如何（hé）驗（yàn）證奶粉鋁箔複合包裝袋對內部氮氣（二氧化碳）的阻隔性

測試意義（yì）：

　　奶粉鋁箔包（bāo）裝是采用塑（sù）料與鋁箔複合膜作為包裝袋（dài），具有對O₂、H₂O高阻隔性以及良好的遮光性。鋁箔作為複（fù）合膜中間的阻隔層，對O₂、CO₂、N₂、空氣、H₂O都有較高的阻（zǔ）隔性能，因此含有鋁箔的複合膜作為奶粉包裝袋時，在23℃、0%RH的（de）標準環境下的氧氣透過（guò）率（即阻氧性）可（kě）達到0.05 cm³/(m²?24h?0.1MPa)，在38℃、90%RH環境下的（de）水蒸氣透過率（lǜ）（即阻濕性）可達到0.01g/(m²?24h)。但為了延長奶粉保質期並保證奶粉的感官質量，鋁箔複（fù）合膜袋裝奶粉常（cháng）采用（yòng）充氮包裝或氣調包裝，以滿足奶粉的無氧或低氧存儲環（huán）境。

　　奶粉充氮包裝或氣調包裝是將奶粉裝入包裝袋，抽出包裝袋（dài）內的空氣達到預定的真空度後，再充入純N₂或者一定比例的N₂、CO₂等氣體，然（rán）後完成封口（kǒu）工序。充氮包裝使得奶粉完全處於惰性氣（qì）體N₂的保護中，則杜絕了氧環（huán）境對奶粉（fěn）造（zào）成的氧化變質反應；而氣調（diào）包（bāo）裝中采（cǎi）用的CO₂則是為了（le）使奶粉處在酸性環境中，抑製奶粉中大多數需氧菌的生長，其效果是N₂的30倍，而且包裝內（nèi）奶粉（fěn）的水分會（huì）與CO₂反應形成液態（tài）碳（tàn）酸，使得包裝內氣體變少（shǎo），形成微負壓，防止漲袋或漲罐的現象發生。但是（shì），如果充氮包裝或氣調包裝對N₂或（huò）CO₂的阻隔性較差，即氮氣透過率或二（èr）氧化碳透過率較高，則會導致奶粉內（nèi）部氣體成分透出量較大，奶粉易細菌繁殖導致（zhì）氧（yǎng）化變質等質量問題。本文選擇某品牌氣調形式的鋁箔複合膜包裝袋，在23℃、0%RH標準環境下測試其氮氣透過（guò）率與二氧（yǎng）化碳透過率，從而驗證包裝袋對內部（bù）N₂或CO₂的阻隔性如何（hé），亦為乳製品生產企業（yè）把控包（bāo）材質量提供技術指導。

檢測方法（fǎ）：

　　目前，軟塑包裝的（de）N₂或CO₂的阻隔性（xìng）測試僅有壓差法這一種原理方法，相應的壓差法測試儀是（shì）將（jiāng）試樣置於高（gāo）、低壓腔之間，對低壓腔抽真空，向高壓腔充入一定壓力的N₂（或CO₂），通過（guò）測（cè）試低壓腔內壓力的變化，得到試樣（yàng）的（de）氮氣（或二氧化碳）透過率（lǜ），此方法測試量程較寬，適合高阻隔材料低氮氣（或二氧（yǎng）化碳）透過率的檢（jiǎn）測。

　　目前，國內壓差法測試（shì）氣體透過率（23℃標準測試環境）試（shì）驗遵循GB 1038-2000《塑料（liào）薄膜和薄片氣體透過性（xìng）試驗方法壓差法》此項國家標準。我們將采用Labthink17C.COM公司自（zì）主研發的VAC-VBS壓差法氣體滲（shèn）透儀參（cān）考上述標準方法對高阻隔鋁箔複合膜包裝袋（dài）分別進行氮氣（qì）透過率及二氧化碳透過（guò）率試驗。

圖1  鋁箔（bó）複合膜奶粉（fěn）包裝（氣調包裝（zhuāng））

1、試驗儀器

　　VAC-VBS壓差法氣體滲透儀，三腔均值設計，單次試驗可測試三（sān）個試樣的平均（jun1）值（zhí），15℃ ~ 55℃的可控溫度範圍（wéi），測試（shì）範圍0.1 ~ 100,000 cm³/m²·24h·0.1MPa，測試腔真空度可滿足< 20 Pa的（de）高水平要求。該儀器滿足ISO 15105-1、ISO2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JISK7126-1、YBB 00082003多種國家和國際標準（zhǔn），可滿（mǎn）足不同溫度環境下各種塑料薄膜、片材（cái）、金屬箔片及各種高阻隔材料等材料的不同氣體滲透性測試（shì），可測試氣體為O₂、N₂、CO₂、He等無機氣體或惰性氣體。

