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氮氣作為惰性氣體，不易與其他物質發(fā)生反應，可抑制大多數微生物的生長繁殖，常被充入產品包裝中以防止產品氧化變質及霉變。充氮包裝的保質效果與包裝中氮氣的含量有關，高濃度的氮氣能夠對產品進行長久保質，而當氮氣含量降低到一定值時，則喪失保質效果。包裝中氮氣含量的高低除了與所充填氮氣氣源的純度有關，還與包裝材料的阻隔性、密封性等有關，日常生產過程中出現的充氮包裝的產品在較短時間內發(fā)生變質、發(fā)霉的現象極可能與包裝的阻隔性較差有關。
Labthink公司結合本次試驗以某種品牌充氮包裝的蛋糕為試驗樣品，分別測試存貯一定時間后包裝中的氣體成分含量及包裝材料的氮氣透過量、氧氣透過量。
目前，國內關于食品包裝中氣體成分含量的方法標準，GB/T41682-2022 《食品塑料包裝容器中頂空氣體含量的測定 傳感器法》已于2023年5月1日正式實施，該項目測試可依據參考此項標準要求進行。包裝材料的氮氣、氧氣透過量的測試過程依據GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》進行。
試驗我們分別采用C650H頂空氣體分析儀、VAC-V2壓差法氣體滲透儀測試樣中的氣體成分含量、氣體透過量，這兩款設備均由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發(fā)生產。
儀器試驗原理介紹：
1、頂空分析儀：食品、藥品成品包裝內常見的填充氣體主要為氧氣、二氧化碳、氮氣，頂空氣體分析儀中配置有氧氣傳感器與二氧化碳傳感器，可準確測試包裝中的氧氣、二氧化碳含量，并可據此推算出氮氣含量。
2、氣體滲透儀：該儀器以壓差法為設計原理。試樣裝夾于設備的上、下測試腔之間，將兩測試腔隔開。試驗時，首先對低壓腔進行抽真空，然后對整個系統(tǒng)抽真空，當達到規(guī)定的真空度后，低壓腔關閉，向高壓腔內充入一定壓力的試驗氣體，在兩測試腔間(即試樣的兩側)形成一個恒定的壓差，試驗氣體在壓力差的作用下，會從高壓腔向低壓腔內滲透，通過對低壓腔內壓強的監(jiān)測，得到試樣的各項阻隔性系數。
測試試驗過程介紹：
1、包裝氣體成分含量測試：
(1) 打開設備，設置采樣時間、分析時間等試驗參數。
(2) 隨機抽取6包充氮包裝的試樣進行試驗。在試樣的中間部位粘貼一個密封墊，將設備的取樣針穿過密封墊，插入樣品包裝內部，注意取樣針不要接觸到樣品內部包裝的蛋糕。
(3) 按動試驗按鈕，試驗開始。樣品內部的氣體沿取樣針進入設備內部，并經過氣體檢測器進行氣體含量的分析。試驗結束后，設備自動顯示所測試樣品中氧氣、二氧化碳的含量值。
2、包裝氣體透過量的測試：
(1) 從待測的包裝樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。在試驗腔測試區(qū)域的周邊涂抹一層真空油脂，注意真空油脂不能污染測試區(qū)域，然后依次放置濾紙、試樣，并擰緊上腔密封。
(2) 設備連接氧氣氣源。設置試驗溫度、試驗濕度、試樣厚度等參數信息，點擊試驗選項，試驗開始，打開真空泵。設備根據試驗過程中測試到的壓力變化情況自動計算并顯示試樣的測試結果。
(3) 待氧氣透過量測試完成后，設備重新連接氮氣氣源，設置參數，打開真空泵，進行試驗。
試驗結果與分析：
通過測試，試驗結果取各試樣測試結果的算術平均值。存儲一段時間后的樣品包裝中氧氣含量為16.4%，二氧化碳含量為0%，可計算出氮氣含量為83.6%；所用包裝材料的氧氣透過量為716.534 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，氮氣透過量為168.247 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
從試驗過程來看，兩款設備的操作均較簡單，試驗效率較好，測試結果的穩(wěn)定性及準確性較高，可以真實反映所測試樣品內部各氣體成分的含量及所用包裝材料對氮氣、氧氣的阻隔性能。從試驗結果來看，所用包裝材料的氣體透過量較高，對氮氣的保存能力、對氧氣的阻隔能力較低，即氮氣向外部環(huán)境的散失量、環(huán)境中氧氣向包裝內部的滲透量均較大，使得包裝內部的氣體成分含量逐漸發(fā)生變化，這一結論通過氣體成分含量試驗結果得到印證。經過一段時間的存儲后包裝內的氣體成分含量變化較大，氧氣含量明顯升高，而氮氣含量降低，使充氮包裝的預期保質效果大打折扣，甚至完(分隔)全喪失。因此，充氮包裝所用包裝材料應具有較高的阻隔性能。
更多更深入的技術探討，我們（Labthink蘭光）期待與各行業(yè)中的企事業(yè)單位增進更多的技術交流與合作。
