摘要：隨著膨化食品生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，癟袋——這一膨化食品充氣包裝zui常見、對內(nèi)容物品質(zhì)影響zui大的問題，引起諸多從業(yè)者的關(guān)注與討論。文章以薯片充氮塑料軟包裝為例，從包裝的氮?dú)鉂B透性和密封性兩方面對癟袋問題進(jìn)行分析，并通過測試予以充分驗(yàn)證，為相關(guān)從業(yè)人員提供了些許借鑒和指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：膨化食品、充氮塑料軟包裝、氮?dú)馔高^率、泄漏

1引言

　　根據(jù)GB/T 22699-2008 《膨化食品》標(biāo)準(zhǔn)的定義，膨化食品是以谷類、薯類、豆類、果蔬類或堅(jiān)果籽類等為主要原料，采用焙烤、油煎、擠壓、微波等膨化工藝制成的組織疏松或松脆的食品。雖然在營養(yǎng)成分、添加劑等安全性方面?zhèn)涫苁廊嗽嵅?，但其酥脆的口感和多變的口味仍是不少青少年的zui愛。

　　膨化食品之所以具有松脆的口感與其膨化工藝密不可分。通常情況下，生產(chǎn)者利用高溫或溫度壓力的共同作用，使加工原料中的水分迅速汽化、體積膨脹，依靠其膨脹力，帶動原料中的高分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變形，如淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性等，使之逐漸變?yōu)榫哂芯W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多孔食物的過程。水分的蒸發(fā)促成了膨化食品酥脆的口感，也帶來了諸多問題，典型為易碎、易潮解。因此，生產(chǎn)廠家多采用包裝手段來應(yīng)對這個問題。

2膨化食品充氣塑料軟包裝及癟袋現(xiàn)象

　　常見膨化食品主要有三種形式：塑料軟包裝、塑料桶（盒）和紙桶包裝。后兩類包裝形式具有良好的挺度，能有效保護(hù)內(nèi)部膨化食品不被壓碎，但塑料桶（盒）包裝密封性較差，保質(zhì)期較短，相比之下紙桶包裝內(nèi)覆高阻隔鋁箔層，且采用密封性的蓋膜封口，保質(zhì)效果好，但成本也相應(yīng)較高，因此市面上zui為普遍的膨化食品包裝為充氣塑料軟包裝。

　　充氣塑料軟包裝是這樣一種包裝形式：食品裝入軟塑包裝容器后，經(jīng)抽真空或不抽真空，再充入保護(hù)性氣體如氮?dú)饣蚨趸己竺芊獾陌b。根據(jù)充氣的類型不同，分為充空氣的塑料軟包裝和充氮?dú)獾乃芰宪洶b兩類。據(jù)此原理，所充氣體在酥脆易碎的膨化食品與包裝之間構(gòu)建了一層隔離帶，發(fā)揮緩沖與減震效果，因而充氣塑料軟包裝在耐壓性方面表現(xiàn)。

　　然而某些膨化食品生產(chǎn)企業(yè)所采用的充氣塑料軟包裝，在食品運(yùn)輸和銷售過程中常出現(xiàn)“癟袋”現(xiàn)象，造成大量產(chǎn)品滯銷，于是企業(yè)將問題反饋到濟(jì)南蘭光包裝安全檢測中心尋求解答。其實(shí)“癟袋”即為包裝內(nèi)部氣體通過某種途徑散逸而出的現(xiàn)象，問題表面看似簡單，但追根溯源，卻涉及到包裝材料、復(fù)合工藝、包裝結(jié)構(gòu)等多方面，于是檢測中心對客戶提供的薯片充氮塑料軟包裝樣品進(jìn)行了氮?dú)馔高^率、耐揉搓性、密封性、熱封強(qiáng)度測試。

3測試驗(yàn)證

　　檢測樣品：樣品1，若干薯片充氮塑料軟包裝，包裝后未流通、狀態(tài)完好；樣品2，若干薯片充氮塑料軟包裝，包裝后流通、發(fā)生癟袋。包裝材料為鍍鋁膜與塑料薄膜復(fù)合而成的鍍鋁復(fù)合膜，結(jié)構(gòu)為BOPP/VMCPP。

　　測試項(xiàng)目1：氮?dú)馔高^率、耐揉搓性

　　氮?dú)馔高^率測試采用的是壓差法原理的氣體透過率測試儀，此類儀器可廣泛測試氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等氣體的透過率，本次測試儀器的型號為VAC-V2，能同時測試三個試樣，節(jié)省測試時間。在樣品1上制取3個Ф97mm的圓形試樣，分別置入三個測試腔體，每個腔體均被試樣隔為上下兩腔。通過對整個系統(tǒng)抽真空并對上腔充入一定壓力的氮?dú)?，上下兩腔形成恒定的壓差，氮?dú)庠趬毫Σ畹淖饔孟峦高^試樣由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，根據(jù)壓強(qiáng)的變化可計(jì)算出該樣品的氮?dú)馔高^率。而后，利用FDT-02揉搓試驗(yàn)儀對上述試樣進(jìn)行機(jī)械式揉搓，再次進(jìn)行氮?dú)馔高^率測試，通過比對揉搓前后氮?dú)馔高^率來驗(yàn)證試樣的耐揉搓性能。

FDT-02揉搓試驗(yàn)儀

VAC-V2壓差法氣體滲透儀

　　測試項(xiàng)目2：密封性能

　　測試采用負(fù)壓法，將樣品1和樣品2分別置入充滿水的密封真空室內(nèi)，經(jīng)抽真空處理，樣品內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生壓差，通過觀察樣品表面是否有成串氣泡冒出來判斷樣品包裝的密封性能。

