乳粉充氮（氣調）包裝頂空氣體的專業檢測方案

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

關鍵詞：乳粉、充氮包裝、氣調包裝、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、脂肪等營養物質含量較高，是體質虛弱以及嬰幼兒群體日常攝入的主要物質來源，因此對于如何保證乳粉內部的營養物質不被破壞以及如何延長乳粉保質期是很多乳粉生產企業面臨的重要難題。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，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，較多品牌乳粉企業對包裝內部充入氮氣（N2）或一定比例的二氧化碳（CO2），即充氮包裝或氣調包裝，依靠N2這種惰性氣體杜絕包裝內部O2的存在，而充入一定比例的CO2則是為了保證內部酸性環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，則易改變包裝內部N2或CO2的含量，從而使充氮包裝或氣調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備對包裝內部頂空氣體成分進行監測，例如頂空氣體分析儀，從而掌握包裝內O2、CO2以及N2的具體比例含量，及時管控乳粉成品包裝質量。

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，國內密封包裝件內部頂空氣體的檢測暫未有針對性的標準方法，但國內外對頂空氣體的檢測儀器品種已較繁多，儀器技術水平及精準度也較高，因此包裝件內頂空氣體成分的監測應具有一定的普遍性。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發的C650H頂空氣體分析儀對乳粉氣調包裝（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

　　C650H頂空氣體分析儀，搭載Labthink自主研發的新型陶瓷氧傳感器，具有測試精度高、重復性好的特點；同時儀器還可選配CO2氣體分析傳感器，實現O2和CO2的同時測量；O2測試范圍均為0.2%～21%，準確度為±0.2%，CO2測試范圍為2%～100%，準確度為±2%；所需試樣氣體體積低，標準大氣壓下O2取樣量要大于等于5ml，CO2取樣量則需要大于等于20ml。儀器配置的陶瓷氧傳感器非消耗型、使用壽命長；系統支持中英文雙語操作環境，滿足不同語言用戶的使用需求。儀器選用PC材質操作面板、菜單式界面、液晶顯示，方便操作和查看結果；采用微電腦控制系統，可對試驗數據進行分析、處理、并提供報告輸出功能。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含量，同時通過選配測試附件，還可進行CO2的測試。適合在生產線、倉庫、實驗室等場合快速、準確的對氣體中O2、CO2含量做出評價，從而指導生產。

圖1  C650H頂空氣體分析儀

2. 試樣的制備

　　在23℃、50%RH的標準環境下，將無明顯缺陷、泄露現象且密封良好的試樣置于干燥器內調節狀態48小時以上。試樣數量5個，取測試平均值作為試驗結果。

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

　　C650H頂空氣體分析儀將取樣器插入待測包裝物內部，從包裝物內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定之后記錄試驗數據。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2  密封墊粘貼示意圖

4.3 檢測過程

　　C650H自動采集頂空氣體，儀器采用微電腦控制系統，可以對試驗數據進行分析、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。待試樣放置穩定后，將取樣針頭刺穿密封墊中間部位進入試樣內部，但避免取樣針頭扎到包裝內的物品而導致針頭堵塞或斷裂。

l  設置試驗參數，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部采集足夠體積的樣氣。

l  樣氣將自動經注樣口、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定之后記錄試驗數據。

l  關閉儀器電源。

　　5個樣品內頂空氣體中O2和CO2比例含量的算術平均值分別為2.1%、25.7%，每一個試樣的測試值與算術平均值的偏差不超過±10%。對于氣調包裝來說，內部氣體除了O2、CO2，其余絕大部分為N2（因N2為惰性氣體，目前國內外未開發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：

　　采用C650H頂空氣體分析儀測試氣調包裝乳粉內頂空氣體成分時，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境，有效監控有害O2的成分，保證內部CO2與N2的比例可滿足乳粉保質期的需要。本試驗采用的檢測設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。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶提供專業的檢測服務與設備，多年來為全球客戶提供了數以千計的包裝內部氣體成分的監控方案，為客戶提供可靠的數據支持。了解關于更多包裝阻隔性、機械性能等相關檢測儀器信息，您可以登陸濟南蘭光公司網站查看具體信息或致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。