食品包裝袋封口熱封合密封性測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)現(xiàn)

孫明達(dá)，張希棟，高 雪

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150040)

在食品真空包裝中，包裝袋的密封性是指密封后的包裝袋具有的在規(guī)定的食品存放期內(nèi)能夠防止外部物質(zhì)進(jìn)入包裝袋內(nèi)或內(nèi)裝物逸出包裝袋的特性。影響包裝袋密封特性的主要因素為包裝袋材料本身的阻隔性能和在食品真空包裝過(guò)程可能產(chǎn)生熱封合的漏封、燒蝕而在封口處形成內(nèi)外連通的孔洞或薄弱點(diǎn)，即包裝袋封口處的密封性[1-2]。對(duì)于包裝袋材料本身的阻隔性能，主要在包裝袋設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要考慮使用材料的性能以獲得足夠的阻隔性能。在已經(jīng)選擇合適的包裝袋的前提下，研究包裝袋的密封性主要是指分析包裝袋封口密封性，以保證真空包裝食品質(zhì)量[3]。因此本文主要通過(guò)設(shè)計(jì)真空包裝袋封口熱封合密封性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，研究包裝袋熱封合工藝參數(shù)如封合電壓、封合時(shí)間將對(duì)真空包裝袋封口密封性能的影響。

1 密封性評(píng)價(jià)指標(biāo)

檢測(cè)真空包裝袋封口密封性主要按照GB/T15171-94軟包裝件密封性能試驗(yàn)方法進(jìn)行，目前在試驗(yàn)室檢測(cè)軟包裝的密封性主要是將軟包裝件試樣放在密閉的真空罐中，通過(guò)對(duì)密封性能測(cè)試儀真空室抽真空，使浸在水中的試樣產(chǎn)生內(nèi)外壓差，觀測(cè)試樣內(nèi)氣體外逸或水向內(nèi)滲入情況，以判定試樣的密封性能[4]。該試驗(yàn)檢測(cè)方法只能定性地分析軟包裝密封性能，不能定量評(píng)價(jià)外部試驗(yàn)條件即包裝工藝參數(shù)如封合電壓、封合時(shí)間將對(duì)真空包裝袋封口密封性能的影響。因此，提出一種能夠定量分析包裝袋封口密封性能的密封性評(píng)價(jià)指標(biāo)，規(guī)定如下：

在一定的密封性測(cè)試試驗(yàn)真空度條件和測(cè)試時(shí)間內(nèi)，包裝袋封口出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象的密封性能評(píng)價(jià)指標(biāo)μ為：

(1)

公式(1)中，t1為試驗(yàn)設(shè)置的包裝袋封口最長(zhǎng)熱封合時(shí)間，s；t2為每次試驗(yàn)設(shè)定的包裝袋封口熱封合時(shí)間，s。其中，μ=t2/t1表示在規(guī)定的密封性測(cè)試真空度及保持時(shí)間內(nèi)包裝袋封口處出現(xiàn)氣泡的情況；μ= 1表示在規(guī)定的密封性測(cè)試真空保持時(shí)間結(jié)束時(shí)包裝袋封口處未出現(xiàn)氣泡的情況。

2 實(shí)驗(yàn)方案

2.1 實(shí)驗(yàn)操作流程

包裝袋封口密封性測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要包括包裝袋封口操作、包裝袋封口密封性檢測(cè)兩部分，具體實(shí)驗(yàn)操作流程如圖1所示。包裝袋封口操作使用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的聚乙烯包裝袋，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的多功能平板式真空包裝機(jī)，通過(guò)對(duì)包裝袋開(kāi)口處施加預(yù)壓力并加熱，使包裝袋開(kāi)口處的材料熱熔并保持一定時(shí)間后再自然冷卻，完成封口過(guò)程；其中，包裝袋封口操作的主要步驟是設(shè)定熱封合電壓和熱封合時(shí)間參數(shù)。包裝袋封口密封性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)主要使用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的軟包裝密封試驗(yàn)儀，通過(guò)對(duì)軟包裝密封試驗(yàn)儀的真空室抽真空，使浸在水中的試樣產(chǎn)生內(nèi)外壓差，觀測(cè)試樣內(nèi)氣體外溢或試樣破壞情況，以此來(lái)判定試樣的密封性；實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟是設(shè)置真空度和真空度保持時(shí)間。

2.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定

(1)包裝袋封口熱封合參數(shù)設(shè)定。真空包裝機(jī)能夠提供24V、30V、36V 3種熱封合電壓，可在0～50 s范圍內(nèi)選擇加熱保持時(shí)間。進(jìn)行包裝袋封口操作時(shí)，分別選擇3種熱封合電壓值，每種熱封合電壓值分別選擇選擇不同的熱封合保持時(shí)間，分別進(jìn)行包裝袋封口操作。具體包裝袋封口熱封合參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表1。

