摘要：充氮包裝是防止食品、藥品氧化變質(zhì)的重要措施。本文通過(guò)對(duì)充氮包裝樣品中各氣體成分含量及所用包裝材料阻隔性能的測(cè)試，分析包裝材料的阻隔性對(duì)充氮包裝保質(zhì)效果的影響，并介紹了試驗(yàn)原理、相關(guān)頂空氣體分析儀與壓差法氣體滲透儀的參數(shù)、適用范圍、試驗(yàn)過(guò)程等內(nèi)容，為充氮包裝質(zhì)量的監(jiān)測(cè)提供參考。

關(guān)鍵詞：充氮包裝、包裝材料、阻隔性、頂空氣體分析儀、壓差法氣體滲透儀、氣體成分含量、氧氣透過(guò)量、氮?dú)馔高^(guò)量

1、意義

　　氮?dú)庾鳛槎栊詺怏w，不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，可抑制大多數(shù)微生物的生長(zhǎng)繁殖，常被充入產(chǎn)品包裝中以防止產(chǎn)品氧化變質(zhì)及霉變。充氮包裝的保質(zhì)效果與包裝中氮?dú)獾暮坑嘘P(guān)，高濃度的氮?dú)饽軌驅(qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行長(zhǎng)久保質(zhì)，而當(dāng)?shù)獨(dú)夂拷档偷揭欢ㄖ禃r(shí)，則喪失保質(zhì)效果。包裝中氮?dú)夂康母叩统伺c所充填氮?dú)鈿庠吹募兌扔嘘P(guān)，還與包裝材料的阻隔性、密封性等有關(guān)，日常生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的充氮包裝的產(chǎn)品在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)生變質(zhì)、發(fā)霉的現(xiàn)象極可能與包裝的阻隔性較差有關(guān)。

2、試驗(yàn)樣品

　　本次試驗(yàn)以某種品牌充氮包裝的蛋糕為試驗(yàn)樣品，分別測(cè)試存貯一定時(shí)間后包裝中的氣體成分含量及包裝材料的氮?dú)馔高^(guò)量、氧氣透過(guò)量。

3、試驗(yàn)依據(jù)

　　目前，國(guó)內(nèi)尚未發(fā)布有關(guān)食品包裝中氣體成分含量的方法標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試過(guò)程依據(jù)長(zhǎng)期積累的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)以及成熟的相關(guān)檢測(cè)儀器。氮?dú)?、氧氣透過(guò)量的測(cè)試過(guò)程依據(jù)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法 壓差法》進(jìn)行。

4、試驗(yàn)設(shè)備

　　本文分別采用HGA-02頂空氣體分析儀、VAC-V2壓差法氣體滲透儀測(cè)試樣中的氣體成分含量、氣體透過(guò)量，這兩款設(shè)備均由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

4.1 試驗(yàn)原理

　　食品、藥品成品包裝內(nèi)常見(jiàn)的填充氣體主要為氧氣、二氧化碳、氮?dú)?，頂空氣體分析儀中配置有氧氣傳感器與二氧化碳傳感器，可準(zhǔn)確測(cè)試包裝中的氧氣、二氧化碳含量，并可據(jù)此推算出氮?dú)夂俊?/span>

　　壓差法氣體滲透儀以壓差法為設(shè)計(jì)原理。試樣裝夾于設(shè)備的上、下測(cè)試腔之間，將兩測(cè)試腔隔開(kāi)。試驗(yàn)時(shí)，首先對(duì)低壓腔進(jìn)行抽真空，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度后，低壓腔關(guān)閉，向高壓腔內(nèi)充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，在兩測(cè)試腔間(即試樣的兩側(cè))形成一個(gè)恒定的壓差，試驗(yàn)氣體在壓力差的作用下，會(huì)從高壓腔向低壓腔內(nèi)滲透，通過(guò)對(duì)低壓腔內(nèi)壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)，得到試樣的各項(xiàng)阻隔性系數(shù)。

圖1  HGA-02頂空氣體分析儀

圖2  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.2 適用范圍

　　HGA-02頂空氣體分析儀：適用于密封包裝袋、瓶、罐等中空包裝容器中氧氣、二氧化碳的含量及其混合比例的測(cè)試，如咖啡、奶酪、奶茶、奶粉、面包、豆粉、即食食品、藥品等密封包裝袋或容器。本設(shè)備不僅適用于實(shí)驗(yàn)室，還可用于在倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)線等場(chǎng)合快速、準(zhǔn)確的對(duì)氣體組分含量和比例做出評(píng)價(jià)。

　　VAC-V2壓差法氣體滲透儀：專(zhuān)業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過(guò)率、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。薄膜類(lèi)包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料。片材類(lèi)包括各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。還可擴(kuò)展到航空航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測(cè)試。適用于多種氣體的透過(guò)率測(cè)試，如氧氣、二氧化碳、氮?dú)?、氦氣、空氣等?？蓾M足多項(xiàng)國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。

4.3 設(shè)備參數(shù)