圖2  VAC-VBS壓差法（fǎ）氣體滲（shèn）透儀

2. 試樣的製備

　　將鋁箔複合膜包裝袋樣品置於23℃的環境中，放在幹燥（zào）器內調節（jiē）狀態48小時。取（qǔ）出樣品後（hòu），從樣品上裁取直徑為97 mm的試樣6個，分別用於氮氣透過率與二（èr）氧化碳透過率的測試，每種（zhǒng）氣體測試需使用3個（gè）試樣。

3. 試驗（yàn）條件

地點：濟南（nán）17C.COM包裝安全（quán）檢測中心

試驗溫度與濕度：23℃，0%RH

試（shì）驗氣體：純幹氮氣、純幹二氧（yǎng）化（huà）碳氣體

試驗方法：壓差法

4. 試驗步驟（zhòu）

4.1 試驗原理

　　VAC-VBS采用壓差法測試原理，將預先處（chù）理（lǐ）好的試樣放置在上（shàng）下測試腔之間，夾緊。打開測試下腔閥，對低壓腔（下（xià）腔）進行真（zhēn）空處理，然後對整個（gè）係統抽真空；當達到規定的（de）真空度後，關（guān）閉測試下腔（qiāng），向高壓（yā）腔（上腔）充入一定壓力的試驗氣體，使試樣兩側形成一個恒定的（de）壓差（可調）；氣體在壓差梯度（dù）的作用下，由高（gāo）壓（yā）側向低壓側滲透（tòu），通過對低壓側壓強的監測處理，得出試樣的（de）氣體透過率。

4.2 試樣裝夾

　　在試驗腔（qiāng）外表麵塗抹一層真空油脂，避免油脂塗在腔體空穴中間（jiān）圓盤上；在試驗（yàn）腔中的（de）圓盤上放置濾紙後，將裁取（qǔ）的3個已狀態調節完畢的試樣分別裝夾於VAC-VBS壓差法氣體滲透儀的3個試驗腔上，試樣應保（bǎo）持平整，不得有皺褶，輕輕按壓使試（shì）樣與真空油脂良好接觸，再用試驗腔夾（jiá）緊結構夾緊試樣。

a. 塗抹完真空油脂後（hòu），放置試樣

b. 夾緊試樣

圖3　試驗裝夾過程

4.3 檢測過程

VAC-VBS為自動化試驗儀（yí）器，測試過程便捷易操作：

l  將氮（dàn）氣氣源接入設備端口。

l  設（shè）置參數，將試驗溫度調整至23℃，將相對濕度調整（zhěng）為0%RH。

l  打開設備軟（ruǎn）件，設置試驗參數，啟動（dòng）試驗。試驗參數包括控製（zhì）參數（試驗模式、上腔吹洗時間、上腔壓（yā）力、試驗時間、脫氣時間等）和試樣參數（shù）（編號、類型、麵（miàn）積、厚度（dù）等）。

l  試驗結束、數（shù）據處理。

l  關閉氣源和電源。

l  將（jiāng）氣源換成二氧化碳氣體後，按照上述方法，測試樣品的二氧化碳透（tòu）過率。

　　奶粉鋁箔（bó）複（fù）合膜包裝袋樣品在23℃，0%RH測試條件下的（de）氮氣（qì）透過率與二氧化碳透過率分別為0.0814cm³/m²·24h·0.1MPa、0.9203cm³/m²·24h·0.1MPa，每項試驗的3個（gè）試樣的測試結果相對偏差均小於10%。

總結：

　　VAC-VBS壓差法氣體（tǐ）滲透儀在檢測類似奶（nǎi）粉用鋁箔複合膜的氮氣透過率及二氧化碳透過率時，可（kě）獲（huò）得精確的試（shì）驗結果，有助於乳製品生（shēng）產企業監控包裝材料對關鍵性氣體的阻隔性能，保證產品質量安全。本文中提及（jí）的檢測儀器（qì）及檢測方法同樣適用（yòng）於其他材質的軟（ruǎn）塑包裝材料進行O₂、CO₂、N₂、空氣等氣體阻隔性測試。