頂空氣體分析儀中應用到的氧氣傳感器和二氧化碳傳感器

MAP混合氣通常由普通的大氣氣體，如二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)和氧氣(O2)構成，引入其它氣體，如一氧化氮(N2O)、氬氣(Ar)和氫氣(H2)，也可以在一定范圍內(nèi)抑制微生物生長。這些氣體可以單獨使用，或者也可以根據(jù)特定比例混合使用。

例如，二氧化碳在抑制微生物（如霉菌和其它常見有氧菌）生長方面為有效。二氧化碳溶于食品中的水和脂肪，從而降低食品的PH值；二氧化碳還能滲透生物膜，導致滲透性和功能改變。作為一種惰性氣體，氮氣主要用來置換包裝中的氧氣，從而能防止氧化。因為氮氣在水中的溶解量非常小，所以還可以用來保持內(nèi)部容積，防止包裝破壞。

盡管在大多數(shù)食品包裝中氧氣濃度應盡可能低，但肉類卻是例外。肉類包裝中的氧氣有助于保存含氧形式的肌紅蛋白，從而保持肉類呈現(xiàn)紅色。氧氣對于水果和蔬菜的保存也很有價值，因為氧氣有助于水果和蔬菜呼吸。

僅依賴于采用高阻隔性包裝材料阻礙氣體滲入／滲出，易忽略對包裝后成品內(nèi)部氣體成分的實時監(jiān)測。同時，有些產(chǎn)品采用氣調包裝（如N2、CO2按照一定比例置換包裝內(nèi)氣體）以保護內(nèi)容物，但內(nèi)部氣體比例在銷售過程中發(fā)生變化，產(chǎn)品則會變質、失效或產(chǎn)生危險。準確分析產(chǎn)品品質、預計有效保質期、合理設計包裝，需要掌握包裝內(nèi)部氣體成分，當然也可通過降低包裝環(huán)境中的特定氣體濃度來加快吸附在產(chǎn)品表面的氣體解吸。所以，需要比較生產(chǎn)線與存儲期時分別檢測出的包裝內(nèi)氣體成分，并依此調整包裝工藝。上述檢測均需通過頂空分析技術完成，頂空氣體分析測試是測試包裝內(nèi)部氣體成分的唯一方法，可檢測包裝內(nèi)頂部聚集的氣體成分。當前該技術適用于生產(chǎn)線、倉庫、實驗室等場合，可快速、準確地測定密封包裝袋、瓶、罐等中空包裝容器的O2和CO2含量，應用范圍包括奶粉包裝、肉類包裝、醫(yī)藥包裝、氣調包裝、活性包裝、防腐包裝、飲料包裝等。

因國內(nèi)外研制的頂空分析儀多為僅可測試單一氣體成分含量，所以同時測定內(nèi)部O2與CO2比例含量時，需要安裝了不同氣體傳感器的頂空分析儀進行測試，這對分析氣調包裝的混合氣體比例帶來了一定的工作難度。因此，可同時測定O2與CO2比例含量的頂空分析儀，與科研機構共同完成其對各種包裝的頂空分析技術研究。挑選了市場上多種形式的食品及藥品包裝，包括不同油脂含量的食品、充氮包裝、氣調包裝、普通空氣包裝等，對上述樣品在試驗過程中氣體抽取時間、樣氣分析時間等因素進行了優(yōu)化分析，并對同時測定O2與CO2比例含量的頂空分析技術在不同包裝形態(tài)的食品、藥品包裝應用時的穩(wěn)定性及重復性進行了綜合研究。該研究將對同時測定多種氣體的頂空分析技術在食品、藥品行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場在線分析以及貨架期間包裝內(nèi)氣體成分變化監(jiān)測研究提供一定的幫助

頂空分析技術的原理

使用頂空分析儀將取樣器插入待測包裝容器的內(nèi)部，從包裝物頂空采集足夠體積的樣氣。之后，將樣氣注入氣體分析傳感器中，間隔一定的測試時間或者等氣體分析傳感器輸出氣體濃度值穩(wěn)定之后記錄試驗數(shù)據(jù)。每種氣體含量的檢測都需要使用不同的氣體分析傳感器，待測樣氣經(jīng)過O2分析傳感器與CO2分析傳感器后，分別檢測出樣氣中O2與CO2含量。

