摘要：隨著(zhù)膨化食品生產(chǎn)廠(chǎng)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(jiàn)、對內容物品質(zhì)影響zui大的問(wèn)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，從包裝的氮氣滲透性和密封性?xún)煞矫鎸ΠT袋問(wèn)題進(jìn)行分析，并通過(guò)測試予以充分驗證，為相關(guān)從業(yè)人員提供了些許借鑒和指導。
關(guān)鍵詞：膨化食品、充氮塑料軟包裝、氮氣透過(guò)率、泄漏

1引言

　　根據GB/T 22699-2008 《膨化食品》標準的定義，膨化食品是以谷類(lèi)、薯類(lèi)、豆類(lèi)、果蔬類(lèi)或堅果籽類(lèi)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(yíng)養成分、添加劑等安全性方面備受世人詬病，但其酥脆的口感和多變的口味仍是不少青少年的zui愛(ài)。

　　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(dòng)原料中的高分子物質(zhì)的結構變形，如淀粉糊化、蛋白質(zhì)變性等，使之逐漸變?yōu)榫哂芯W(wǎng)狀結構的多孔食物的過(guò)程。水分的蒸發(fā)促成了膨化食品酥脆的口感，也帶來(lái)了諸多問(wèn)題，典型為易碎、易潮解。因此，生產(chǎn)廠(chǎng)家多采用包裝手段來(lái)應對這個(gè)問(wèn)題。

2膨化食品充氣塑料軟包裝及癟袋現象

　　常見(jiàn)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(lèi)包裝形式具有良好的挺度，能有效保護內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，再充入保護性氣體如氮氣或二氧化碳后密封的包裝。根據充氣的類(lèi)型不同，分為充空氣的塑料軟包裝和充氮氣的塑料軟包裝兩類(lèi)。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。

　　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，在食品運輸和銷(xiāo)售過(guò)程中常出現“癟袋”現象，造成大量產(chǎn)品滯銷(xiāo)，于是企業(yè)將問(wèn)題反饋到濟南蘭光包裝安全檢測中心尋求解答。其實(shí)“癟袋”即為包裝內部氣體通過(guò)某種途徑散逸而出的現象，問(wèn)題表面看似簡(jiǎn)單，但追根溯源，卻涉及到包裝材料、復合工藝、包裝結構等多方面，于是檢測中心對客戶(hù)提供的薯片充氮塑料軟包裝樣品進(jìn)行了氮氣透過(guò)率、耐揉搓性、密封性、熱封強度測試。

3測試驗證

　　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合而成的鍍鋁復合膜，結構為BOPP/VMCPP。

　　測試項目1：氮氣透過(guò)率、耐揉搓性

　　氮氣透過(guò)率測試采用的是壓差法原理的氣體透過(guò)率測試儀，此類(lèi)儀器可廣泛測試氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體的透過(guò)率，本次測試儀器的型號為VAC-V2，能同時(shí)測試三個(gè)試樣，節省測試時(shí)間。在樣品1上制取3個(gè)Ф97mm的圓形試樣，分別置入三個(gè)測試腔體，每個(gè)腔體均被試樣隔為上下兩腔。通過(guò)對整個(gè)系統抽真空并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下透過(guò)試樣由高壓側向低壓側滲透，根據壓強的變化可計算出該樣品的氮氣透過(guò)率。而后，利用FDT-02揉搓試驗儀對上述試樣進(jìn)行機械式揉搓，再次進(jìn)行氮氣透過(guò)率測試，通過(guò)比對揉搓前后氮氣透過(guò)率來(lái)驗證試樣的耐揉搓性能。

FDT-02揉搓試驗儀

VAC-V2壓差法氣體滲透儀

　　測試項目2：密封性能

　　測試采用負壓法，將樣品1和樣品2分別置入充滿(mǎn)水的密封真空室內，經(jīng)抽真空處理，樣品內外兩側產(chǎn)生壓差，通過(guò)觀(guān)察樣品表面是否有成串氣泡冒出來(lái)判斷樣品包裝的密封性能。

　　測試項目3：熱封強度

　　測試采用XLW智能電子拉力試驗機進(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(cháng)100mm的試樣，各自作為包裝袋背封、頂封和底封的熱封強度試樣。利用XLW智能電子拉力機的熱封強度測試功能，進(jìn)行相應測試。

　　測試結果：見(jiàn)表1。

表1. 氮氣透過(guò)率、耐揉搓性、密封性、熱封強度測試

4測試結果及癟袋原因分析

　　根據上述分析，癟袋現象的發(fā)生是由于充氣塑料軟包裝內部的氣體散逸導致，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，氣體分子的運動(dòng)停息，包裝內的氣體運動(dòng)亦如此。從熱力學(xué)觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，氣體分子對包裝材料的滲透是單分子擴散過(guò)程，當包裝材料一側為高濃度物質(zhì)，另一側為低濃度物質(zhì)時(shí)，高濃度側的物質(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擴散，zui后于低濃度一側逸出。對于充氮塑料軟包裝而言，包裝內部為氮氣高濃度側，根據上述滲透過(guò)程原理，微觀(guān)上氮氣分子逐漸向包裝外部滲透，整體滲透速率取決于包裝材料的結構，如聚合物鏈結構和高分子聚集態(tài)結構，以及氮氣分子的分子大小、極性等特性。因此，充氮塑料軟包裝所采用的包裝材料不同，對于氮氣的滲透速率也呈現很大差異。本次樣品1的材料為BOPP/VMCPP結構，經(jīng)測試其氮氣透過(guò)率為2.0819 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，可見(jiàn)該包材對氮氣的阻隔性?xún)?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(chǎng)的完好包裝，因此此時(shí)包材的氮氣透過(guò)率可視為初始/理想狀態(tài)下的數據。事實(shí)上，膨化食品經(jīng)封裝后，要經(jīng)過(guò)一系列裝卸、運輸、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)結構的復合膜，易出現折痕、針孔等缺陷，導致氣體透過(guò)率的迅速上升。測試人員在揉搓試驗儀的幫助下對樣品1材料進(jìn)行了外力揉搓、折壓損傷模擬試驗，揉搓后的包材表面出現大量肉眼可見(jiàn)的針孔，且揉搓后氮氣透過(guò)率測定為150.2877cm3/(m2·24h·0.1MPa)，較揉搓前大幅升高，氮氣的滲透速率加快，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(guān)狀態(tài)下，氮氣的滲透是緩慢的，對于多數發(fā)生癟袋的膨化食品包裝來(lái)說(shuō)，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(guān)方法。經(jīng)測試，當抽真空至-47.8kPa時(shí)，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(shí)樣品1繼續膨脹，無(wú)氣泡。當真空抽至-58.7kPa時(shí)，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，氮氣泄漏導致。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(shí)間和溫度若達不到要求則無(wú)法獲得理想的熱封強度，在外力的作用下極易發(fā)生封口或封邊爆裂，導致泄漏。于是筆者從樣品2的背封、頂封和底封處各取一長(cháng)條試樣測試其熱封強度，結果表明三處的熱封強度明顯呈不均勻分布，與背封交疊處的頂封熱封強度zui低，只有背封熱封強度的22%，側面驗證了上述結論。

5 總結

　　隨著(zhù)膨化食品生產(chǎn)廠(chǎng)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(jiàn)、對內容物品質(zhì)影響zui大的問(wèn)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，從包裝的氮氣滲透性和密封性?xún)煞矫鎸ΠT袋問(wèn)題進(jìn)行分析，并通過(guò)測試予以充分驗證，為相關(guān)從業(yè)人員提供了些許借鑒和指導。