需要。本試驗采用的檢測設(shè)備同樣適用于其他含有一定氣體的包裝容器中O₂和CO₂的含量及其混合比例的測定。