Bester Headspace Analyzer (aktualisiert für 2026)

Die Gasmessung ist in der Lebensmittelverpackungsindustrie unverzichtbar. Headspace-Analysatoren, auch MAP-Analysatoren (Analysatoren für Verpackungen unter Schutzatmosphäre) genannt, spielen eine wichtige Rolle bei der Sicherstellung von Lebensmittelqualität und -sicherheit. Diese Geräte messen die Gaszusammensetzung in Lebensmittelverpackungen und konzentrieren sich dabei auf die Konzentration von Gasen wie Stickstoff, Kohlendioxid und Sauerstoff. Indem Lebensmittelhersteller den Sauerstoffgehalt minimieren, können sie den Verderb verhindern und die Haltbarkeit ihrer Produkte verlängern. Headspace-Sauerstoffanalysatoren, die häufigste Art von MAP-Analysatoren, liefern quantitative Daten zum Sauerstoffgehalt. So können Lebensmittelunternehmen strenge Qualitätsstandards einhalten und Verbraucher mit frischen, sicheren Produkten versorgen. Eine genaue Gasmessung in Lebensmittelverpackungen verbessert nicht nur die Konservierung von Lebensmitteln, sondern trägt auch dazu bei, Lebensmittelverschwendung zu verringern und die Lebensmittelsicherheit insgesamt zu erhöhen.

Welcher Headspace-Analysator ist der beste?

• Forensics-Detectors-Headspace-MAP-Analysatoren
• Lebensmittelverpackungsprüfung mit Quantek Instruments
• Mocon-Headspace-MAP-Analysatoren
• Cole-Parmer-Headspace-Analysator
• Systech-Illinois-MAP-Analysatoren
• Novatech-Analysatoren für Lebensmittelverpackungen
• Bridge-MAP-Analysatoren
• AGC-MAP-Analysatoren

Was ist eine Headspace-Analyse?

Als Headspace bezeichnet die Lebensmittelindustrie die Restluft in einer versiegelten Verpackung. Die darin verbleibende Luft ist manchmal normale Luft. In anderen Fällen wird anstelle von Luft eine Gasmischung verwendet, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern.

Typische Headspace-Gase sind Stickstoff (N2), Kohlendioxid (CO2) oder Kohlenmonoxid (CO2); sie werden auch als Gase für Verpackungen unter Schutzatmosphäre (MAP) bezeichnet.

Die Headspace-Analyse ist ein technischer Test zur Bestimmung des Gasgehalts in Lebensmittelverpackungen. Mit diesem Test lässt sich Folgendes feststellen:

• Stellt sicher, dass die Lebensmittelverpackungslinie wie erwartet funktioniert.
• Liefert eine quantitative Kennzahl für die Qualitätskontrolle.
• Stellt sicher, dass die Verpackung keine Einstichlöcher oder mangelhaften Klebestellen aufweist.

Welche Kopfraumanalysatoren gibt es?

Von allen verschiedenen Gasarten, die mit einem Kopfraumanalysator gemessen werden können, ist der Sauerstoffanalysator für den Kopfraum gemessen am Verkaufsvolumen am beliebtesten. Weitere beliebte Modelle sind Analysatoren für CO2 und Kombinationen mit CO, wie unten dargestellt.

Was ist Verpacken unter Schutzatmosphäre (MAP)?

Wenn bei der Lebensmittelverpackung Luft durch ein Gasgemisch (z. B. CO2, N2 oder CO) ersetzt wird, nennt man dieses Verfahren Verpacken unter Schutzatmosphäre (MAP).

Die MAP-Technologie verlängert die Haltbarkeit, indem sie Oxidation und Verderb bei verderblichen Lebensmitteln und Getränken reduziert. 

MAP wird häufig bei einer Vielzahl von Lebensmitteln eingesetzt, sowohl bei frischen als auch bei trockenen Produkten. Brokkoli, Wurst, Nüsse und Kaffee sind nur einige Beispiele für verpackte Lebensmittel, bei denen dieses Verfahren zum Einsatz kommt.

