[发明专利]用于包装内的气体的非侵入性评估的设备和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及包装评估的领域，且尤其地涉及诸如包括气体容积的密封包装的包装中的气体成分的评估的领域。更确切地说，本发明涉及对食品包装中的气体的非侵入性评估。

背景技术

在现代社会中，消费者中喜好新鲜产品的趋势导致冷藏食品正在与冷冻和周围的对应物进行着越来越有力的竞争。新鲜或冷藏食品更敏感，因此提高来自食品消费者的要求能够使他们信赖所购买和消费的食品是安全的。因此，从周围或冷冻食品产品转换成冷藏食品的一个重要问题是被确定为在工业和媒体中所频繁强调的日益令人关注的安全和质量的问题。

对新鲜冷藏食品的需要已形成对新鲜产品围绕一年的分配的需求。新鲜和冷藏食品由于较短的货架寿命而需要更快分配，且由于在即将消费时候的安全和质量问题而需要更好的产品及包装完整性。涉及货架寿命的两个最重要因素是时间和温度。发生在食品中的大多数劣化改变与温度有关，并在较低的温度以较低的速率出现。除时间和温度参数之外，食品产品和包装环境中自然存在的氧加速食品的化学损坏和微生物腐坏。因此，传统的包装方法很大程度上被较新的技术替代，在该较新的技术中，不同于氧的其它气体被填充在包装顶部空间中。气调包装(Modified Atmosphere Packaging，MAP)是用于降低氧含量并延长其包含的产品的货架寿命的这种技术的一个示例。

由于食品劣化的情况，食品处理、保存和包装已变成广大公众注意和关心的重要方面。MAP技术理论上满足消费者对延长冷藏或新鲜产品的货架寿命的新需求，并且MAP包装概念在食品包装市场中的重要性正在增长。MAP的主要益处被认为是由较少的产品浪费产生的间接成本的降低。但随着增长的对质量和安全的关注，还必须强调能够评估包装食品的状态以确保其消费质量和合适性的重要性。已研制了许多感测技术；然而，它们中的大部分破坏包装样品并因此造成产品和包装两者的浪费。例如，气相色谱法及其他取样技术需要因气体抽取而刺穿包装，而测量技术在本质上应优选为非侵入性的，以便维持包装完整性并减少样品的浪费。

气调包装

氧是自然存在于空气中的非常有活性的气体。大部分的包装食品制品伴随着包装与产品之间的顶部空间本身的空气。氧因而常常存在于顶部空间中。由于该分子的高活性，控制其浓度以便确保质量并延长产品的货架寿命是重要的。通常，理想的是使其浓度从周围环境(百分之二十一)降低至较低的百分比或降低至完全无氧的环境。通过替换顶部空间中的氧，氧化过程可被减轻且食品产品的货架寿命可被延长。

为了降低空气中自然氧的浓度，在已调整的或受控气体(controlled atmosphere)中包装食品产品。如在本公开中所使用的气调包装(MAP)被Hintlian和Hotchkiss限定成“对易腐产品在已调整使得其成分不同于空气的气体中进行包装”。在MAP中，用诸如二氧化碳(CO₂)或氮(N₂)的其他气体替代包装内的自然氧含量。经常地，通过在包装期间使气体流动或者通过首先使产品经受真空继之以期望的气体混合物的进入来在进行包装的时候主动改变气体成分。

诸如水果或腌制肉的新鲜产品是在已调整的气体中进行包装的最普遍的产品。但更经常地，在已调整的气体中包装诸如高质量果汁产品，以减少因氧化引起的变质并延长产品的货架寿命。已调整的气体减缓化学和生化劣化过程，并减缓或防止腐败菌的生长。对于高质量果汁，氮是用于在顶部空间中替代氧的最普遍气体。氮是惰性气体，且并不很好地溶解于水或脂类中，并因此确保包装看起来饱满并且不折叠。氮不具有杀菌剂(anti-microbial)活性，但通过取代包装的顶部空间中的氧，产品的氧化过程可被延缓。

对于MAP，包装的完整性和气密性是维持包装内的气体的正确成分所必需的，由此确保在包装与其环境之间不会出现气体交换。为了确保所延长的诸如例如高质量橘汁的液体食品产品的货架寿命，控制透氧性是重要的。因此，具有已调整的气体的包装需要对气体传输而言不透气的包装材料，以避免氧进入顶部空间。对于具有与外部环境的(预期的或者意外的)交换的包装，因氧进入顶部空间，在包装的内部与外部之间将随着时间的过去而达到平衡。此外，在气调包装中，由于包含在包装中的产品与气体之间的相互作用，可出现包装内的气体浓度的平衡。需要一种测量方法或设备，用于评估包装的密封气密性。这样的方法或设备例如适合于在动态MAP系统中检测将包括因渗透并通过从产品到顶部空间的交换的同步气体运动的顶部空间气体成分。

食品包装的非侵入性气体感测