蘭光透氧儀檢測咖啡膠囊包裝的氧氣透過性能

摘要：咖啡膠囊產品為高濃縮咖啡粉，為保證咖啡香醇持久，其所使用的膠囊杯體及鋁箔蓋膜對外界氧氣、水蒸氣等氣體的阻隔性應較高，以保證自身香氣不易散失且不發生結塊現象。本文對不易監測阻隔性的咖啡膠囊杯體入手，利用可測試容器的OX2/230氧氣透過率測試系統進行咖啡膠囊杯體氧氣透過率的檢測，驗證杯體的阻氧性，并介紹了氧氣透過率的檢測原理及方法，可為相關生產企業解決目前對咖啡膠囊阻隔性不易監控的棘手問題。

關鍵詞：咖啡膠囊、包裝容器、阻氧性、阻隔性、氧氣透過量（率）、氧氣透過率測試系統、等壓法

1、意義

咖啡膠囊類似藥用膠囊，即在膠囊包裝里裝入咖啡粉物質，采用太空艙技術鋁箔無氧密封。因膠囊杯體采用食品級PP包裝材料，質地較為堅硬，在高溫下亦可維持原型，可實現高壓水蒸汽的注入，從而使咖啡在壓力的作用下*析出帶有咖啡脂的濃縮咖啡，保持咖啡的香醇。咖啡膠囊采用獨立設計的鋁箔材料封蓋，搭配聚丙烯材質的杯體使得膠囊整體具有良好的保香性、阻氧性、遮光性，可有效防止咖啡粉吸潮變質，使咖啡保質期可達到2年。但PP材質的杯體的厚度以及質量好壞決定了咖啡膠囊對外界的氧氣、水蒸氣以及內部咖啡香氣的阻隔性（即阻氧性、阻濕性及保香性）的高低，因此，對于杯體相關阻隔性能的監測對于判斷所使用的咖啡膠囊杯體質量優劣極為重要。本文以Labthink蘭光自主研發生產的OX2/230氧氣透過率測試系統進行杯體容器氧氣透過率的檢測，即杯體對外部氧氣的阻隔性，可為相關咖啡制造行業提供有力的技術參考。

圖1  咖啡膠囊包裝

2、參考標準

目前，國內尚無容器氧氣透過率的檢測標準，本文依據美國標準ASTM F1307-2002(2007)《用電量傳感器測定固體包裝件氧氣透過率的標準試驗方法》進行檢測，該標準也是目前檢測容器氧氣透過率的主要參考標準。

3、試驗樣品

某品牌咖啡膠囊所使用的PP材質杯體。

4、試驗設備

對于氧氣透過率數值較小的容器樣品，通常采用等壓法原理進行氧氣透過率的測試，即ASTM F1307中規定的等壓法，本文采用的Lanthink蘭光OX2/230氧氣透過量測試系統則是此原理檢測設備。

圖2  OX2/230氧氣透過率測試系統

4.1 設備原理

OX2/230氧氣透過率測試系統采用等壓法測試原理，將預先處理好的試樣裝夾于測試腔之間，氧氣或空氣在薄膜的一側流動，高純氮氣在薄膜的另一側流動，氧氣分子穿過薄膜擴散到另一側的高純氮氣中，被流動的氮氣攜帶至傳感器。通過對傳感器測量到的氧氣濃度進行分析，從而計算出氧氣透過率等參數。對于包裝容器而言，高純氮氣在容器內流動，空氣或高純氧氣則包圍在容器的外側。

4.2 適用范圍

• 容器類：適用于塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧氣透過率測試，如可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬三罐片、塑料化妝品包裝、牙膏軟管、果凍杯、酸奶杯等。
• 薄膜類：適用于各種塑料蓋膜、塑料復合薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復合膜等膜狀材料的氧氣透過率測試。
• 片材類：適用于各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料的氧氣透過率測試，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等。
• 可滿足標準： ASTM F1307、ISO 15105-2、GB/T 19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB00082003等多項國家和標準。

4.3 設備參數

• 容器類試樣的測試范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)，分辨率為0.00001 cm³/(pkg·d)；薄膜類試樣的測試范圍為0.01 ~ 6500 cm³/(m²·d)，分辨率為0.001 cm³/(m²·d)。
• 可同時測試3個相同或不同的試樣，系統zui多可支持10臺儀器的并行連接，建立30個試樣同時試驗的系統。
• 試驗溫度控制范圍15 ~ 55℃，控溫精度為±0.1℃。
• 試驗濕度控制范圍0%RH、35%RH~90%RH，控濕精度為±1%RH。
• 寬范圍、高精度的溫濕度控制范圍，試樣兩側均可加濕，實現試樣在不同溫濕度條件下的測試。
• 專業級的壓力補償技術保證了試驗結果的高精度及可重復性。
• 可與水蒸氣透過率測試系統搭配，組成混合測試系統，由一臺計算機統一控制，實現氧氣、水蒸氣透過率同時測試。
• 支持Lystem^TM實驗室數據共享系統，統一管理試驗結果和試驗報告。

5、試驗過程

(1) 用快固膠將膠囊杯體杯口邊緣封固在容器試樣用封口裝置上，密封完成后，將其裝夾到儀器中，再用密封袋將杯體樣品及封口裝置進行密封包扎。

(2) 打開儀器控制軟件，設置試驗溫度、試驗濕度等試驗參數，點擊試驗選項，試驗開始。

(3) 調節濕度、載氣流量。

(4) 試驗結束后，記錄儀器自動計算的試驗結果。

6、試驗結果

本文所測試的咖啡膠囊杯體樣品的氧氣透過率為5.0347 cm³/(pkg·d)。

7、結論

咖啡膠囊杯體的阻隔性對保存咖啡香氣、防止被氧化及潮解結塊至關重要，尤其是對外界氧氣及水蒸汽的阻隔性，即氧氣透過率或水蒸氣透過量越小，產品保質期越長。OX2/230氧氣透過率測試系統在測試咖啡膠囊杯體對氧氣阻隔性方面，具有精度高、穩定性好、操作便捷等優點，同時還可檢測杯體鋁箔蓋膜的阻隔性情況。Labthink蘭光作為包裝檢測設備制造*，始終致力于為客戶提供專業、的包裝檢測設備和貼心、的包裝檢測服務，滿足了來自世界各地的包裝檢測設備及服務需求，并得到*。了解相關的包裝檢測設備及服務，您可登陸濟南蘭光公司查看具體信息或致電咨詢。濟南蘭光機電技術有限公司期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。