Warum benötigen Lebensmittel MAP?

Bei den meisten Anwendungen für Lebensmittelverpackungen ist die Verlängerung der Haltbarkeit ein wichtiges Ziel. Dies lässt sich erreichen, indem der Lebensmittelverpackung ein spezielles Gas oder Gasgemisch zugeführt wird, um Folgendes zu reduzieren:

• Sauerstoff und Oxidationsgeschwindigkeit.
• Wachstum von Bakterien oder Schimmel.
• Verderb von Lebensmitteln durch Verringerung der Lipolyse.
• Abbau von Lebensmitteleiweißen.
• Weitere physikochemische Verderbnisprozesse.

Modified Atmosphere Packaging (MAP) ist aus mehreren Gründen erforderlich, die hauptsächlich mit der Konservierung und dem Erhalt der Qualität verderblicher Produkte zusammenhängen. Hier sind die wichtigsten Gründe dafür:

1. **Verlängerte Haltbarkeit**: Einer der größten Vorteile von MAP ist die Verlängerung der Haltbarkeit von Produkten. Indem der Sauerstoffgehalt in der Verpackung reduziert und durch andere Gase ersetzt wird, wird das Wachstum aerober Bakterien und Pilze begrenzt, was zum Verderben führen kann.

2. **Erhalt der Frische von Produkten**: Indem MAP den Oxidationsprozess verlangsamt, trägt es dazu bei, Frische, Geschmack, Konsistenz und Nährwert von Lebensmitteln über einen längeren Zeitraum zu bewahren.

3. **Geringerer Bedarf an Konservierungsstoffen**: Dank der kontrollierten Atmosphäre, die MAP ermöglicht, sind weniger chemische Konservierungsstoffe nötig, um die Frische der Produkte zu erhalten. Dadurch sind Lebensmittel natürlicher und potenziell gesünder.

4. **Weniger Produktrücksendungen**: Da Produkte länger haltbar sind und ihre Qualität bewahren, sinkt die Zahl der Rücksendungen aufgrund von Verderb.

5. **Kostengünstig**: Langfristig kann MAP für Hersteller und Einzelhändler kostengünstig sein. Da die Produkte länger in den Regalen haltbar sind, entsteht weniger Abfall und die Bestandsverwaltung kann effizienter gestaltet werden.

6. **Weiterer Vertrieb**: Eine längere Haltbarkeit bedeutet außerdem, dass Produkte über größere Entfernungen vertrieben werden können, ohne dass sie auf dem Transport verderben.

7. **Attraktivität für Verbraucher**: Unter Schutzatmosphäre verpackte Produkte sehen oft frischer aus und können Verbraucher stärker ansprechen als Produkte, die Anzeichen von Oxidation oder Verderb aufweisen.

Im Wesentlichen ist eine Verpackung unter Schutzatmosphäre erforderlich, um die Qualität verderblicher Produkte zu erhalten, ihre Haltbarkeit zu verlängern, Abfall zu reduzieren und die Nachfrage der Verbraucher nach frischen und hochwertigen Produkten zu erfüllen.

Was ist ein Kopfraumanalysator?

Kopfraumanalysatoren werden manchmal als MAP-Analysatoren oder Lebensmittelverpackungsanalysatoren bezeichnet. Das Gerät verfügt über eine integrierte Pumpe, die mithilfe einer kleinen Sonde oder Spritze eine Gasprobe aus einem verpackten Lebensmittel entnimmt.

Anschließend wird das Gas zu den Sensoren im Analysator geleitet. Die Spannung ändert sich abhängig von der Gaskonzentration und dem Sensorausgang. Mithilfe von Kurvenanpassungsalgorithmen bestimmt der Analysator die Gaskonzentration.