　　測試項(xiàng)目3：熱封強(qiáng)度

　　測試采用XLW智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。分別在樣品2的包裝袋背部、頂部和底部，與熱封部位成垂直方向上取寬15mm，長100mm的試樣，各自作為包裝袋背封、頂封和底封的熱封強(qiáng)度試樣。利用XLW智能電子拉力機(jī)的熱封強(qiáng)度測試功能，進(jìn)行相應(yīng)測試。

　　測試結(jié)果：見表1。

表1. 氮?dú)馔高^率、耐揉搓性、密封性、熱封強(qiáng)度測試

4測試結(jié)果及癟袋原因分析

　　根據(jù)上述分析，癟袋現(xiàn)象的發(fā)生是由于充氣塑料軟包裝內(nèi)部的氣體散逸導(dǎo)致，而散逸途徑主要有兩種：滲透和泄漏。下面將對這兩種情形逐一進(jìn)行分析。

4.1填充氣體滲透至包裝外

　　自然界中，氣體分子的運(yùn)動停息，包裝內(nèi)的氣體運(yùn)動亦如此。從熱力學(xué)觀點(diǎn)來看，氣體分子對包裝材料的滲透是單分子擴(kuò)散過程，當(dāng)包裝材料一側(cè)為高濃度物質(zhì)，另一側(cè)為低濃度物質(zhì)時，高濃度側(cè)的物質(zhì)分子首先溶解于包裝材料，后在包裝材料中向低濃度一側(cè)擴(kuò)散，zui后于低濃度一側(cè)逸出。對于充氮塑料軟包裝而言，包裝內(nèi)部為氮?dú)飧邼舛葌?cè)，根據(jù)上述滲透過程原理，微觀上氮?dú)夥肿又饾u向包裝外部滲透，整體滲透速率取決于包裝材料的結(jié)構(gòu)，如聚合物鏈結(jié)構(gòu)和高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，以及氮?dú)夥肿拥姆肿哟笮?、極性等特性。因此，充氮塑料軟包裝所采用的包裝材料不同，對于氮?dú)獾臐B透速率也呈現(xiàn)很大差異。本次樣品1的材料為BOPP/VMCPP結(jié)構(gòu)，經(jīng)測試其氮?dú)馔高^率為2.0819 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，可見該包材對氮?dú)獾淖韪粜詢?yōu)異，理論上采用此包材能有效降低薯片充氮塑料軟包裝的癟袋發(fā)生概率。

　　由于樣品1為封裝后尚未流通市場的完好包裝，因此此時包材的氮?dú)馔高^率可視為初始/理想狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。事實(shí)上，膨化食品經(jīng)封裝后，要經(jīng)過一系列裝卸、運(yùn)輸、貯藏等外力操作，包裝材料被擠壓、碰撞、揉搓后難以保持初始狀態(tài)，尤其含鋁質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，易出現(xiàn)折痕、針孔等缺陷，導(dǎo)致氣體透過率的迅速上升。測試人員在揉搓試驗(yàn)儀的幫助下對樣品1材料進(jìn)行了外力揉搓、折壓損傷模擬試驗(yàn)，揉搓后的包材表面出現(xiàn)大量肉眼可見的針孔，且揉搓后氮?dú)馔高^率測定為150.2877cm3/(m2·24h·0.1MPa)，較揉搓前大幅升高，氮?dú)獾臐B透速率加快，此情況下充氮塑料軟包裝極易在保質(zhì)期間發(fā)生癟袋。

4.2 包裝發(fā)生泄漏

　　微觀狀態(tài)下，氮?dú)獾臐B透是緩慢的，對于多數(shù)發(fā)生癟袋的膨化食品包裝來說，并不是主要原因，更多的是由于一種快速的氣體散逸方式引起的——包裝密封性差乃至泄漏。

　　密封性測試是排查包裝泄漏點(diǎn)的zui直觀方法。經(jīng)測試，當(dāng)抽真空至-47.8kPa時，樣品2的封口處有成串氣泡冒出，漏氣點(diǎn)一目了然，而此時樣品1繼續(xù)膨脹，無氣泡。當(dāng)真空抽至-58.7kPa時，樣品1袋體發(fā)生破裂。測試表明，樣品2薯片充氮塑料軟包裝發(fā)生癟袋主要是由于封口密封不嚴(yán)，氮?dú)庑孤?dǎo)致。充氮塑料軟包裝的封口及封邊多采用熱封工藝，熱封壓力、時間和溫度若達(dá)不到要求則無法獲得理想的熱封強(qiáng)度，在外力的作用下極易發(fā)生封口或封邊爆裂，導(dǎo)致泄漏。于是筆者從樣品2的背封、頂封和底封處各取一長條試樣測試其熱封強(qiáng)度，結(jié)果表明三處的熱封強(qiáng)度明顯呈不均勻分布，與背封交疊處的頂封熱封強(qiáng)度zui低，只有背封熱封強(qiáng)度的22%，側(cè)面驗(yàn)證了上述結(jié)論。

5 總結(jié)

　　隨著膨化食品生產(chǎn)廠家對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，癟袋——這一膨化食品充氣包裝zui常見、對內(nèi)容物品質(zhì)影響zui大的問題，引起諸多從業(yè)者的關(guān)注與討論。文章以薯片充氮塑料軟包裝為例，從包裝的氮?dú)鉂B透性和密封性兩方面對癟袋問題進(jìn)行分析，并通過測試予以充分驗(yàn)證，為相關(guān)從業(yè)人員提供了些許借鑒和指導(dǎo)。