頂空氣體分析儀同時配置了氧氣傳感器、二氧化碳傳感器，可同時測試氧氣、二氧化碳的含量，打破了常見的頂空分析儀一次只能檢測一種氣體的弊端；儀器配備了可滑動式測試頭，可適用于任意高度試樣的測試；設備提供了一種自動刺破試樣裝置，通過設置升降臺，將試樣送至穿刺針處，自動刺破試樣，還可以調節(jié)試樣的上升速度，控制刺破強度，克服了大多數(shù)頂空分析儀只能測試軟質包裝的弊端，節(jié)省了定制測試硬質包裝所需配套夾具的昂貴費用，同時避免了手工操作刺破試樣，提高了測試精度及試樣效率；盡可能縮短設備內(nèi)的管路長度，縮短了試驗時間，使設備更加適用于食品、藥品等產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場的應用；設備采用了高精密度、高氣密性、小體積的氣體取樣器，以適用于氣體體積較小的成品包裝內(nèi)氣體成分的測試；取樣器內(nèi)配備了防堵式結構設計，防止奶粉、藥品等粉末類樣品造成儀器堵塞。

頂空分析儀中檢測O2與CO2含量的傳感器，技術工程師推薦氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960和超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器SprintIR6S， 通過精確的測量氧氣以及二氧化碳的濃度來調整氣調包裝內(nèi)的氣氛環(huán)境，從而延長易腐食品的保質期。

制氧機專用氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960工作原理:

因為在氧化鋯電解質中電流的載體是氧離子，所以當電壓施加到氧化鋯電解槽時，氧氣通過氧化鋯盤被抽到陽極。如果給電解槽陰極加上一個帶孔的蓋子，氧氣流向陰極的速率就會受到限制。受到這個速率的限制，隨著所施加的電壓逐漸增加，電解槽內(nèi)的電流會達到飽和。這個飽和電流被稱為極限電流，它與周邊環(huán)境中的氧氣濃度成正比。

制氧機專用氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960應用:
醫(yī)療：氧氣濃縮器、恒溫箱、制氧機
實驗室：惰性氣體處理柜（手套式操作箱）、細菌培養(yǎng)箱
食品產(chǎn)業(yè)：包裝、食品檢驗、監(jiān)控水果成熟過程(儲存/運輸)
家庭/烹飪：自動化烘焙/烘烤（高溫>100℃）
測量技術：固定式/便攜式氧氣測量儀、在控制氧含量的情況下進行測量、空氣調節(jié)和流通
安全技術/監(jiān)控：防火（氮氣增加，例如服務器機房）、溫室，酒窖、氣體貯藏，精煉廠、潛水、發(fā)酵單元
電氣工業(yè)：惰性氣體處理器和柜、惰性氣體焊接監(jiān)控、在氮氣增加的情況下進行儲存（防氧化）、干燥設備、氮氣濃縮器、廢氣測量

制氧機專用氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-960氧氣傳感器的優(yōu)點:
測量范圍廣，1%~96%氧氣
高精度
多款型號呈線性特征
傳感器信號對溫度的依賴性小
交叉靈敏度低
使用壽命長
在多數(shù)情況下只需進行一次“單點校準”

一、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器SprintIR6S描述：

SprintIR6S是我們的新型超快速CO2傳感器，用于高速應用，響應速度是任何其他NDIR CO2傳感器無法比擬。

SprintIR6S是專門為快速捕獲二氧化碳濃度變化的應用需求而設計的，適用于0-100％的CO2濃度測量。 傳感器每秒可讀取20個讀數(shù)，比目前的SprintIR傳感器響應速度快6倍，成為很快的電池供電的NDIR CO2傳感器。

二、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器 SprintIR6S主要優(yōu)點：

?很快的響應速度-比SprintIR系列快6倍
?超快預熱時間-初次讀數(shù)<30秒
?高速感應-每秒20次讀數(shù)（20Hz）
?低功耗- 35mW

三、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器 SprintIR6S測量范圍：

?0-5％
?0-20％
?0-100％

四、英國GSS 超快速二氧化碳傳感器/CO2傳感器 SprintIR6S典型應用：

SprintIR6S專為高速傳感要求而設計，并適用于需要捕獲快速變化的二氧化碳濃度的應用，如：

?二氧化碳圖譜
?健身測試
?代謝評估
?體育科學
?獸醫(yī)醫(yī)療
?肺功能檢測儀
?孵化器