膨（péng）化食（shí）品充氣包裝癟袋問題分析及測試驗證

1引言

　　根據GB/T 22699-2008 《膨（péng）化食（shí）品》標準的定義，膨化食品是以（yǐ）穀類、薯（shǔ）類（lèi）、豆類（lèi）、果（guǒ）蔬類或堅果（guǒ）籽類等為（wéi）主要原料，采用焙烤、油煎、擠壓、微波等膨（péng）化工藝製成的組織疏鬆或鬆脆的食品。雖然在營養成分、添加劑等安全性方麵備受世人詬病，但其（qí）酥脆的口感和多變的口（kǒu）味（wèi）仍是不少青少年的最愛（ài）。

　　膨化食品之所以具有鬆（sōng）脆的口感與其膨化工藝密不可分。通常情況下（xià），生產者利用高溫或溫度壓力（lì）的共同（tóng）作用，使加工原料中的（de）水分迅速汽（qì）化、體積膨脹，依靠其膨（péng）脹力，帶動原料中的高分子物質（zhì）的結（jié）構變形（xíng），如澱粉糊（hú）化、蛋白質變性等，使之逐漸變為具有網狀（zhuàng）結構的多孔食物的過程。水分的蒸發促成（chéng）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（shēng）產廠家多采用包裝手段來（lái）應對這（zhè）個問題。

2膨化食品充氣塑料軟包裝及癟袋現象

　　常見膨（péng）化食品主要有三種形式：塑料軟包裝、塑料桶（盒）和紙桶包裝。後（hòu）兩類包裝形式具有良好的挺（tǐng）度，能有效保護內部膨（péng）化食品不（bú）被壓碎，但塑料桶（盒）包裝密封性較差（chà），保質期較短，相比之（zhī）下紙桶包裝內覆高（gāo）阻隔鋁箔層（céng），且（qiě）采用密封性極佳的蓋膜封口，保質效果好，但成本也相應（yīng）較高，因此市麵（miàn）上最為普遍的膨化食品（pǐn）包裝為（wéi）充氣塑料（liào）軟包裝。

　　充氣塑料軟包裝是這樣一種包裝形式：食（shí）品裝入（rù）軟塑包裝容器後，經（jīng）抽真空或不抽真空，再充入保護（hù）性氣體如氮氣或二氧（yǎng）化碳後密封的包裝。根據充氣的類（lèi）型不同，分為充（chōng）空氣的塑料軟包（bāo）裝和充氮氣的塑料軟包裝兩類。據此原理，所充氣體在酥脆易碎的膨化食品與包裝之間構建（jiàn）了一層隔離帶，發揮緩衝與減震效果，因而充氣塑料軟包裝在耐壓性（xìng）方麵（miàn）表現（xiàn）卓越。

　　然而（ér）某些膨（péng）化食品（pǐn）生產企業所采用的充氣塑料軟包裝，在食品運輸和（hé）銷（xiāo）售過程中常出現（xiàn）“癟袋”現象，造成大量（liàng）產品滯銷，於是（shì）企業將問題（tí）反饋到濟南MD传媒视频包裝安全檢測中心尋求（qiú）解答。其實“癟袋”即為包裝內部氣體通過某種途徑散逸而（ér）出的現象，問（wèn）題表麵看似簡單，但追根溯（sù）源（yuán），卻涉及到包（bāo）裝材料、複（fù）合工藝、包裝結構等多方麵，於是檢測中心對客戶提供的薯片充氮塑料（liào）軟包裝樣品進行了氮氣透過率、耐揉搓性、密（mì）封（fēng）性、熱封強度測試。

3測試驗（yàn）證

　　檢測樣品（pǐn）：樣品1，若幹薯片充氮塑料軟包裝，包裝（zhuāng）後未流通、狀（zhuàng）態完好；樣品2，若幹薯片（piàn）充氮塑料（liào）軟（ruǎn）包裝，包裝後流通、發生癟袋。包裝材料（liào）為鍍鋁膜與（yǔ）塑料薄膜複合而（ér）成的鍍鋁複合膜，結構為BOPP/VMCPP。

　　測試項目1：氮氣透過率、耐揉搓性

　　氮氣透過率測試采用的是壓差法原理的氣體透過率測試儀（yí），此類儀器可廣泛測試氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體的透過率，本次（cì）測試（shì）儀器的型（xíng）號為VAC-V2，能同時測（cè）試三個試樣，節省測試時間。在樣品1上製取3個（gè）Ф97mm的圓形試（shì）樣，分別置入三個測試腔體（tǐ），每個腔體（tǐ）均（jun1）被試樣隔（gé）為上下兩（liǎng）腔（qiāng）。通過對整個係統抽（chōu）真空並對上腔充入一定壓力的氮氣，上下兩腔形成恒定的壓差，氮氣在壓力差的作用（yòng）下透過（guò）試樣由高壓側向低（dī）壓側滲透，根（gēn）據壓強（qiáng）的變（biàn）化可計算出該樣品的氮氣透過率。而後，利用FDT-02揉搓試驗儀（yí）對上述試（shì）樣進行機械式揉搓，再次進行氮氣（qì）透過率測試，通過比對揉搓前後氮氣透過率來驗證試樣的耐揉搓性能。

　　測試項目2：密（mì）封性能

　　測試采（cǎi）用負壓法，將樣品（pǐn）1和樣品2分別置入充滿水的密封真空室內，經抽真空處理，樣品內外兩側產生壓差，通過觀察樣品表（biǎo）麵是否有成串氣泡冒（mào）出來判斷樣品包裝的密封性能。