Der am häufigsten verwendete Kopfraumanalysator ist ein Sauerstoff-Kopfraumanalysator. In den meisten Fällen werden Lebensmittelverpackungen mit Stickstoff gespült, um möglichst viel Sauerstoff zu entfernen. Die Messung der Sauerstoffkonzentration ist sehr wichtig und zählt zu den häufigsten Kopfraumanalysen.

Was ist ein MAP-Analysator?

Ein MAP-Analysator wird auch als Analysator für Verpackungen unter Schutzatmosphäre bezeichnet. Er ist gleichbedeutend mit einem Kopfraumanalysator und wird auch Lebensmittelverpackungsanalysator genannt. Diese Begriffe bezeichnen alle dasselbe Gerät.

Welche Gase werden für MAP und den Kopfraum verwendet?

Für den Kopfraum werden typischerweise Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) und Kohlenmonoxid (CO) verwendet. Je nach Lebensmittel und Verpackungsart variieren die verwendeten Gase und ihre Mischungsverhältnisse. Diese Unterschiede wirken sich auf die physikochemischer Verderb, z. B. durch Oxidation, Lipolyse und Proteolyse.

Beispiele für verpackte Lebensmittel und typische MAP-Gaszusammensetzungen sind:

• Frisches Obst und Gemüse 

• Gasmischung aus 90 % N2, 5 % O2 und 5 % CO2

• Käse

• Hüttenkäse = 100 % CO2
• Provolone = 30 % CO2 und 70 % N2

• Fleisch

• Gegartes Fleisch, z. B. Burger-Patties = 70 % N2 und 30 % CO2
• Rohes Fleisch wie Rind- und Schweinefleisch = 70 % O2 und 30 % CO2

• Getrocknete Lebensmittel

• Kaffee und Nüsse: 100 % N2

Wie führe ich eine Headspace-Analyse durch?

Eine Headspace-Analyse ist einfach durchzuführen. Der Test läuft ungefähr so ab:

1. Stellen Sie sicher, dass Nadel, Filter und Schlauch am MAP-Analysegerät angeschlossen sind.
2. Stellen Sie sicher, dass die Pumpe des Analysegeräts betriebsbereit ist.
3. Stellen Sie sicher, dass das Analysegerät kalibriert ist. Wenn Sie Sauerstoff messen, achten Sie darauf, dass für O2 20,9 %, für CO2 <0,1 % und für CO 0 % angezeigt wird.
4. Bringen Sie ein Septum an der Lebensmittelverpackung an. 
5. Stechen Sie mit der Nadel durch das Septum in die Verpackung. Schalten Sie die Pumpe EIN und entnehmen Sie eine Gasprobe.
6. Während die Probe entnommen wird, zieht sich die Verpackung zusammen, da Gas aus ihr abgesaugt wird.
7. Beachten Sie die Gaskonzentration auf dem Analysegerät. Sobald sich die Werte stabilisiert haben, zeichnen Sie die Daten auf.

FALLSTUDIE 1: Headspace-Analyse von Brokkoliverpackungen

Unten sehen Sie ein Beispiel für eine Headspace-Analyse von Brokkoliverpackungen.

FALLSTUDIE 2: Headspace-Analyse von Kaffeebohnenverpackungen

Unten sehen Sie ein Beispiel für eine Headspace-Analyse von Kaffeeverpackungen.

FALLSTUDIE 3: Headspace-Analyse von Kartoffelchipverpackungen

Unten sehen Sie ein Beispiel für eine Headspace-Analyse von Kartoffelchipsverpackungen.

Was sind die wichtigsten Kriterien bei der Auswahl eines Headspace-Analysegeräts?

Messung von Headspace-Gasen (welche Gase?)

Das am häufigsten zu messende Gas ist Sauerstoff, da sein Anteil bei einer Stickstoffbegasung minimiert werden muss. Ein weiteres häufig gemessenes Gas ist CO2 neben O2.

