真空包裝氣體含量驗證方法及“鬆包”問題的分析

　　在現代生活中，各種類型的真空包裝遍及食品、藥品、精密電（diàn）子等諸多領域，成為（wéi）日常包裝的重要組成部分。真空包裝是指將產品置入氣密性包裝中，將其中空氣抽出後密封，使袋內處於（yú）高度減壓狀（zhuàng）態的一種包裝形式。此類包（bāo）裝內部為低（dī）氧環境，一方麵能抑製大部（bù）分好氧微生物（wù）如（rú）黴菌、酵母菌的生長繁殖，延緩腐敗（bài）進程，另一方麵可（kě）以有效防止食品等內容物的氧化變質，延長產品的貨架期。

一、真空包裝氣體殘（cán）留量的影響（xiǎng）

　　根（gēn）據真空包裝的原（yuán）理可知，真空包裝（zhuāng）的保質效果在很大程度上取決於包裝（zhuāng）抽真空的效果，換言之，即包裝內殘餘氣體含量（liàng）的多少。氣體的殘留量越少，意味著殘氧量越少，對於內容物，尤其是食品的保質更為有利。

　　對（duì）於真空包裝中氣體含量的（de）驗證方法，目前國內並沒有相應的標準。筆者所在的MD传媒视频（guāng）包（bāo）裝（zhuāng）安全（quán）檢測中心根據波義耳定律“在定量定溫下，理想氣體的體（tǐ）積與氣體的壓強成反（fǎn）比”，提出（chū）了一種采用壓差法與液位（wèi）分析技術相結合的（de）原理進行（háng）測試的檢測（cè）方（fāng）法（fǎ），具體步驟如（rú）下：利用RGT-01真空包裝殘氧儀，首先將其真空室內腔（qiāng）注（zhù）滿水（shuǐ），蓋上密封板（bǎn），然後（hòu）在計（jì）量筒內緩慢的注水至指定的區域，蓋好上蓋，壓（yā）緊密封板，同時對試驗腔進行抽真空至試樣膨脹，最後通過液位分析及相關（guān）計算，得出包裝袋內殘餘的氣體量和（hé）殘氧量。筆者從超市隨機購買了4種真空包裝產品，利用此法進行了測試，獲得（dé）了如表1的結果。通過觀察可以發現，試樣經過測試後並無破損，而且這種無損測試方法（fǎ）測得的數據能（néng）直觀（guān）反映出真空包裝內（nèi）的氣體含量值，對（duì）於相關生產和包裝企業來說，對包裝工藝和保質（zhì）期研究具有很強的參考性，因而該方法值得推廣。

 

　　上述方法雖然能有效的對出廠前的真空包裝產（chǎn）品氣體殘留量進行監控和控製，但仍有不少食（shí）品加工企業發現，在儲藏和銷售過（guò）程中，常有真空包裝“鬆包”現（xiàn）象發生，嚴重影響食品在貨架期內的保（bǎo）質效（xiào）果。“鬆包”現象，歸根結底是由於真（zhēn）空包裝內部的氣體增多導致，接下來（lái）筆者以真空（kōng）食品包裝為例，從包裝材料和內容物方麵詳細分析致使包裝內氣體（tǐ）增（zēng）多的原因。

二、真空包裝“鬆包”的原因（yīn）分析

（一）真空包裝材料的影響

　　真空包裝封包後，理（lǐ）想的狀態是維持（chí）絕對的密封，以保證袋內的真空狀態。但從包裝材（cái）料自身而言，這種理想狀態是不可能存在的，因為（wéi）無論何種材質（zhì），都具有一定的氣體（tǐ）滲透性。眾所周知（zhī），世間宏觀物質（zhì）都是由大量的、始終處於無規則熱運動（dòng）的微觀粒（lì）子如分子、原子構（gòu）成。當物質中粒子（zǐ）數（shù）密度不均時，分子的熱（rè）運動促（cù）使粒子從密度高（gāo）的（de）地方遷移至密度低的（de）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（kōng）包裝而言，其包材的內（nèi）外兩側（cè），氣體粒子數密度極為不均（jun1），在較（jiào）大的壓差作用（yòng）下，外側（高（gāo）密（mì）度側）的氣體分子吸附、溶解入包材內部，經過擴散，繼而從內側（低密度側）析出（chū），這一過程即為氣體滲透。由於分子的熱運動是永不停息的，因（yīn）此氣體對於真空包裝材料的滲透也是無時無刻不（bú）在進行。

