薯片鍍鋁復合膜包裝揉搓前后氧氣透過率的監控方案

摘要：薯片一般采用鍍鋁復合膜包裝形式，此類包裝的耐揉搓性能對產品保質期有重要的影響。本文利用Labthink蘭光FDT-02揉搓試驗儀和VAC-V2壓差法氣體滲透儀測試薯片鍍鋁復合膜包裝揉搓前后氧氣透過率變化，已評定其耐揉搓性，并介紹了試驗的基本過程及試驗設備的適用范圍、設備參數等內容，為企業檢測材料的耐揉搓性能提供參考。

關鍵詞：膨化制品、薯片、保質期、鍍鋁復合膜、阻隔性能、耐揉搓性、氧氣透過率、壓差法氣體滲透儀、揉搓試驗儀

1、意義

薯片含有大量油脂，在遇到高濃度氧氣時油脂易被氧化而導致薯片出現哈喇味，為了降低環境中氧氣向薯片包裝內部的滲透量，食品企業一般選用阻隔性較高的鍍鋁復合膜進行包裝。鍍鋁復合膜是指在其中一層單層膜上蒸鍍鋁，金屬鋁的存在增加了材料整體的阻隔性能，但也導致材料的耐揉搓性差，在受外力揉搓時，蒸鍍的鋁層易脆裂，出現折痕、針孔等，引起包裝整體阻隔性及物理機械性能的下降，達不到預期值，造成薯片在貨架期內出現不酥脆、哈喇味等問題。因此，通過對鍍鋁復合膜包裝揉搓前后阻隔性能的檢測對比，可以有效把控包裝的耐揉搓性能，防止因包裝材料的耐揉搓性較差而引起薯片出現以上質量問題。

圖1  薯片鍍鋁復合膜包裝

2、執行標準

國內有關軟塑復合膜材料氧氣透過量的測試方法有庫侖計法（即等壓法）、壓差法，參考的方法標準分別為GB/T 1038-2000 《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》與GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧化透過性試驗 庫侖計檢測法》，本文參考標準為GB/T 1038壓差法。

目前，國內還未出臺針對包裝揉搓性能的檢測標準，本文試驗則參考采用ASTM F392 《撓性阻隔材料撓曲耐久性的試驗方法》，模擬鍍鋁復合膜在生產、加工、運輸等過程中的可能受到的揉搓、折壓損傷等行為對檢測樣品進行揉搓試驗。

3、試驗樣品

某食品企業提供的薯片鍍鋁復合膜包裝。

4、試驗設備

濟南蘭光機電技術有限公司自主研發設計的FDT-02揉搓試驗儀和VAC-V2壓差法氣體滲透儀。

圖2  FDT-02揉搓試驗儀

圖3  VAC-V2壓差法氣體滲透儀

4.1 測試原理

本文通過檢測試樣在揉搓前后阻隔性能的變化來判斷材料的抗揉搓性能。氧氣透過率的測試原理為，將預先處理好的試樣放置在上下測試腔之間，夾緊。首先對低壓腔（下腔）進行真空處理，然后對整個系統抽真空；當達到規定的真空度后，關閉測試下腔，向高壓腔（上腔）充入一定壓力的試驗氣體，并保證在試樣兩側形成一個恒定的壓差（可調）；這樣氣體會在壓差梯度的作用下，由高壓側向低壓側滲透，通過對低壓側內壓強的監測處理，從而得出所測試樣的各項阻隔性參數。

4.2 適用范圍

(1) FDT-02揉搓試驗儀適用于塑料薄膜、薄片、復合膜、紙張材料的抗揉搓性能測試。如食品藥品包裝用各種復合膜、鍍鋁復合膜、鋁塑復合膜、尼龍膜、涂層膜等。

(2) VAC-V2壓差法氣體滲透儀適用于塑料薄膜、片材、紙張、紙板及其復合材料、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等包裝氣體透過率測試。

• 薄膜類：各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜狀材料的氣體滲透性能測試。
• 片材類：各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料的氣體滲透性能測試，如PP片材、PVC片材、PVDC片材等。

(3) VAC-V2壓差法氣體滲透儀適合于多種氣體的透過率測試，如氧氣、二氧化碳、氮氣、空氣、氦氣等以及各種薄膜對易燃易爆氣體的阻隔性能測試。

(4) VAC-V2壓差法氣體滲透儀可滿足多項國家和標準，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB 00082003。

4.3 設備參數

(1) FDT-02揉搓試驗儀技術指標參數如下：

• 揉搓頻率：45 次/分鐘
• 拉壓力：300 N
• 旋轉扭矩：2 Nm
• 試樣尺寸：280 mm × 280 mm
• 試樣數量：1~ 4件
• 五種標準試驗模式，四個試樣工位輕松試驗不同條件下的組合試驗。
• 長、段行程間的快速切換，大大提高了測試效率。

 (2) VAC-V2壓差法氣體滲透儀的技術指標參數如下：

• 測試范圍：0.05 ~ 50,000 cm³/m²·24h·0.1MPa。
• 試樣數量： 3件（數據各自獨立）
• 試驗溫度范圍：5℃ ~ 95℃，控溫精度 ±0.1℃；試驗濕度范圍：0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、RH，控溫精度±1%RH。
• 支持有毒性氣體及易燃易爆氣體的測試（需改制）。
• 可進行任意溫度下的數據擬合，輕松獲得條件下的試驗結果。
• 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) 制樣過程

• 用取樣器從薯片鍍鋁復合膜樣品上裁取尺寸Φ97 mm試樣3片，待測試其氧氣透過率。
• 另取薯片鍍鋁復合膜樣品，裁剪長280 mm、寬200 mm的試樣3片，將試樣用10 ~ 12 mm寬的壓敏雙面膠帶固定在FDT-02揉搓試驗儀上，選擇合適的揉搓模式進行試驗。用取樣器在揉搓后的試樣上裁取尺寸Φ97 mm試樣3片，待測試其氧氣透過率。

(2) 將揉搓前的3片試樣分別裝夾在VAC-V2壓差法氣體滲透儀的測試腔內進行測試。

(3) 在壓差法氣體滲透儀上先設置試樣名稱、試樣厚度、試驗溫度、試驗濕度等參數。

(4) 啟動真空泵。

(5) 點擊“開始試驗”選項，試驗開始，儀器自動計算并顯示試驗結果。

(6) 揉搓后的3片試樣依次按照(2) ~ (5)的步驟進行測試，比較揉搓前后試樣氧氣透過率平均值的變化。

6、試驗結果

本文所測試的樣品揉搓前氧氣透過率平均值為0.4712 cm³/(m²?24h?0.1MPa)；揉搓后氧氣透過率平均值為23.4785 cm³/(m²?24h?0.1MPa)。

7、結論

通過上述結果可以看出揉搓后的薯片鍍鋁復合膜氧氣透過率明顯增大，阻氧性降低。可通過增加所鍍鋁層與其基膜之間的結合牢度、增加所鍍鋁層厚度等措施提高鍍鋁復合膜的耐揉搓性能，并及時對使用的鍍鋁復合膜包裝揉搓前后氧氣透過率變化進行質量篩查。VAC-V2壓差法氣體滲透儀是一款專業用于測試薄膜、片材阻氧性能的氧氣透過率測試儀器，設備操作簡單、測試精度高、重復性好，結合FDT-02揉搓試驗儀可用于準確評定包裝材料的抗揉搓性能。Labthink蘭光一直致力于為客戶提供專業的檢測服務與設備，多年來為客戶提供了上萬次阻隔性檢測服務。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。