怎樣驗證金屬罐裝（zhuāng）奶（nǎi）粉內（nèi）部（bù）氣體成分符合質量要求

　　因奶粉含（hán）有大量的蛋白質、脂（zhī）肪等高（gāo）營養（yǎng）物質，所以與（yǔ）N₂、H₂O等氣（qì）體長期接觸時會出現緩慢氧（yǎng）化變質、結塊、顏色與口感異常等質量問題。鑒於奶粉（fěn）上述特殊性，生產廠家采用高阻隔包裝材料對其進行保護，除了常見的鋁箔複合膜包裝袋以外，目前最受青睞的包裝材質為金屬罐，其分為鋁合金與馬口鐵兩種材（cái）質，有（yǒu）些高（gāo）質量要求的廠家甚至搭配三層封口形式進行密封，即在罐口進行一層（céng）錫箔密封後再依次加上金屬蓋、塑料蓋封口，以此保證金屬罐裝（zhuāng）的高阻（zǔ）隔性及完好密封性。

　　為了確保金屬罐內的無（wú）氧或低氧環境，生產企業多采用充氮包裝（zhuāng）或氣調包裝，即將盛有奶粉的罐內的空氣抽到預定的真（zhēn）空度後，再充入純N₂這一種氣體（充氮（dàn）包裝）或一（yī）定比例的N₂、CO₂氣體（氣（qì）調包裝），最後完成罐口密封。充（chōng）入N₂是為了保證奶粉（fěn）在此惰性氣體環境中避免被氧化（huà），而充入的CO₂則（zé）是為了抑製奶粉中大多數需氧菌的生長，並（bìng）且促進奶粉中水分與CO₂反應形成液態碳酸，形成微負壓，防止（zhǐ）漲罐（guàn）。但是（shì），金屬罐易出現密封（fēng）不良的問題，會進一步導致內部氣（qì）體泄（xiè）漏，外部空氣進入罐內，導致奶粉被氧化或結塊等變質現象。另外，有些生產企業對罐內N₂、CO₂氣（qì）體（tǐ）比例的調節無法準確控製，常會出現漲（zhǎng）罐（guàn）或者奶粉在保（bǎo）質期內色（sè）澤（zé）發生變（biàn）化等問題。因（yīn）此，需要采取有效的監測手段對（duì）金屬（shǔ）罐內頂空部位（wèi）的氣體成分進（jìn）行檢測，以便於及時避免內在的（de）質量問題。本文介紹（shào）一種新式的頂空分析儀HGA-03(Labthink)測試金屬罐裝（zhuāng）奶粉中（zhōng）N₂、CO₂的比例含量（liàng），亦為乳製品生產企業（yè）提供乳粉成品包裝質量管控的技術指導。

圖（tú）1  金屬（shǔ）罐裝奶粉（圖（tú）片來源於網絡）

檢測方法：

　　頂空氣體分析采用氣體傳（chuán）感器（qì）法，即（jí）從密封包裝物內部頂空部位吸取一定體積的氣體樣品，再將其注入（rù）某種特定氣體的分（fèn）析傳感器中（zhōng），待一定測試時間後記（jì）錄傳感器輸出（chū）的相應氣體濃度值。不同氣體的含量檢（jiǎn）測需要使用不同的氣體分析傳感（gǎn）器。

　　國內（nèi）密封包裝件內部頂空（kōng）氣體的檢測暫未有針（zhēn）對性的標準方法，但頂（dǐng）空（kōng）氣體檢測儀器已（yǐ）在市場上普遍存在，說明包裝件內（nèi）頂空氣體成分的監測已是（shì）大眾關注的指標。但是，市場上各種品牌的技術水平及精準度存在差異，特別是對於金屬罐此類硬質包（bāo）裝內O₂、CO₂氣體的（de）同時監測的儀器較（jiào）為少見，如何選擇合適的檢測設備至為關鍵。因此，本文將（jiāng）采用LabthinkMD传媒视频自主研發的HGA-03頂（dǐng）空氣體分析儀對金屬（shǔ）罐奶粉樣品進行（háng）O₂與CO₂氣體比例含量的同時檢（jiǎn）測。