　　測試（shì）項目3：熱封強度

　　測試采用XLW智能電（diàn）子（zǐ）拉力試驗機進行。分別在樣品2的包裝袋背部、頂部和底部（bù），與熱封部位（wèi）成垂直方向上（shàng）取寬15mm，長100mm的試樣（yàng），各自作為包裝袋（dài）背封、頂（dǐng）封（fēng）和底封的熱封強度試樣。利用XLW智能電（diàn）子拉力機的熱封（fēng）強度測試（shì）功能（néng），進行相應測試。

　　測試結果：見表1。

表1. 氮氣（qì）透過（guò）率、耐揉搓性、密封性、熱封強度測試

4測試結（jié）果及癟袋原因分析

　　根據上述分析，癟袋現象的發生（shēng）是由於充氣塑料軟包裝內部的氣體散逸導致，而散（sàn）逸途徑主要有兩種：滲透和泄漏。下（xià）麵將對（duì）這兩種情形逐一進行分析。

4.1填（tián）充氣體滲透至包裝外

　　自然界中（zhōng），氣體分子（zǐ）的運（yùn）動永（yǒng）不停息，包裝內的氣體運動亦如此。從熱力學（xué）觀點來看，氣體分子對包裝材料的滲透是單分子擴散過程，當包（bāo）裝材料一側為高濃度物質，另一側（cè）為低濃度物質時（shí），高濃度側的物質（zhì）分子（zǐ）首先溶解於包裝（zhuāng）材料，後在包裝材料中向低（dī）濃度一側（cè）擴散，最後於低濃度一側逸出。對於充氮塑料軟包裝而言，包裝內部為氮氣高濃度側（cè），根據上述滲透過程原理，微觀上氮（dàn）氣分（fèn）子逐漸向包裝外部滲透，整體滲透速率取決於包裝材料的結構，如聚合物鏈結（jié）構和高分子聚集態結構，以及氮氣（qì）分子的分子大小、極性等特性。因此，充氮塑料軟包裝（zhuāng）所采（cǎi）用的包裝材料不同，對於氮氣的滲透速率（lǜ）也呈（chéng）現很大差異。本次樣品1的材料為BOPP/VMCPP結構，經測試其氮（dàn）氣透（tòu）過率（lǜ）為2.0819 cm³/(m²·24h·0.1MPa)，可見該包材對氮氣的阻隔性優異，理論上采用此包材能有效降低薯片充氮（dàn）塑料軟包（bāo）裝（zhuāng）的（de）癟袋發生概率。

　　由於（yú）樣品1為封（fēng）裝後尚未流通市場的完（wán）好包裝，因此此時包（bāo）材的氮氣透過率（lǜ）可視為初（chū）始/理想狀態（tài）下的數據。事實上，膨化食品經封裝後，要經過（guò）一係（xì）列裝卸（xiè）、運輸、貯藏等外力操作，包裝材料被擠壓、碰撞、揉搓後難以保持初始狀（zhuàng）態，尤其含鋁（lǚ）質結構的複合膜，易出現折痕、針（zhēn）孔（kǒng）等缺陷，導（dǎo）致氣體透過率的迅速上升。測試人員在（zài）揉搓試驗儀的幫助下對樣品1材料進行了外力揉搓、折壓（yā）損傷模（mó）擬試驗，揉搓後的包材表麵出現大量肉眼可（kě）見的針孔，且揉搓後氮氣透過率測定為150.2877cm³/(m²·24h·0.1MPa)，較揉搓前大幅（fú）升（shēng）高，氮氣的滲（shèn）透速率加快，此情況下充氮塑料（liào）軟包裝極易（yì）在保質期間發生癟袋。

4.2 包裝發生泄漏

　　微（wēi）觀狀態下，氮氣（qì）的滲透是緩慢的，對（duì）於多數發生癟（biě）袋的膨化食品包裝來說，並不是主要原因，更多（duō）的是由於一種快速的氣體散逸方式引（yǐn）起的——包（bāo）裝密封性差乃至泄漏。

　　密封性測（cè）試是排查包裝泄漏（lòu）點的最直觀方（fāng）法。經測試（shì），當抽真空（kōng）至（zhì）-47.8kPa時，樣品2的封口處（chù）有成串氣泡冒出，漏氣點一目了然，而此時樣品1繼續膨脹，無氣（qì）泡（pào）。當真空抽至-58.7kPa時，樣品1袋體發生破裂。測試表明，樣品2薯片（piàn）充氮塑料（liào）軟包裝發（fā）生癟袋主要是由（yóu）於封口密封不嚴，氮氣泄漏導（dǎo）致。充氮塑料軟包裝的（de）封口及封邊多采用熱封工藝，熱封壓力、時間和溫度若達不到要求則無法獲得理想的（de）熱封強度，在外力的作用下（xià）極易發生封口或封邊爆裂，導致泄漏。於是筆者從樣品2的背封（fēng）、頂（dǐng）封和底封處各取一長條試樣測試（shì）其熱封強度，結果表明三處的熱封強度明顯（xiǎn）呈不均勻分布，與背封交疊處的（de）頂封熱封強度最低，隻有背封（fēng）熱封強度的22%，側麵驗證了上述結論（lùn）。

5 總結

　　隨著（zhe）膨化食品生產廠（chǎng）家對產品質（zhì）量要求的提升，癟袋——這一膨化食品充氣包裝最常見、對內容物品質影響最大的問題，引起諸多（duō）從業者的關注與討（tǎo）論。文章以薯片充氮塑料軟包裝為例，從包裝的氮氣滲透性和密（mì）封性兩方麵對（duì）癟袋問題進行分析，並通過（guò）測試予以充分驗證（zhèng），為相關從業人員提供了些許借鑒和指導。