摘要：乳粉多采用充氣包裝形式，包裝內(nèi)的氣體成分及含量對乳粉的質(zhì)量具有重要影響，也是乳粉充氣包裝的重要指標。本研究利用HGA-03頂空氣體分析儀分別跟蹤測試了罐裝乳粉、袋裝乳粉共4種乳粉樣品包裝中氧氣、二氧化碳、氮氣的含量，結(jié)果顯示#1、#3號乳粉樣品采用了充氮包裝，#2號樣品為氣調(diào)包裝，#4號樣品為普通空氣包裝；隨著儲存時間的增加，#3樣品乳粉包裝中的氧氣濃度逐漸增加，其余3種乳粉包裝中的氣體含量基本保持不變。進一步證明了HGA-03頂空氣體分析儀的測試效率高，試驗耗時短，試驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及重復性好。
關(guān)鍵詞：頂空分析、乳粉包裝、氣體含量測試
按照包裝形式的不同，常見的乳粉包裝可分為鋁塑復合膜、鍍鋁復合膜等塑料軟包裝及金屬罐兩種；按照包裝內(nèi)氣體成分的不同，常見的乳粉包裝又可分為充氮包裝、氣調(diào)包裝與普通包裝三種，充氮包裝即向包裝內(nèi)充入一定量的氮氣置換原有空氣成分，氣調(diào)包裝即向包裝內(nèi)充入氮氣與二氧化碳的混合氣體。而普通包裝即包裝內(nèi)主要是空氣，并未做任何抽真空或充氣處理。
氮氣為惰性氣體，充入包裝后可使乳粉處于一種惰性氣體氛圍中，既可防止乳粉氧化變質(zhì)，并能抑制需氧型微生物的生長，二氧化碳氣體可溶于脂肪、水等成分中形成一個弱酸性的環(huán)境，從而抑制微生物的生長。因此，理論上而言，對于同種材質(zhì)結(jié)構(gòu)的包裝材料，充氮包裝或氣調(diào)包裝對乳粉的保質(zhì)效果明顯優(yōu)于普通包裝。然而在實際應(yīng)用過程中，由于成品包裝對內(nèi)部氣體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(zhì)效果取決于包裝內(nèi)部氮氣、二氧化碳、氧氣等氣體成分含量的變化，故乳粉生產(chǎn)現(xiàn)場包裝內(nèi)氣體濃度是否達到預(yù)期的要求及貨架期包裝內(nèi)的氣體濃度是否發(fā)生變化是乳粉生產(chǎn)企業(yè)非常關(guān)注的問題。
本文利用HGA-03頂空氣體分析儀對市面上常見的4種乳粉成品包裝內(nèi)的氣體成分含量進行跟蹤檢測，分析包裝內(nèi)的氣體含量隨存儲時間的變化。
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：濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自行研發(fā)，專業(yè)用于測試包裝袋、瓶、罐等包裝容器中氧氣、二氧化碳、氮氣含量的檢測儀器。該儀器中配置了高精度的氧氣與二氧化碳傳感器，可準確測試包裝中氧氣及二氧化碳的含量。充氮包裝或氣調(diào)包裝中的主要氣體成分是氧氣、二氧化碳和氮氣三種氣體，因其他氣體含量可忽略不計，因此氮氣含量即可用包裝內(nèi)的氣體總量100%減去氧氣、二氧化碳含量而得。
1.2 儀器結(jié)構(gòu)
HGA-03頂空氣體分析儀同時配置了氧氣傳感器、二氧化碳傳感器，可同時測試氧氣、二氧化碳的含量，打破了常見的頂空分析儀一次只能檢測一種氣體的弊端；儀器配備了可滑動式測試頭，可適用于任意高度試樣的測試；設(shè)備提供了一種自動刺破試樣裝置，通過設(shè)置升降臺，將試樣送至穿刺針處，自動刺破試樣，還可以調(diào)節(jié)試樣的上升速度，控制刺破強度，克服了大多數(shù)頂空分析儀只能測試軟質(zhì)包裝的弊端，節(jié)省了定制測試硬質(zhì)包裝所需配套夾具的昂貴費用，同時避免了手工操作刺破試樣，提高了測試精度及試樣效率；盡可能縮短設(shè)備內(nèi)的管路長度，縮短了試驗時間，使設(shè)備更加適用于食品、藥品等產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場的應(yīng)用；設(shè)備采用了高精密度、高氣密性、小體積的氣體取樣器，以適用于氣體體積較小的成品包裝內(nèi)氣體成分的測試；取樣器內(nèi)配備了防堵式結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止奶粉、藥品等粉末類樣品造成儀器堵塞。
圖1 HGA-03頂空氣體分析儀
1.3 試樣
從市場上購買了4種乳粉成品包裝，開始試驗日期距生產(chǎn)日期不超過一個周，分別編號為#1、#2、#3、#4，每種樣品各12個試樣。其中#1、#2樣品為罐裝乳粉，#3、#4樣品為袋裝乳粉，且均為鋁塑復合膜包裝袋。
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，每種樣品測試3個試樣；每間隔1個月，分別從4種乳粉樣品剩余的試樣中抽取3個，測試其包裝內(nèi)的氣體含量，直至12個試樣均測試完畢。
二、結(jié)果與討論
在連續(xù)四個月內(nèi)，每種乳粉樣品包裝內(nèi)氣體含量的測試結(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(%) | ||||||
試樣1 | 試樣2 | 試樣3 | 平均值 | 試樣1 | 試樣2 | 試樣3 | 平均值 | |||
#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 | |
由于購買的乳粉距離生產(chǎn)日期不超過1周，因此，第1個月測試的成品包裝內(nèi)氣體成分含量基本可以代表乳粉生產(chǎn)現(xiàn)場向包裝充入的氣體情況。從4種樣品第1個月的檢測數(shù)據(jù)可以看出，#1、#3樣品包裝中主要為氮氣，為充氮包裝，#2樣品中主要為氮氣、二氧化碳的混合氣體，為氣調(diào)包裝，#4樣品包裝中的氧氣、氮氣、二氧化碳成分含量與空氣中的相似，為普通的空氣包裝。
另外，從4種樣品在連續(xù)四個月內(nèi)包裝內(nèi)氣體含量的變化可以看出，#1、#2、#4樣品中氧氣、氮氣的含量基本保持不變，3#樣品中氧氣含量逐漸增加，氮氣、二氧化碳含量逐漸減少。乳粉包裝中氣體含量的變化主要與包裝材料的阻隔性、成品包裝的密封性有關(guān)，因此#1、#2、#4樣品包裝的阻隔性及成品包裝的密封性均比較好，#3樣品包裝的阻隔性或密封性較差，引起包裝內(nèi)氣體成分發(fā)生變化。
三、結(jié)論
1、HGA-03頂空氣體分析儀可同時檢測出包裝內(nèi)氧氣、二氧化碳的含量，并間接推算出氮氣的含量，試驗效率高，試驗結(jié)果的穩(wěn)定性及重復性好，可真實反映包裝內(nèi)氣體成分含量。
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(diào)包裝，#4樣品為普通空氣包裝。在對4種樣品的跟蹤檢測過程中，發(fā)現(xiàn)#1、#2、#4樣品包裝的密封性、阻隔性比較好，包裝內(nèi)的氣體成分基本未發(fā)生變化，#3樣品包裝由于包裝的密封性或阻隔性比較差等原因，引起包裝內(nèi)氧氣濃度增加，氮氣及二氧化碳濃度降低。
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