(2)包裝袋封口密封性試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定。包裝袋封口密封性試驗(yàn)要在軟包裝密封性試驗(yàn)儀的0～-90 kPa試驗(yàn)真空壓力值范圍設(shè)定測(cè)試試驗(yàn)真空壓力值，儀器能夠設(shè)定真空度保持時(shí)間范圍是0.1～60 min。由于前述密封性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要通過(guò)觀察并記錄出現(xiàn)第一個(gè)氣泡的時(shí)間得到，因而在密封性檢測(cè)試驗(yàn)中規(guī)定真空度保持時(shí)間為60 min，若在保持時(shí)間內(nèi)包裝袋封口部分出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象即可停止本次試驗(yàn)，再進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)。

圖1 包裝袋封口密封性能測(cè)試試驗(yàn)流程

表1 包裝袋封口熱封合參數(shù)設(shè)定

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

在設(shè)定的包裝袋封口熱封合參數(shù)和包裝袋封口密封性試驗(yàn)參數(shù)條件下，測(cè)出包裝袋封口密封系數(shù)μ，見(jiàn)表2～表4。

表2 熱封合電壓24V 熱封合時(shí)間5～50s包裝袋封口密封系數(shù)測(cè)試結(jié)果

表4 熱封合電壓36V 熱封合時(shí)間5～50s包裝袋封口密封系數(shù)測(cè)試結(jié)果

根據(jù)表2～表4給出的測(cè)試結(jié)果，在指定熱封合電壓條件下繪制密封性測(cè)試試驗(yàn)真空度、熱封合時(shí)間和密封系數(shù)的三維曲面圖，如圖2～圖4所示。

分析在設(shè)定的熱封合電壓條件下熱封合時(shí)間對(duì)包裝袋封口密封系數(shù)的變化特點(diǎn)如下：

(1)熱封合電壓為24V。

①熱封合時(shí)間為5 s，由于包裝袋封口未能進(jìn)行有效地?zé)岱夂?，在密封性測(cè)試真空壓力-40～-90 kPa內(nèi)密封系數(shù)μ=0。

②熱封合時(shí)間為10～50 s，密封性測(cè)試真空壓力為-40～-70 kPa，密封系數(shù)μ=1；密封性測(cè)試真空壓力為-75～-90 kPa，密封系數(shù)μ隨著熱封合時(shí)間的增加而變大，當(dāng)熱封合時(shí)間在25～50 s密封系數(shù)μ=1。

圖2 熱封合電壓24V包裝袋封口密封系數(shù)測(cè)試結(jié)果

(2)熱封合電壓為30 V。

①熱封合時(shí)間為5 s，由于包裝袋封口未能進(jìn)行有效地?zé)岱夂希诿芊庑詼y(cè)試真空壓力-40～-90 KPa內(nèi)密封系數(shù)μ=0。

②熱封合時(shí)間為10～15 s，密封性測(cè)試真空壓力為-40～-90 KPa，密封系數(shù)μ=1；密封性測(cè)試真空壓力為-80～-90 KPa，密封系數(shù)μ隨著熱封合時(shí)間的增加而變大，當(dāng)熱封合時(shí)間在20～50 s密封系數(shù)μ=1。

(3)熱封合電壓為36 V。

①熱封合時(shí)間為5 s，密封性測(cè)試真空壓力為-40～-75 KPa，密封系數(shù)μ=1。

②熱封合時(shí)間為10～25 s，密封性測(cè)試真空壓力為-40～-90 KPa，密封系數(shù)μ=1。

③熱封合時(shí)間為30～50 s，由于包裝袋封口已燒蝕，密封系數(shù)μ=0。

圖3 熱封合電壓30V包裝袋封口密封系數(shù)測(cè)試結(jié)果

圖4 熱封合電壓36V包裝袋封口密封系數(shù)測(cè)試結(jié)果

綜合上述分析，分別在熱封合電壓為24 V，熱封合時(shí)間為25～50 s；熱封合電壓為30 V，熱封合時(shí)間為20～50 s；熱封合電壓為36 V，熱封合時(shí)間為10～25 s 3種包裝袋封口熱封合參數(shù)條件下，試驗(yàn)測(cè)得的包裝袋封口密封性指標(biāo)μ=1。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，提出的包裝袋封口密封性能測(cè)試試驗(yàn)方法通過(guò)分析密封性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠定量評(píng)價(jià)包裝袋封口的密封性能。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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