真空食品包裝氣體含量驗證方法及“松包”問題的分析

范珺

現(xiàn)代生活中，各種類型的真空包裝遍及食品領(lǐng)域，已成為日常食品包裝的重要組成部分。真空包裝是指將食品置入氣密性包裝中，將其中空氣抽出后密封，使袋內(nèi)處于高度減壓狀態(tài)的一種包裝形式。此類包裝內(nèi)部為低氧環(huán)境，一方面能抑制大部分好氧微生物如霉菌、酵母菌的生長繁殖，延緩腐敗進程；另一方面可以有效防止食品的氧化變質(zhì)，延長食品的貨架期。

真空食品包裝中氣體殘留量的影響

根據(jù)真空包裝的原理可知，真空包裝的保質(zhì)效果在很大程度上取決于包裝抽真空的效果，換言之，即包裝內(nèi)殘余氣體含量的多少。氣體殘留量越少，意味著殘氧量越少，對于食品的保質(zhì)更為有利。

對于真空食品包裝中氣體含量的驗證方法，國內(nèi)目前并沒有相應的標準。蘭光包裝安全檢測中心根據(jù)波義耳定律：“在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓強成反比”，提出了一種采用壓差法與液位分析技術(shù)相結(jié)合的原理進行測試的檢測方法。具體步驟如下：利用RGT-01真空包裝殘氧儀，首先將其真空室內(nèi)腔注滿水，蓋上密封板，然后在計量筒內(nèi)緩慢的注水至指定區(qū)域；置入試樣，蓋好上蓋，壓緊密封板，同時對試驗腔進行抽真空至試樣膨脹，最后通過液位分析及相關(guān)計算，得出包裝袋內(nèi)殘余的氣體量和殘氧量。檢測員從超市隨機購買了4種真空食品包裝，利用此法進行測試，其結(jié)果如表1所示。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，試樣經(jīng)過測試后并無破損，而且這種無損測試方法測得的數(shù)據(jù)能直觀反映出真空包裝內(nèi)的氣體含量值。對于食品生產(chǎn)和包裝企業(yè)而言，此方法對包裝工藝和食品保質(zhì)期研究具有很強的參考性，因而值得推廣。

上述方法雖然能有效地對出廠前的真空包裝食品氣體殘留量進行監(jiān)控和控制，但仍有不少食品加工企業(yè)發(fā)現(xiàn)，在儲藏和銷售過程中常有真空包裝“松包”現(xiàn)象發(fā)生，嚴重影響食品在貨架期內(nèi)的保質(zhì)效果。“松包”現(xiàn)象，歸根結(jié)底是由于真空食品包裝內(nèi)部的氣體增多所導致，從包裝材料和內(nèi)容物等方面有助于詳細分析致使真空食品包裝內(nèi)氣體增多的原因。

真空食品包裝“松包”原因的分析真空包裝材料的影響

真空包裝封包后，理想狀態(tài)是維持絕對密封，以保證袋內(nèi)的真空狀態(tài)。但從包裝材料自身而言，這種理想狀態(tài)是不可能存在的，因為無論何種材質(zhì)，都具有一定的氣體滲透性。眾所周知，世間宏觀物質(zhì)都是由大量的、始終處于無規(guī)則熱運動的微觀粒子（如分子、原子）構(gòu)成。當物質(zhì)中粒子數(shù)密度不均時，分子的熱運動促使粒子從密度高的地方遷移至密度低的地方，如此就形成了擴散，而擴散正是氣體滲透的根本。就真空包裝而言，其包材的內(nèi)外兩側(cè)，氣體粒子數(shù)密度極為不均，在較大的壓差作用下，外側(cè)（高密度側(cè)）的氣體分子吸附、溶解入包材內(nèi)部，經(jīng)過擴散，繼而從內(nèi)側(cè)（低密度側(cè)）析出，這一過程即為氣體滲透。由于分子的熱運動是永不停息的，因此氣體對于真空包裝材料的滲透也是無時無刻都在進行。

一般來說，氣體的滲透性對于食品品質(zhì)的影響取決于兩個方面的相互作用，即氣體對不同材質(zhì)包材的滲透性能差異和食品的儲藏時間。后者易于理解，儲藏時間越長，真空包裝內(nèi)滲入的氣體積累量越多，但是否會對內(nèi)容物品質(zhì)產(chǎn)生實質(zhì)影響則與包材的氣體滲透性能差異有很大關(guān)系。包材的氣體滲透性是由其自身的性質(zhì)所決定：

①材料分子鏈的極性：極性分子的相互引力大、內(nèi)聚能密度高、阻隔性好、擴散系數(shù)低。聚乙烯屬于非極性材料，尼龍、PVF屬于極性材料，而PVDF為強極性材料。

②材料分子鏈的剛性和側(cè)基：分子鏈剛性大、主鏈不靈活的材料氣體透過率較低。分子鏈側(cè)基不對稱，材料自由空間大，透過率就相對較高。

③材料的結(jié)晶度：結(jié)晶度越高、分子鏈排列愈緊密，氣體透過結(jié)晶性物質(zhì)比透過無定物質(zhì)需要更多的擴散活化能，因而阻隔性更好。