　　一般（bān）來說，氣體的滲透性（xìng）對於食品品質的影響取決於兩個方麵的相互作用（yòng）：氣（qì）體對（duì）不同材（cái）質包材的滲透性能差異和食品的儲藏時間。後者易於（yú）理解，儲藏時間越長，真空包裝內滲入的氣體（tǐ）積累（lèi）量越多，但是否會對內容物品質（zhì）產生實質影（yǐng）響（xiǎng）則與包材的氣體滲透性（xìng）能差異有很大關係。包材的氣體滲透性是由其自身的性質決定的：（1）材料分子鏈的極（jí）性。極性分子的相互（hù）引力（lì）大，內聚能密度高，阻（zǔ）隔性好，擴散係數低。聚乙烯屬於非極性材（cái）料，尼龍、PVF屬（shǔ）於極性材料，而PVDF為強極性材料；（2）材料分子（zǐ）鏈的剛性和側基。分子（zǐ）鏈剛性大、主鏈不靈活的材料氣體透過率（lǜ）較低。分（fèn）子鏈側基不對稱，材料自由空間大，透過率就相對較高（gāo）；（3）材料（liào）的結晶度。結晶度高，分子鏈排列愈緊密，氣體（tǐ）透過結晶（jīng）性物質比透過無定物質需要更多的（de）擴散活化能，因而阻隔性更好。（4）材料的密度。與結晶度相似，材料密度高、阻隔性好（hǎo）、滲透率低。（5）材料取向度。通過改（gǎi）變材料的拉伸取向可顯著降低氣體透（tòu）過率，特別對結晶材料，取向可使晶體按一定方向重新排列起來，還可以促進結晶，使得滲透（tòu）分（fèn）子需經過更為曲折的路徑才能透（tòu）過材料。

　　筆（bǐ）者借（jiè）助MD传媒视频包裝安全檢測中心的VAC-V2氣體滲透儀對三種厚度基本相同的包材PA/AL/CPP、PE、PET/VMPET/CPP進行了（le）氣體透過率測試，測試結果如表2。通過對比可見PE材料的氣體（tǐ）滲透性最強，而添加了鋁箔層（céng）或鍍鋁膜層的複合膜的（de）氣體滲透率降低了99.96%，阻（zǔ）隔性大大提（tí）升。若采用2#或3#材料的真空包裝（zhuāng），在包裝無（wú）泄漏的前提下，同樣時間內氣體的（de）滲入量遠低於（yú）采用1#包材的真空包裝，因而（ér）基本上不會因（yīn）氣體滲透性這一原因造成鬆包現象（xiàng）的發生（shēng）。

表2.氣體透過率(cm³/m²·24h·0.1MPa)測試結（jié）果

　　氣體滲透性（xìng）是用來評價微量氣體對包材的（de）滲透，相對於氣體滲透性立足（zú）於微觀評價，密（mì）封性則是用於評定大（dà）量氣體的泄漏。若真（zhēn）空包裝具有以下表現：（1）發生鬆包的時間距出廠時間較短；（2）包裝表麵存明顯或不明顯的微孔，即泄漏（lòu）點。那麽，基（jī）本上可以判（pàn）定真空包裝整體密封性的問題是導致鬆（sōng）包的主要原因。解決這一問（wèn）題的根本是明確泄漏點的位置和致孔原因，進而針（zhēn）對性的實施解決方案。對於肉眼可見微孔，基本沒有判定難度。對於細微的針孔（kǒng），則需要借助（zhù）相關儀器確定泄漏點。筆者借助MD传媒视频包裝安全檢測中心的RGT-01真空包裝（zhuāng）殘氧儀，采用負壓的方法對（duì）幾個發生鬆包的（de）真空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（xiè）漏（lòu）點（diǎn）位於封口部位。

