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顶空分析仪在气调包装中的应用

更新时间:2018-11-16      点击次数:1058
  顶空分析仪在气调包装中的应用
  MAP混合气通常由普通的大气气体,如二氧化碳(CO2)、氮气(N2)和氧气(O2)构成,引入其它气体,如一氧化氮(N2O)、氩气(Ar)和氢气(H2),也可以在一定范围内抑制微生物生长。这些气体可以单独使用,或者也可以根据特定比例混合使用。
  例如,二氧化碳在抑制微生物(如霉菌和其它常见有氧菌)生长方面蕞为有效。二氧化碳溶于食品中的水和脂肪,从而降低食品的PH值;二氧化碳还能渗透生物膜,导致渗透性和功能改变。作为一种惰性气体,氮气主要用来置换包装中的氧气,从而能防止氧化。因为氮气在水中的溶解量非常小,所以还可以用来保持内部容积,防止包装破坏。
  尽管在大多数食品包装中氧气浓度应尽可能低,但肉类却是例外。肉类包装中的氧气有助于保存含氧形式的肌红蛋白,从而保持肉类呈现红色。氧气对于水果和蔬菜的保存也很有价值,因为氧气有助于水果和蔬菜呼吸。
  仅依赖于采用高阻隔性包装材料阻碍气体渗入/渗出,易忽略对包装后成品内部气体成分的实时监测[1]。同时,有些产品采用气调包装(如N2、CO2按照一定比例置换包装内气体)以保护内容物,但内部气体比例在销售过程中发生变化,产品则会变质、失效或产生危险[。准确分析产品品质、预计有效保质期、合理设计包装,需要掌握包装内部气体成分,当然也可通过降低包装环境中的特定气体浓度来加快吸附在产品表面的气体解吸。所以,需要比较生产线与存储期时分别检测出的包装内气体成分,并依此调整包装工艺。上述检测均需通过顶空分析技术完成,顶空气体分析测试是测试包装内部气体成分的*方法,可检测包装内顶部聚集的气体成分[5]。当前该技术适用于生产线、仓库、实验室等场合,可快速、准确地测定密封包装袋、瓶、罐等中空包装容器的O2和CO2含量,应用范围包括奶粉包装、肉类包装、医药包装、气调包装、活性包装、防腐包装、饮料包装等,气调包装里O2与CO2比例含量的监测及顶空分析仪在气调包装中的应用。
  因国内外研制的顶空分析仪多为仅可测试单一气体成分含量,所以同时测定内部O2与CO2比例含量时,需要安装了不同气体传感器的顶空分析仪进行测试,这对分析气调包装的混合气体比例带来了一定的工作难度。因此,一款可同时测定O2与CO2比例含量的顶空分析仪,与科研机构共同完成其对各种包装的顶空分析技术研究。挑选了市场上多种形式的食品及药品包装,包括不同油脂含量的食品、充氮包装、气调包装、普通空气包装等,对上述样品在试验过程中气体抽取时间、样气分析时间等因素进行了蕞优化分析,并对同时测定O2与CO2比例含量的顶空分析技术在不同包装形态的食品、药品包装应用时的稳定性及重复性进行了综合研究。该研究将对同时测定多种气体的顶空分析技术在食品、药品行业生产现场在线分析以及货架期间包装内气体成分变化监测研究提供一定的帮助,气调包装里O2与CO2比例含量的监测及顶空分析仪在气调包装中的应用。
  1 顶空分析技术的原理
  将取样器插入待测包装容器的内部,从包装物顶空采集足够体积的样气。之后,将样气注入气体分析传感器中,间隔一定的测试时间或者等气体分析传感器输出气体浓度值稳定之后记录试验数据。每种气体含量的检测都需要使用不同的气体分析传感器,待测样气经过O2分析传感器与CO2分析传感器后,分别检测出样气中O2与CO2含量。
  如果要检测包装成品内残留气体,那么在包装工艺结束之后就需要立刻检测,但是如果要检测产品吸附气体行为则应在包装工艺结束一段时间之后再进行,同时随着产品存放时间的延长应进行多次测试并绘制气体浓度曲线进行综合分析,因为气体从产品表面解吸也是一个很缓慢的过程,气调包装里O2与CO2比例含量的监测及顶空分析仪在气调包装中的应用。
  2 顶空分析技术应用难题
  顶空分析技术的应用可降低生产线上内部气体成分不合格的残次品数量,有效控制如充氮包装等食品、药品气调包装、真空包装内部O2、CO2的比例,但在应用过程中存在的一些技术难题需要检测设备研发企业加速技术突破,扩大顶空分析技术应用范围。目前,该项技术的应用难题主要集中在以下方面:
  内部气体成分检测技术的研发规模较小,因为包装内部的气体成分自灌装结束到打开包装使用产品之前是很难利用其它技术手段来进行控制和改变的,而且国内外对包装成品内部气体成分的顶空分析检测设备较少,多数依赖进口顶空分析仪。顶空分析仪不仅可通过一次试验同时检测O2和CO2每种气体的含量及其混合比例,还可实现硬质和软质试样、任意高度的试样、内部气体体积较少试样的测试。另外,通过对顶空分析仪管路等部件的设计,缩短对气体成分的分析时间,可实现顶空分析仪在包装生产线上的实时使用。
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