④材料的密度：與結(jié)晶度相似，材料密度高、阻隔性好、滲透率低。

⑤材料取向度：通過改變材料的拉伸取向可顯著降低氣體透過率，特別是對結(jié)晶材料而言，取向可使晶體按一定方向重新排列起來，還可以促進結(jié)晶，使得滲透分子需經(jīng)過更為曲折的路徑才能透過材料。

借助蘭光包裝安全檢測中心的VAC-V2氣體滲透儀對3種厚度基本相同的包材PA/AL/CPP、PE、PET/VMPET/CPP進行了氣體透過率測試，測試結(jié)果如表2。通過對比可見，PE材料的氣體滲透性最強，而添加了鋁箔層或鍍鋁膜層的復合膜的氣體滲透率降低了99.96%，阻隔性有很大提升。若采用2#或3#材料的真空包裝，在包裝無泄漏的前提下，同樣時間內(nèi)氣體的滲入量遠低于采用1#包材的真空包裝，因而基本上不會因氣體滲透性這一原因造成松包現(xiàn)象的發(fā)生。

氣體滲透性是用來評價微量氣體對包材的滲透，相對于氣體滲透性立足于微觀評價，密封性則是用于評定大量氣體的泄漏。若真空食品包裝具有以下表現(xiàn)：（1）發(fā)生松包的時間距出廠時間較短；（2）包裝表面存明顯或不明顯的微孔，即泄漏點，那么，基本上可以判定真空包裝整體密封性的問題是導致松包的主要原因。解決這一問題的根本是明確泄漏點的位置和致孔原因，進而有針對性地實施解決方案。對于肉眼可見的微孔，基本沒有判定難度，但對于細微的針孔，則需要借助相關(guān)儀器來確定泄漏點。試驗借助蘭光包裝安全檢測中心的RGT-01真空包裝殘氧儀，采用負壓的方法對幾個發(fā)生松包的真空食品包裝做了密封性測試，觀察到其中一個試樣的封口處有成串的小氣泡冒出，由此可以判定該試樣包裝的泄漏點位于封口部位。

對于因真空食品包裝密封性較差導致的松包問題，其解決方案與泄漏部位有著很大關(guān)系。上述試驗中泄漏試樣的泄漏部位位于封口，究其原因主要有以下兩方面因素——封口強度沒有達到標準，可能原因包括熱封的溫度不夠、時間太短、壓力較小等；亦可能由熱封前封口被污染導致。避免此類問題一方面需要在熱封前保證封口部位的干凈平整，另一方面要適當調(diào)整熱封參數(shù)，增強封口處的熱封強度使之達到理想狀態(tài)。

除了封口部位外，真空食品包裝的袋體部位也是泄漏的多發(fā)部位之一，尤其是包裝形狀不規(guī)則，有較尖銳棱角的食物。包裝抽真空后，在食物的凸起棱角部位包裝材料易發(fā)生拉伸變形，緊密貼合在食物表面形成褶皺尖角。拉伸性能不佳的包材極易出現(xiàn)細微的針孔，后期的運輸、搬卸、碰撞、摩擦則會使針孔面積擴大，導致泄漏更為嚴重。對于這一問題，首先需要選擇具有優(yōu)異拉伸性能的包材；其次需適當增加包材的厚度以提升包裝整體抵抗外力的能力；第三也是最有效的方面是加強日常對包材耐穿刺性能的檢測，確立相關(guān)質(zhì)控標準。

食物及其加工過程的影響

排除包裝材料的原因，食品本身也具有產(chǎn)氣的可能性。首先是食品內(nèi)部組織質(zhì)密性差，例如香腸、臘肉等存在空心的地方，抽真空并沒有將空心處的氣體完全抽出。待真空食品儲藏一段時間后，氣體慢慢釋放出來，形成了松包的狀態(tài)。其次可能是食品本身的微生物作用，對于真空食品來說影響較大。真空環(huán)境和包裝材料的高阻氧性雖能抑制大部分致腐細菌的生長繁殖，但對厭氧菌或兼性厭氧菌無效。若真空包裝食品最后的滅菌工序不徹底，則會有微生物殘留，諸如芽孢桿菌、酵母菌等厭氧或兼性厭氧菌種，這些菌種生長繁殖過程中易產(chǎn)生氣體，因此也會造成真空包裝松包的現(xiàn)象。最佳的解決辦法采用合理的滅菌方式，進行盡可能徹底殺菌，杜絕微生物隱患。

總結(jié)

真空食品包裝的氣體殘留一直是困擾相關(guān)企業(yè)的包裝難題。對于尚未出廠的真空包裝產(chǎn)品，可以通過文中所介紹的壓差法和液位分析相結(jié)合的方法進行無損檢測和控制，效果顯著。但對于儲藏和銷售環(huán)節(jié)的真空包裝產(chǎn)品來說，“松包”問題的影響更為嚴重，建議相關(guān)企業(yè)從真空包裝材料、內(nèi)容物及其加工過程綜合分析，方能從根本上解決“松包”問題。