Messbereich und Auflösung der Gasmessung

Außerdem sollten Sie sicherstellen, dass das Analysegerät über den passenden Messbereich und die erforderliche Auflösung verfügt. Wenn Sie beispielsweise O2 messen, geht es dann um Restsauerstoff oder um die hohen Mengen, die für Fleischprodukte erforderlich sind? Bei der Messung von Restsauerstoff müssen Sie sicherstellen, dass der Sauerstoffgehalt vollständig auf null gesenkt wird. Verwenden Sie dazu ein Gasanalysegerät mit einer Auflösung von 0,01 % (100 ppm).

 

Größe und Mobilität von Headspace-Analysegeräten

Traditionell wurden Headspace-Analysegeräte als Tischgeräte gebaut. Dank der Entwicklung schnellerer und kleinerer elektronischer Komponenten sind inzwischen auch tragbare Versionen erhältlich.

Optionen für Headspace-Zubehör (Septen, Nadeln, Filter)

Dies ist ein wichtiger Faktor, da dadurch laufende Kosten entstehen. Prüfen Sie, ob proprietäres Zubehör wie Filter, Septen oder Nadeln erforderlich ist, das Ihre Betriebskosten erhöhen könnte. In manchen Fällen können generische Komponenten verwendet werden, um die laufenden Kosten zu senken.

Gaskalibrierung

Informieren Sie sich über die Kalibrieranforderungen Ihres Analysegeräts. Wenn es für die Kalibrierung eingeschickt werden muss und diese von einem Drittanbieter durchgeführt wird, führt das zu höheren Betriebskosten.

Lebensdauer der Sensoren

Informieren Sie sich über die Lebensdauer der Sensoren und die verfügbaren Austauschoptionen, da alle Sensoren eine begrenzte Lebensdauer haben. O2- und CO-Sensoren sind elektrochemische Sensoren mit einer typischen Lebensdauer von 2 bis 3 Jahren. CO2-Sensoren basieren auf der NDIR-Technologie und halten zwischen 5 und 10 Jahren.

Welches Zubehör wird für Headspace-Analysatoren benötigt?

Für eine Headspace-Analyse benötigt ein Headspace-Analysator Zubehör. 

Nadeln

Nadeln gibt es in vielen verschiedenen Formen und Größen. Achten Sie darauf, dass Ihre Nadel in unterschiedlichen Stärken erhältlich ist, falls Ihre Anwendung eine spezielle Ausführung erfordert. Stellen Sie sicher, dass die Nadel nicht durch Rückstände von Lebensmitteln, Verpackungen oder dem Septum verstopft ist.

Filter

Ein Filter schützt Ihren Analysator vor Lebensmittelpartikeln oder Verpackungsrückständen, die bei der MAP-Analyse eingesaugt werden könnten. 

Septen

Diese Verbrauchsmaterialien benötigen Sie in besonders großen Mengen. Das Septum ist eine Gummi- oder Schaumstoffscheibe, die für einen dichten Abschluss sorgt, wenn die Nadel die Verpackung durchsticht. So wird verhindert, dass Luft in die Verpackung gelangt oder Gase unbeabsichtigt entweichen.

Schläuche

Verwenden Sie möglichst kurze Schläuche, damit die Headspace-Analyse schneller durchgeführt werden kann. Achten Sie darauf, dass der Schlauch lebensmittelecht und flexibel ist, beispielsweise ein lebensmittelechter Silikonschlauch (wie wir ihn bei Forensics Detectors verwenden).

 

Warum sind Headspace-Analysatoren so teuer?

Headspace-Analysatoren sind teuer, weil sie einige kostspielige interne Komponenten enthalten, die nicht dem Standard entsprechen. Die Hardware besteht aus einem Computer mit einem leistungsstarken Mikroprozessor, der die Sensorinformationen analysiert und die Ausgabewerte in aussagekräftige Konzentrationswerte umwandelt. Auch das Luftproben-Pumpsystem ist teuer und besteht aus einer Mikropumpe. Der größte Teil der Kosten entfällt jedoch auf den eigentlichen Gassensor, dessen elektronisches Ausgangssignal sich abhängig von der erfassten Gaskonzentration verändert.

