氣調(diào)包裝頂空氣體取樣實(shí)踐

氣調(diào)包裝頂空氣體測(cè)量概述

為了測(cè)量頂空氣體（氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾龋┙M分的濃度，必須保持頂空氣體的完整性，因?yàn)閺漠a(chǎn)品包裝中提取氣體樣品，并將其運(yùn)輸?shù)椒治鰞x中進(jìn)行測(cè)量。這樣做的困難往往是包裝特性本身的一個(gè)功能——如果從包裝頂部空間抽取體積或完整性不足的氣體樣品，可能會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的測(cè)量誤差。這篇文章深入討論了這個(gè)問(wèn)題，以及取樣和測(cè)試方法，這些方法可以顯著提高困難包裝的氣體測(cè)量精度。

氣體采樣量考慮

根據(jù)分析儀的類型和設(shè)計(jì)以及所需的精度，用于氣體測(cè)量的氣體體積可能會(huì)有很大的變化。通常情況下，25至50毫升的頂空氣體可確保在用于可折疊塑料薄膜袋或屏障膜密封產(chǎn)品托盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)橋式頂空氣體分析儀中進(jìn)行充分（優(yōu)于95%的終讀數(shù)）測(cè)量。由于氣體分析儀本身對(duì)截留體積的沖洗要求，在暴露于環(huán)境空氣后，要獲得非常低的氧氣水平，軟包裝上的非常（優(yōu)于終讀數(shù)的99%）測(cè)量可能需要100 ml的氣體。上海錦川頂空氣體分析儀的采樣時(shí)間是客戶變量，從出廠默認(rèn)值變?yōu)檩^高或較低值，以說(shuō)明包裝頂空體積、包裝剛性和所需的終精度。

作為軟包裝頂部空間體積函數(shù)的試驗(yàn)精度

上海錦川頂空氣體分析儀中的取樣泵將產(chǎn)品包裝中的頂空氣體輸送到氣體分析儀中進(jìn)行測(cè)量。便攜式頂空氣體分析儀MapScan O2/CO2的10秒采樣時(shí)間（氧氣/二氧化碳?xì)怏w分析儀的出廠默認(rèn)值）將導(dǎo)致從產(chǎn)品包裝中提取約25毫升的頂空氣體，軟包裝的內(nèi)部體積相應(yīng)減小。如果它減少到足以使包裝材料開(kāi)始?jí)涸诎b中包含的產(chǎn)品上，真空將開(kāi)始被拉到包裝上。當(dāng)產(chǎn)生真空時(shí)，取樣泵每秒將從包裝中抽出越來(lái)越少的氣體，直到包裝*折疊時(shí)達(dá)到零氣體流動(dòng)狀態(tài)。為確保準(zhǔn)確測(cè)量，需要輸送15毫升可測(cè)量氣體。這意味著您必須在軟包裝中至少有15毫升的頂空氣體體積，以便在每次頂空氣體測(cè)試中準(zhǔn)確測(cè)量氣體，而無(wú)需采用特殊的測(cè)試方法。如果實(shí)際的包裝氣體小于20毫升體積的樣品氣體，可以縮短采樣實(shí)際，但這樣會(huì)影響檢測(cè)精度。

硬包裝盒氣體取樣注意事項(xiàng)

上海錦川頂空氣體分析儀中的取樣泵在將樣品氣體吸入分析儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，立即在硬包裝盒的頂空產(chǎn)生真空。因此，當(dāng)從硬包裝中提取樣氣時(shí)，泵工作的真空度逐漸增加，氣體采樣率降低，直到達(dá)到零。這意味著硬包裝中的起始頂部空間氣體體積必須大于軟包裝中的氣體體積，以確保氣體測(cè)量精度。例如，為確保如上所述輸送15毫升頂空氣體硬包裝盒必須在大氣壓力下含有約50毫升頂空氣體。再次，一旦抽取約15毫升的氣體進(jìn)行測(cè)量，泵的流速將降至零，氣體樣本將被容納并測(cè)量。