　　對於因真空包裝的密封性（xìng）較差導致的鬆包問題，其解決方案與（yǔ）泄漏（lòu）部位有著很大的（de）關係。上述試驗中（zhōng）泄漏試樣（yàng）的泄漏部位位於封口，究其原因主要（yào）有以（yǐ）下兩方麵因素：（1）封口強度沒有達到標準，可能熱封的（de）溫度不夠、時間太短、壓力較小；（2）亦可能熱封前封口被汙染（rǎn）導致。一方麵需要在熱封前保證封（fēng）口（kǒu）部位的幹（gàn）淨平（píng）整，另（lìng）一方麵適當調整熱封參數，增強封口處的熱封強度使之達到理（lǐ）想狀態。

　　除了封口部位外（wài），真空包裝的袋體部（bù）位也是泄漏的多（duō）發部位之一，尤其（qí）是包裝（zhuāng）形狀不規則，有較（jiào）尖銳（ruì）棱角的食（shí）物。包裝抽真空後，在食物的凸起棱角部位包裝材料發（fā）生拉伸變形，緊（jǐn）密貼合在食物表麵形成褶皺（zhòu）尖角。拉伸性能不（bú）佳的包材極易出現細微的針孔（kǒng），後期的運輸、搬卸、碰撞（zhuàng）、摩擦則會使針孔麵積（jī）擴大，泄漏更為嚴（yán）重。對於這一問題，首先需要選（xuǎn）擇具（jù）有優異的（de）拉伸性能的包材，其次適（shì）當的增加包材的厚度能提升包裝整體抵（dǐ）抗外力的能力，第三，也是（shì）最（zuì）有效的，加強日常對包材（cái）耐穿刺性能的檢測，確立（lì）相關質控標（biāo）準。

（二）內容物及其加（jiā）工（gōng）過程的影響

　　排除包裝（zhuāng）材料的原因，內容物本身也具有產氣（qì）的可能性。一種是食品內部組織質（zhì）密性差，例如香腸（cháng）、臘肉類，存在空心的地方，抽真空並沒（méi）有將空心處的氣體完（wán）全抽出。待（dài）真空食品儲藏一段時間（jiān）後，氣體慢慢釋放出來，形（xíng）成了鬆包的（de）狀態。另一種可能是內（nèi）容（róng）物本身的微生物作用（yòng），對於（yú）真（zhēn）空食品來說影（yǐng）響較大。真空環（huán）境和包裝材料的高阻氧性雖（suī）能抑製大部分致腐細菌的（de）生長繁（fán）殖，但對厭氧菌（jun1）或兼性厭氧（yǎng）菌無（wú）效。若真空包裝（zhuāng）食品（pǐn）最後的滅菌工序不徹底，則會有微生物殘留，諸如芽孢杆菌、酵母菌等厭氧或兼性厭氧（yǎng）菌（jun1）種，這些菌種生長繁殖過程中易產生氣體，因此也會造成真空包裝鬆包的現象。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（huàn）。

三、總結
　　真空包裝的（de）氣體殘留（liú）一直是困擾相關（guān）企業的包裝難（nán）題。對於尚未出廠的真空包裝產品，可以通過文中所介紹的壓差法和液位分析相結合的方法進行無損檢測和控製，效果（guǒ）顯著。但（dàn）對於儲藏和銷售環節的真空包裝產品來說，“鬆包（bāo）”問（wèn）題的影響更為嚴重，建議相關企業（yè）從真空包（bāo）裝材料、內容物及其加工過程綜合分析，方能從根本上解決“鬆包”問題。