1、試驗儀器

　　HGA-03頂空（kōng）氣體分析儀（該產品已有新型號儀器替代），同時配備（bèi）O₂和CO₂兩種氣體的分析傳感（gǎn）器，傳感器壽命分別可達到6年與15年以上。O₂和CO₂測量範（fàn）圍均為0~ 100%，O₂和CO₂測量精度分（fèn）別為±0.5%、±2%，特別是O₂範圍為0~ 2%時，測量精度可達±0.1%。所需（xū）試樣氣體體（tǐ）積低，自（zì）動模式取樣量僅3.6mL，手動模（mó）式也< 5 mL。配置自動升降樣品台實現整個（gè）試樣刺破和分析過程完全自動化，采用防堵式結構設計有效（xiào）避免（miǎn）粉（fěn）末（mò）狀試樣對儀器（qì）造成堵塞。儀（yí）器可根據試樣的高度及試驗空間（jiān）進行自適調節（jiē）。該儀器可以準確、便捷的測（cè）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（nǎi）茶、奶（nǎi）粉、麵包等（děng）食品以及藥品；適合在生產線、倉庫、實驗室等場合快速、精確的對氣體組分含量和比例做出評價，從而指導（dǎo）生產，保證貨架期。

2. 試樣的製備

　　在23℃、50%RH的標準環境下，將無明顯缺陷、泄露現象且密封（fēng）良好的金屬罐（guàn）試樣置於幹（gàn）燥環境內調節狀態48小時以上。試樣數量5個，取測試平均值作（zuò）為試驗結果。

3. 試驗條件（jiàn）

地點：濟南MD传媒视频包裝安全檢（jiǎn）測中心

試驗溫度與（yǔ）濕度：23℃，50%RH

試驗方法：氣體傳感器法（fǎ）

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

　　HGA-03頂空氣體分析儀（yí）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（zú）夠體積的樣氣。將樣氣注入氣體分（fèn）析（xī）傳感器中，間隔一定的測試（shì）時間或者待氣體分析傳感器輸出的氣體濃度（dù）值穩定之後記錄（lù）試驗數據。每種氣體含量的檢測都需要使用（yòng）不同的氣體分析傳感器，當檢測樣（yàng）氣中的O₂含量時需要將樣氣注入O₂分析（xī）傳感器，而當檢測樣氣中的CO₂含量時需要將樣氣注入（rù）CO₂分析傳感器。

　　對於氣調包裝來說，內部氣（qì）體除了（le）O₂、CO₂，其餘絕大部分為（wéi）N₂（因N₂為惰性氣體，目前國內外未（wèi）開發出（chū）相應的氣體傳感器），而可能（néng）混入的（de）空氣中其他氣體比例含量可忽略不計，所以N₂比例含量（liàng）則為100%— O₂% — CO₂%。

4.2 試樣處（chù）理

　　將密（mì）封墊貼到（dào）試樣的待測部位，注（zhù）意要貼牢固，防止漏氣。

圖2　密（mì）封墊粘貼示意圖

4.3 檢測（cè）過程（chéng）

　　HGA-03自動采集罐體內頂空氣體，儀器可自動進行試驗數據的分析、處理，並提供（gòng）報告輸出功能（néng），整（zhěng）個測試過程便捷易操作：

l  打開儀器電源，預熱儀器（qì）。

l  將取樣針（zhēn）頭插入樣品（pǐn）。待試樣（yàng）放置穩定（dìng）後，將取樣針頭刺穿密封墊中間部位進（jìn）入試樣內部，但避免取樣針頭紮到包裝內的物品（pǐn）而導致針頭（tóu）堵塞或斷裂。

圖（tú）3　穿刺試樣過程

l  設置試驗參數，如測試時間、氣體（tǐ）采集體積等（děng）。

l  點擊開始試驗後，取樣器自動從試樣內部采集足夠（gòu）體積的樣氣。

圖4　吸取樣氣的過程（chéng）

l  樣氣將自動經注樣口、管路（lù）進入氣體分析傳感器。

l  間隔一定的測試時間（jiān）或者待氣體分析傳（chuán）感器（qì）輸出的氣體濃度值穩定之後記錄試驗數據。

l  關閉儀器電源。

5個試（shì）樣內頂空氣體中O₂和CO₂比例含量（liàng）的算（suàn）術平均值（zhí）分別為3.4%、28.8%。

總結：

　　HGA-03頂空氣體（tǐ）分析儀在監測奶粉金屬罐內氣體成分時，可提供（gòng）準確的O₂和CO₂比例含量，並進一步反映出內部N₂比例含量，可（kě）為企業控製包裝密封性以及適（shì）合的N₂、CO₂充入比例提供（gòng）堅實的技（jì）術指導。本試驗采用的檢測設備同樣適用於其他含有一定（dìng）氣體的包裝容器中O₂和CO₂的（de）含量及其混合比例的（de）測定。