Müssen Headspace-Analysatoren kalibriert werden?

Ja, das tun sie.

Alle Headspace-Analysatoren müssen regelmäßig kalibriert werden. Bei Forensics Detectors empfehlen wir eine Kalibrierung alle 6 bis 12 Monate. 

Die Kalibrierung eines Headspace-Analysators ist ein technisches Verfahren, das alle 6 bis 12 Monate durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass Ihr Gasdetektor korrekt funktioniert. Mit der Zeit verschleißen Gasdetektoren und ihre jeweiligen Sensoren, manche schneller als andere. Nur eine Gaskalibrierung gewährleistet genaue Messwerte.

Bei der Gaskalibrierung wird Ihr Gasanalysator einer rückführbaren Testgaskonzentration ausgesetzt. Dies erfolgt in einer kontrollierten Umgebung und mit zertifiziertem Gas des  National Institute of Standards and Technology (NIST). Dadurch wird die Kalibrierkurve Ihres Gasdetektors angepasst, damit er genaue Ergebnisse liefert.

Headspace-Gasanalysatoren (Meinung der Kunden)

Sie werden überrascht sein zu erfahren, dass sehr große Supermarkt- und Lebensmittelunternehmen den Headspace-Analysator von Forensics Detectors verwenden. Er ist einfach zu bedienen, kostengünstig und vollständig steuerbar. Außerdem sind alle Zubehörteile Standardprodukte, die bei jedem Anbieter erhältlich sind. Unten sehen Sie ein kleines Unternehmen, das unseren Headspace-Analysator für die Sandwichproduktion verwendet. 

 

Kann die menschliche Nase Sauerstoff wahrnehmen?

Die menschliche Nase kann Sauerstoff nicht wahrnehmen. Deshalb benötigen wir einen Sauerstoffanalysator.

Abschließende Worte

Die Gasdetektion ist in der Lebensmittelverpackungsindustrie von entscheidender Bedeutung, und Headspace-Analysatoren sind wichtige Werkzeuge, um die Produktqualität und -sicherheit zu gewährleisten. Diese Instrumente messen die Gaskonzentrationen in Lebensmittelverpackungen quantitativ, insbesondere die Sauerstoffkonzentration. Regelmäßige Wartung und Pflege sind entscheidend, um die Genauigkeit und Lebensdauer von Headspace-Analysatoren sicherzustellen, die eine erhebliche Investition darstellen können. Die sachgemäße Verwendung, etwa das Vermeiden von Verstopfungen der Nadel und des Schlauchs, ist für eine optimale Leistung unerlässlich. Mit MAP-Headspace-Analysatoren können Lebensmittelverpacker strenge Qualitätsstandards einhalten, die Haltbarkeit der Produkte verlängern und Abfall reduzieren. Eine präzise Gasdetektion trägt letztlich zu einer besseren Haltbarkeit von Lebensmitteln und einer höheren Kundenzufriedenheit bei.

Über den Autor Dr. Kos Galatsis („Dr.Koz“) ist Präsident von FORENSICS DETECTORS, dessen Unternehmen vom malerischen Palos Verdes Peninsula in Los Angeles, Kalifornien aus tätig ist. Er ist Experte für Gassensortechnologie, Gasdetektoren, Gasmessgeräte und Gasanalysatoren. Seit über 20 Jahren entwickelt, baut, fertigt und prüft er Systeme zur Erkennung giftiger Gase.  Jeder Tag ist für Dr. Koz ein Segen. Er hilft Kunden gerne dabei, ihre individuellen Probleme zu lösen. Dr. Koz verbringt auch gerne Zeit mit seiner Frau und seinen drei Kindern: Sie gehen an den Strand, grillen Burger und genießen die Natur.  Mehr erfahren über Hier sind Forensics Detectors. E-Mail:  drkoz@forensicsdetectors.com Telefon: +1 424-341-3886