食品过程中的氮气
气态氮用于食品制造和包装工业的各种系统和过程。氮通常被视为非化学保存的工业标准，是一种便宜的、现成的选择。适用于各种用途，氮需要监测纯度和潜在的污染物。根据使用类型、分销渠道和要求的纯度水平，实施不同的检测计划，以确保安全。
氮在食品加工中的用途
因为食品是由活性化学物质组成的，所以包装专家和食品制造商的工作就是找到保护营养物质和确保产品质量的方法。氧气对包装食品是有害的，因为这种气体会导致食物氧化，并鼓励微生物的生长(Welt和Connaughton, 2017)。特别容易受到这些风险影响的食物包括肥肉、鱼、蔬菜和即食产品。事实上，三分之一的新鲜食品由于运输腐坏而无法到达消费者手中(Sengupta, 2017)。改变包装的氛围是确保产品对消费者安全的有效方法。
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为了延长新鲜产品的保质期，许多制造商选择修改包装的氛围，以包括更高水平的氮(美国化学，2010)。因为它是一种安全的惰性气体，氮是食品包装和制造中氧气或辅助气体的极好替代品。增加的氮能保持新鲜度，保护营养物质，并阻止需氧微生物的生长。
改变包装环境的主要挑战是，一些食品确实需要少量的氧气来维持其颜色和质地(Welt和Connaughton, 2017)。例如，当缺氧时，红肉的颜色就会变得令人倒胃口。食品制造商有时选择较低的氮纯度，以使他们的产品更美味的消费者。
除了肉类和蔬菜，氮在咖啡和啤酒工业中的使用也越来越频繁。例如，吉尼斯以其氮气泡沫闻名(Welt and Connaughton, 2017)。此外，用氮煮的咖啡也很受欢迎。将氮气引入产品中的饮料制造商必须达到一定的纯度水平，并确保气体不受污染。
纯气体测试的重要性
由于氮在新鲜食品和饮料的保存、运输和质量控制中是至关重要的成分，因此必须定期对其进行检测。它很容易受到纯度降低和气体、颗粒、水、油和微生物等污染物的影响。单个系统需要不同的测试协议。需要考虑的变量包括氮气瓶与氮气发生器、系统年龄和结构、分配管道以及气体与产品接触的类型。完成一个风险评估以确保深入了解您的系统及其独特的需求。
氮气瓶和发生器
选择使用氮气瓶或发电机的食品制造商和包装工厂可以期望从源头获得干净和干燥的氮气。然而，据质量经理Nikki Smith说跟踪分析,有限责任公司，重要的是要考虑到分配线。Smith解释说，在使用点测试气体纯度是确保管道不污染纯气体的可靠方法。
不健康的系统，如过滤器失效或泄漏，会降低气体的纯度，引入挥发性碳氢化合物、水、油或颗粒等污染物。泄漏会导致较低的纯度水平或污染，因为它们创造了一个真空，带来了大气中含有氧气、水分和碳氢化合物的空气(Kandl, 2005)。无效的过滤器或材料会导致微粒污染。无论您的系统是与钢瓶或发电机一起工作，在多个点进行测试，以确保气体的质量不会下降。第三方认可的实验室可以为纯气体系统提供彻底的分析，以确保分配线路末端的气体与直接从钢瓶或发电机流出时一样纯净。
厌氧生物
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使用氮来改变包装食品的环境确实能阻止好氧细菌的生长，但不能阻止厌氧菌的生长。厌氧菌是一种可以在无氧条件下生长的微生物。这些微生物可能特别危险，需要小心防范，因为它们会导致召回和消费者疾病。
因为厌氧菌不需要氧气来生长，维护不善的氮系统可能面临这种污染的风险。专性厌氧菌只在完全缺乏氧气的情况下生长，而兼性厌氧菌可以使用氧气，但不需要它生长(美国农业部，2012)。兼性细菌包括李斯特菌、大肠杆菌和肉毒杆菌。
仅在今年，就有20多家食品制造商因李斯特菌而发布召回(FDA, 2018年)。召回在最好的情况下代价高昂，在最坏的情况下则是毁灭性的，导致整个公司关闭。由于李斯特菌可以在大气中存活，如果不采取适当的预防措施，它可以通过系统并影响食物。其他需要检测的危险厌氧菌包括大肠杆菌、肉毒杆菌和产气细菌(美国农业部)。2012)。
纯气体测试是如何工作的
Trace Analytics公司使用气相色谱-质谱-火焰离子化检测器(GC-MS-FID)测试气体纯度和气体污染。三个不同的设备一起工作，以提供精确和彻底的结果。火焰离子化检测器识别气体污染物，如tvc, CO, CH4和CO2，而质谱仪检测离子的质量，可以分离出氧，氮，氩和水。