　　HGA-02頂空氣體分析儀：氧氣的測(cè)量范圍為0 ~ 100%，測(cè)量值0 ~ 2%的測(cè)量精度為±0.1%(值)，測(cè)量值2% ~ 100%的測(cè)量精度為±0.5%(相對(duì)值)；二氧化碳的測(cè)量范圍為0 ~ 100%，測(cè)量精度為±2%；氧氣與二氧化碳傳感器均采用進(jìn)口元件，保證了設(shè)備的測(cè)試精度；配置微型打印機(jī)，方便用戶隨時(shí)打印測(cè)試結(jié)果；便攜式的設(shè)計(jì)及電源、電池雙供電模式，方便用戶在實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用；支持Lystem^TM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和試驗(yàn)報(bào)告。

　　VAC-V2壓差法氣體滲透儀：測(cè)試范圍為0.05 ~ 50,000 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa；控溫范圍為5℃ ~ 95℃，控溫精度為±0.1℃；控濕范圍為0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控濕精度為±1%RH，可滿足客戶不同試驗(yàn)條件下的檢測(cè)需求；有三個(gè)*獨(dú)立的試驗(yàn)腔，可同時(shí)測(cè)試三種相同或不同的試樣；可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果；經(jīng)過(guò)改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。

5、試驗(yàn)過(guò)程

5.1 氣體成分含量測(cè)試

(1) 打開(kāi)設(shè)備，設(shè)置采樣時(shí)間、分析時(shí)間等試驗(yàn)參數(shù)。

(2) 隨機(jī)抽取6包充氮包裝的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。在試樣的中間部位粘貼一個(gè)密封墊，將設(shè)備的取樣針穿過(guò)密封墊，插入樣品包裝內(nèi)部，注意取樣針不要接觸到樣品內(nèi)部包裝的蛋糕。

(3) 按動(dòng)試驗(yàn)按鈕，試驗(yàn)開(kāi)始。樣品內(nèi)部的氣體沿取樣針進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，并經(jīng)過(guò)氣體檢測(cè)器進(jìn)行氣體含量的分析。試驗(yàn)結(jié)束后，設(shè)備自動(dòng)顯示所測(cè)試樣品中氧氣、二氧化碳的含量值。

5.2 氣體透過(guò)量的測(cè)試

(1) 從待測(cè)的包裝樣品表面裁取3片直徑為97 mm的試樣。在試驗(yàn)腔測(cè)試區(qū)域的周邊涂抹一層真空油脂，注意真空油脂不能污染測(cè)試區(qū)域，然后依次放置濾紙、試樣，并擰緊上腔密封。

(2) 設(shè)備連接氧氣氣源。設(shè)置試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)濕度、試樣厚度等參數(shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開(kāi)始，打開(kāi)真空泵。設(shè)備根據(jù)試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試到的壓力變化情況自動(dòng)計(jì)算并顯示試樣的測(cè)試結(jié)果。

(3) 待氧氣透過(guò)量測(cè)試完成后，設(shè)備重新連接氮?dú)鈿庠?，設(shè)置參數(shù)，打開(kāi)真空泵，進(jìn)行試驗(yàn)。

6、試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)結(jié)果取各試樣測(cè)試結(jié)果的算術(shù)平均值。存儲(chǔ)一段時(shí)間后的樣品包裝中氧氣含量為16.4%，二氧化碳含量為0%，可計(jì)算出氮?dú)夂繛?3.6%；所用包裝材料的氧氣透過(guò)量為716.534 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，氮?dú)馔高^(guò)量為168.247 cm³/(m²·24h·0.1MPa)。

7、結(jié)論

　　從試驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，兩款設(shè)備的操作均較簡(jiǎn)單，試驗(yàn)效率較好，測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性較高，可以真實(shí)反映所測(cè)試樣品內(nèi)部各氣體成分的含量及所用包裝材料對(duì)氮?dú)?、氧氣的阻隔性能。從試?yàn)結(jié)果來(lái)看，所用包裝材料的氣體透過(guò)量較高，對(duì)氮?dú)獾谋４婺芰?、?duì)氧氣的阻隔能力較低，即氮?dú)庀蛲獠凯h(huán)境的散失量、環(huán)境中氧氣向包裝內(nèi)部的滲透量均較大，使得包裝內(nèi)部的氣體成分含量逐漸發(fā)生變化，這一結(jié)論通過(guò)氣體成分含量試驗(yàn)結(jié)果得到印證。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的存儲(chǔ)后包裝內(nèi)的氣體成分含量變化較大，氧氣含量明顯升高，而氮?dú)夂拷档?，使充氮包裝的預(yù)期保質(zhì)效果大打折扣，甚至*喪失。因此，充氮包裝所用包裝材料應(yīng)具有較高的阻隔性能。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的高新(分隔符)技術(shù)企業(yè)，成立30年來(lái)積累了大量寶貴而豐富的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在*傳感器技術(shù)及設(shè)計(jì)理念的指引下，厚積薄發(fā)，推出了全新一代的C系列阻隔性檢測(cè)設(shè)備，該系列檢測(cè)設(shè)備采用自主傳感器技術(shù)，在測(cè)試精度、效率與自動(dòng)化方面進(jìn)行了革命性升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了包裝阻隔性設(shè)備的震撼蛻變。了解相關(guān)設(shè)備信息，可登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看具體信息或致電咨詢(xún)。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作。