甜甜圈充气包装内部气体成分的监控方案

摘要：甜甜圈作为膨化食品，一般采用充气包装，可防止甜甜圈不被氧化、不易压碎，同时可延长保质期。因此，应加强对甜甜圈包装内部气体成分进行重点监控，预防因包装密封不严或包装材料阻隔性较差引起包装内部气体比例变化引起的质量问题。本文利用HGA-02顶空气体分析仪测试甜甜圈充氮包装内部气体成分，并详述了试验过程及试验原理、设备参数等内容，为相关行业用户提供详细的技术参考。

关键词：膨化食品、甜甜圈、充氮包装、N₂ 比例、O₂比例、顶空气体成分、顶空气体分析仪

1、现状

甜甜圈是用面粉、白砂糖、奶油和鸡蛋加工而成的油炸类食品，含有大量蛋白质和油脂，所以，为了保证甜甜圈不易被氧化或压碎，较多甜甜圈生产企业对包装内部充入氮气（N₂），即充氮包装，依靠N₂这种惰性气体杜绝包装内部O₂的存在。如果甜甜圈所使用的包材对N₂、O₂的阻隔性较差，或者甜甜圈包装密封较差，则包装内部N₂或O₂的含量易发生变化，从而使充氮包装无法起到对甜甜圈的保护作用，出现甜甜圈不酥脆、哈喇味等问题。因此充气包装内部气体成分分析是许多甜甜圈生产企业重点关注的问题。

针对上述问题，可采用有效的检测设备对包装内部顶空气体成分进行监测，例如顶空气体分析仪，从而掌握包装内O₂、N₂的具体比例含量，及时管控甜甜圈成品包装质量。

图1  甜甜圈充氮包装

2、检测标准

目前，国内密封包装件内部顶空气体的检测暂未有针对性的标准方法，但国内外对顶空气体的检测仪器品种已较繁多，仪器技术水平及精准度也较高，因此包装件内顶空气体成分的监测应具有一定的普遍性。本文将采用HGA-02顶空气体分析仪对甜甜圈气调包装（铝塑复合膜）样品进行O₂与N₂气体比例含量的检测。

3、试验样品

某食品企业生产的甜甜圈成品包装。

4、试验设备

本文采用的检测设备为Labthink兰光自主研发生产的HGA-02顶空气体分析仪。

图2  HGA-02顶空气体分析仪

4.1 测试原理

顶空气体分析常采用传感器法，将取样器插入待测包装物内部，从包装物内顶空部位采集足够体积的样气。将样气注入气体分析传感器中，间隔一定的测试时间或者待气体分析传感器输出的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，当检测样气中的O₂含量时需要将样气注入O₂分析传感器，而当检测样气中的CO₂含量时需要将样气注入CO₂分析传感器。

4.2 适用范围

(1) 本设备适用于密封包装袋、包装容器等包装容器中的O₂和CO₂的含量及其混合比例的测试。

l  密封包装袋：适用于膨化食品、即食食品、咖啡、奶酪、奶茶、奶粉、面包、豆粉、气调包装、药品等各种包装袋中的O₂和CO₂的含量及其混合比例的测试。

l  包装容器：适用于罐装咖啡、罐装奶粉、罐装食品、奶酪、罐头、利乐包装、饮料等包装容器中的O₂和CO₂的含量及其混合比例的测试。

(2) 本设备可扩展测试安瓿瓶、西林瓶顶部气体O₂和CO₂的含量及其混合比例的测试。

4.3 设备参数

l  测试气体种类：O₂、CO₂。

l  O₂或CO₂测量范围：0 ~ 100%。

l  O₂测量精度：0% ~ 2%，±0.3%（绝对值）；2% ~ 100%，±0.5%（相对值）。

l  CO₂测量精度：0% ~ 100%，±0.5%（绝对值）。

l  系统配置中英文双语操作环境，满足不同语言用户的使用。

l  便携式设计，电源和电池双供电模式，方便用户在实验室或生产现场使用。

l  支持Lystem^TM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和试验报告。

5、试验过程

(1) 取无明显缺陷、泄露现象且密封良好的试样5个，将密封垫贴到试样的待测部位。注意要贴牢固，防止漏气。

(2) 打开仪器电源，预热仪器。

(3) 将取样针头插入样品。待试样放置稳定后，将取样针头刺穿密封垫中间部位进入试样内部，但避免取样针头扎到包装内的物品而导致针头堵塞或断裂。

(4) 设置试验参数，如测试时间、气体采集体积等。

(5) 点击开始试验后，取样器自动从试样内部采集足够体积的样品气体。

(6) 样品气体将自动经注样口、管路进入气体分析传感器。

(7) 间隔一定测试时间或者待气体分析传感器输出的气体浓度值稳定之后记录试验数据。

6、试验结果

5个样品内部顶空气体中O₂比例含量的平均值为2.2%，且每一个样品的测试值与平均值的偏差不超过±10%。对于充氮包装来说，内部气体除了O₂外，其余绝大部分为N₂（因N₂为惰性气体，目前国内外未开发出相应的气体传感器），其他气体比例含量可忽略不计，所以N₂比例含量可由100%减去O₂的比例含量后即可获取。

7、结论

采用HGA-02顶空气体分析仪可以准确、便捷的测定密封包装袋、奶粉罐、安瓿瓶等中空包装容器中O₂和CO₂的含量及其混合比例。适合在生产线、仓库、实验室等场合快速、准确的对气体组分含量和比例做出评价，从而指导生产，保证货架期。Labthink兰光一直致力于为全球客户提供专业的检测服务与检测设备，多年来为全球客户提供了数以千计的包装内部气体成分的监控方案，为客户提供可靠的数据支持。了解关于更多包装阻隔性、机械性能等相关检测仪器信息，您可以登www.labthink.com查看。Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术交流与合作。