为了确定纯度，使用NIST可溯源气体标准将气体样品与对照品进行比较。史密斯解释说，制造商的纯度目标是基于他们的用途。例如，一些制造商可能需要99.0%的氮气纯度，而另一些制造商可能允许较低的纯度。
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光学显微镜用于检测颗粒污染。这决定了颗粒的大小和数量。这种方法允许评估使用点过滤，并可以识别由于过滤器后的附件造成的污染，如生锈、金属屑、o形环材料、焊料和特氟龙胶带。
为了正确测试厌氧污染，用户使用匹诺乔超级II撞击取样器与血琼脂接触板培养基一起取样。GasPak是在一个无菌袋中打开的，它从袋子中取出氧气，确保只有厌氧微生物才能生长。经过认证的微生物实验室可以对培养基进行培养，并使用革兰氏染色法确定气体是否被污染。如果一家公司怀疑感染了李斯特菌或大肠杆菌，可以使用特殊的盘子来显示阳性或阴性结果。
要求和规定
SQF代码版8的发布使检测过程更加清晰，并进一步保护终端用户免受污染产品的影响。新版声明压缩空气和其他气体必须保持清洁并定期监控。
“11.5.5.1与食品或食品接触面接触的压缩空气或其他气体(如氮气、二氧化碳)应是清洁的，对食品安全没有风险。”
“11.5.5.2压缩空气系统，以及用于储存或分配生产过程中使用的与食品或食品接触面接触的其他气体的系统，应得到维护，并定期监测质量和适用的食品安全危害。”
加上“或其他气体”一词后，现在包括了氮气、混合气体和纯气体，必须定期监测。个别制造商应评估其风险，并与ISO 17025认可的实验室合作，以确定适当的测试。Trace Analytics LLC提供纯气体、颗粒、水、油和微生物的检测。
结论
氮在食品制造和包装工业中有着重要的应用。它的质量和纯度直接影响食品和饮料产品。因此，定期与第三方认可的实验室进行纯度和污染物测试非常重要。执行一个风险评估全面了解你的系统和风险。然后实现监测计划定期检测你的氮气系统，以确保最终产品的安全。联系我们以获得个性化的纯气体测试报价。
有关纯气体测试，联系Trace Analytics, LLCsales@airchecklab.com或访问:http://learn.airchecklab.com/pure-gas。
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资源:
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食品安全检查服务。食品加工微生物学概论美国农业部，2012年8月。https://www.fsis.usda.gov/shared/PDF/SPN_Guidebook_Microbiology.pdf
Kandl,弗兰克。《保持气流纯度的十个步骤》美国实验室, 2005,www.americanlaboratory.com/914-Application-Notes/19168-Ten-Steps-to-Maintaining-Gas-Stream-Purity/．
食品加工用氮发生器South-Tek系统,2018,www.southteksystems.com/foods/．
食品加工和包装中氮的使用manbetx王者荣耀压缩空气最佳实践网络研讨会， Bruce Welt和David Connaughton发表，《空气最佳实践》，2017年9月14日。//m.ghtac.com/system-assessments/air-treatmentn2/nitrogen-use-food-processing-packaging
“纯气体。”压缩空气测试-追踪分析， Trace Analytics, LLC, 2018，www.airchecklab.com/services/pure-gases/．
森古普塔,Somini。“我们浪费了多少食物?”可能比你想象的还要多。”纽约时报，《纽约时报》，2017年12月12日www.nytimes.com/2017/12/12/climate/food-waste-emissions.html．
史密斯,尼基。Trace Analytics如何测试纯气体。2018年9月19日。
"氮对食品加工的好处"《美国化学杂志》，2010年。http://www.airproducts.com/~/media/downloads/article/b/en-benefits-of-nitrogen-american-chemistry-reprint-332-10-040.pdf．