氣調(diào)包裝頂空二氧化碳與氧氣測(cè)試-響應(yīng)時(shí)間問(wèn)題

從上面的討論中可以看出，當(dāng)包裝中有大量的氣體受到柔性薄膜的保護(hù)時(shí)，頂空氣體測(cè)試容易。當(dāng)從容器（袋、袋、托盤(pán)等）中抽取氣體樣品時(shí)，阻擋膜會(huì)坍塌——并且包裝內(nèi)的壓力保持在接近環(huán)境壓力的位置。這使得取樣泵處于小的應(yīng)力下，并確保將完整的氣體樣品輸送到分析儀中進(jìn)行準(zhǔn)確的頂空測(cè)試。雖然二氧化碳的測(cè)量速度非常快（只有幾毫秒），但是氧傳感器需要幾秒鐘的時(shí)間來(lái)響應(yīng)——這是極限情況，所以這就是我們要處理的問(wèn)題。分析儀響應(yīng)時(shí)間嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是兩個(gè)因素的函數(shù)——將新的氣體樣品帶入分析儀所需的時(shí)間（氣體傳輸時(shí)間）和分析儀進(jìn)行測(cè)量所需的時(shí)間（傳感器響應(yīng)時(shí)間）。我們已經(jīng)測(cè)試了分析儀的兩個(gè)方面，如所附圖表所示-顯示了從20.60%的環(huán)境氧氣水平開(kāi)始的氧氣測(cè)量的典型響應(yīng)時(shí)間。

正如你在所附的圖表上看到的，氣體進(jìn)入需要幾秒鐘，測(cè)量需要幾秒鐘。將氣體測(cè)量至終值98%所需的總時(shí)間約為10秒——工廠默認(rèn)采樣時(shí)間。然而，這一特性意味著，在分析儀氧傳感器暴露于室內(nèi)空氣后，在充滿氮?dú)獾膫€(gè)包裝上，將有0.300%的殘余氧測(cè)量值。對(duì)于低水平殘余氧氣（通常在0.500%到0.050%范圍內(nèi)）的測(cè)量，下面概述的“零后測(cè)試兩次”技術(shù)可大大提高氧氣測(cè)量精度。

對(duì)個(gè)包進(jìn)行兩次測(cè)試-使用個(gè)包測(cè)試“預(yù)處理”分析儀的好處

在進(jìn)行關(guān)鍵測(cè)量之前，應(yīng)在環(huán)境空氣中對(duì)分析儀進(jìn)行空氣校準(zhǔn)，以確保分析儀的精度。這樣做會(huì)使分析儀內(nèi)部暴露在環(huán)境空氣中，環(huán)境空氣中含有20.90%的氧氣。雖然這可以確保氧傳感器為將來(lái)的測(cè)量正確校準(zhǔn)，但它也會(huì)使分析儀氣體管路和傳感器本身充滿大量氧氣。從室內(nèi)空氣到氣調(diào)包裝頂空測(cè)試時(shí)，您可能會(huì)看到次測(cè)試的高殘差，然后在第二次和之后測(cè)試的包裝上看到非常好的讀數(shù)。這是因?yàn)橛庙斂諝怏w（尤其是隱藏在小裂縫中的氣體）替換分析儀中的所有氣體以及將傳感器自身調(diào)節(jié)到小氧氣水平所需的氣體體積和時(shí)間。（用于CO2測(cè)量的NDIR光學(xué)器件沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冎辉趲缀撩雰?nèi)做出響應(yīng)。）

例如，假設(shè)您使用的分析儀測(cè)量二氧化碳和氧氣，并在歸零分析儀后將其用于次包裝測(cè)量。初始讀數(shù)應(yīng)為0.0%的二氧化碳（環(huán)境空氣中含有0.04%的二氧化碳）和20.9%的氧氣。如果產(chǎn)品的頂空氣體中含有20%的二氧化碳和0.00%的氧氣，你會(huì)看到二氧化碳從0.05%上升到20.00%，氧氣從20.60%上升到0.500%——大約是終讀數(shù)的98%。

第二次對(duì)相同的頂空氣體的測(cè)試將再次產(chǎn)生20.0%的二氧化碳，但這次大約產(chǎn)生0.100%的氧氣，這是由于殘余氧氣擴(kuò)散和氧氣傳感器的響應(yīng)時(shí)間。關(guān)鍵是，次測(cè)試將使您接近真正的氧氣值，而連續(xù)的測(cè)試將使您保持在該值，并繼續(xù)提高準(zhǔn)確性。使用該技術(shù)，次試驗(yàn)可被視為“氧氣預(yù)處理”試驗(yàn)，大大提高了第二次和后續(xù)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步的測(cè)試只會(huì)提高接近零讀數(shù)的精度。

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