| 摘要 |
本文詳細介紹了包裝物頂空氣體分析與產品保質期之間的聯系，同時介紹了頂空氣體分析儀選購中應該注意的幾項問題。 |
| 關鍵詞
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頂空,氣體分析,包裝物,二氧化碳,氧氣
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氧氣和水蒸氣是影響絕大多數產品保質期的主要因素，研究發現通過控制包裝內氣體成分的比例可有效延長產品保質期或改善保存質量，這成為阻隔性功能薄膜快速發展和應用的主要動因。然而值得注意的是包裝內填充氣體（MAP和CAP包裝所使用的填充氣體幾乎都不含氧氣）的外逸會轉而引起包裝內氧氣比例的增加，加之在灌裝完成時會有少量空氣殘存在包裝中，因此包裝內的實際氣體成分會與預想的有所出入。由此會引起哪些問題？又該如何解決這些問題？本文將詳細介紹頂空氣體分析檢測與包裝成品質量控制的關系以及頂空氣體分析儀選購中的注意事項。
1 為什麼要進行頂空氣體分析
實際包裝內部總是存在一定的氣體，例如風味小吃、烘焙食品、肉制品、乳制品、咖啡、果汁、碳酸飲料、藥片、針劑、口服液、香水、洗浴用品等等，即使是所謂的“真空包裝”也只是盡量降低包裝內的氣體含量而並不能達到完全排除的效果。包裝內部的氣體成分自灌裝結束到打開包裝使用產品之前是很難利用其它技術手段來進行控制和改變的，采用阻隔性包裝材料只能給氣體滲入/滲出包裝材料帶來阻礙，並不能消除包裝內部已有的氧氣等氣體（不包括在包裝中添加除氧技術的情況）。因此包裝內部如果含有氧氣或者其它產品敏感氣體則依舊會給產品的品質帶來影響，並逐步改變包裝內部的氣體構成。為了盡量降低特定氣體的含量，MAP和CAP包裝的應用非常廣泛，對延長產品保質期起關鍵作用的惰性氣體主要是由性質穩定的氮氣和二氧化碳構成，但是隨著產品存儲時間的延長，氣體構成也會逐步發生變化。可見，無論采用哪種包裝形式，我們始終難以時刻掌握包裝內部的氣體成分，這樣就對分析產品品質、保質期預計的有效性、包裝設計的合理性帶來了困難。頂空氣體分析——檢測包裝內頂部聚集的氣體成分可以有效解決這個問題，如今它已經成為檢驗包裝設計質量的重要手段以及驗證產品保質期的重要方法之一。
2 頂空氣體分析的檢測重點
氧氣和二氧化碳是頂空氣體分析檢測的重點。
氧氣不但對食品中的營養成分有一定的破壞作用，例如氧會使食品中的油脂發生氧化，出現異味，甚至還會產生有毒物質，同時氧也是大部分細菌繁殖生長的條件（細菌繁殖是食品變質的主要原因），但是當氧氣含量在2％以下，二氧化碳含量在7％以上時，食品和細菌均處於冬眠狀態，可有效延長食品的保質期。許多藥品，如低價的鐵鹽、碘化物、亞硝酸鹽、以及含不飽和碳鏈等類有機藥品，都可以被空氣中的氧緩慢氧化，發生變色、異臭、分解、變質失效，有的還可能產生毒性。化妝品大多含有油脂成分，油脂中的不飽和鍵很易氧化而引起變質（酸敗），而氧是造成酸敗的最主要外因。
二氧化碳氣體是CAP包裝和MAP包裝中的重要氣體成分，它的含量的變化與產品保質期的長短密切相關，而且包裝內二氧化碳含量的保持更是直接關系碳酸飲料的口味和品質。藥品包裝也需要注意二氧化碳的影響，因為某些藥品可與空氣中的二氧化碳結合，造成變質失效，如某些氫氧化物、氧化物和鈣鹽類藥品都可以吸收二氧化碳而生成碳酸鹽。
3 設備選擇需要注意的因素
當前市面上的頂空氣體分析儀種類繁多，但是要選擇一個實用、可靠的設備還是應該把以下幾方面的因素考慮在內：
1. 檢測氣體的種類。當前所有的頂空氣體分析儀都能進行氧氣含量的檢測，但並非所有的設備都能檢測二氧化碳的含量。通過氧含量可以分析出產品當前的質量情況，但是無法判斷該產品未來的保質效果。因此，盡可能擴大可測氣體的種類是提高保質期預期准確性的一個有效方法。
2. 樣氣的體積。我們知道，隨著包裝小型化趨勢的發展，越來越多的獨立小包裝層出不窮，相應地包裝內氣體體積大大縮小。然而頂空氣體分析儀的探測器必須吸收足夠數量的測試氣體纔能進行檢測，而且如果使用探針取樣，則探針的內容積以及連接設備的軟管體積也需要被考慮在內。測試氣體體積需求量大是傳統手持式頂空氣體分析儀的一個主要缺點，但是臺式設備可以通過直接進樣的方式來解決這個問題。
3. 系統響應時間。所有的頂空氣體分析儀都采用同樣的方式進行探針刺入處的密封，但是實際上在探針刺入之始周圍細小的泄漏也開始了，泄漏會“污染”包裝內的測試氣體，因此系統響應時間的長短對測試效果會有一定的影響。
4. 傳感器使用壽命。一般來講，頂空氣體分析儀的氣體傳感器始終處於測試氣體濃度下，受傳感器的測試原理以及氣體含量的影響，傳感器是有使用壽命的，而且無法延長，屆時只能更換傳感器，所以在選擇設備時也應注意傳感器的使用壽命。
5. 設備的便攜性以及數據輸出的方便性。如今，為了更好地檢測產品的實際質量，測試過程很可能不是在實驗室裡完成的，則產品的便攜性在這裡就體現出來了，便攜性好的設備可以隨檢測人員在倉庫、賣場、運輸途中、甚至是產品使用之前進行檢測，但是便攜性差的設備只能在實驗室中使用，在測試效率上也會有所降低。不過，目前便攜式頂空氣體分析儀多不具備測試結果的即時打印功能，盡管測試數據可以保存在設備中，但是如果檢測量很大的話還是容易引起混亂。
4 HGA-01頂空氣體分析儀的優勢
Labthink最新推出了HGA-01
頂空氣體分析儀，吸取了臺式和便攜式設備的優點，並具有很多獨特的優勢。首先，能同時檢測氧氣和二氧化碳兩種氣體的含量，而且量程和精度都達到國際一流產品的水平。其次，具有自動進樣和手動進樣兩種進樣方式，同時進行氧氣和二氧化碳含量的檢測，手動進樣最小量已經到達國際最高水平，使得小型包裝的檢測完全可以實現。第三，配置專用針頭、密封墊以及過濾器，同時在抽氣時間和響應時間上也得到了最大程度的提高，完全可以確保測試數據的真實有效。第四，配備了國際最長壽命的氣體傳感器，可以滿足至少6年的正常使用。第五，盡管HGA-01頂空氣體分析儀的體積比一般便攜式設備要大，但是它具有傳統便攜式設備所不具有的打印功能，而且Labthink為它配備了專業、便攜的工具箱，使它可以方便地使用於各種環境中並進行試樣的快速檢測。
5 總結
頂空氣體分析檢測可使我們更加方便、准確、快速地掌控包裝內部氣體成分的變化，成為分析產品品質、保質期有效性、包裝設計合理性的重要數據支持，是加強產品質量控制必不可少的檢測手段，而實用、可靠的設備更是進行質量控制、保證檢測質量的基礎。