摘要：隨著膨化食品生產(chǎn)廠家對產(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、對內(nèi)容物品質(zhì)影響zui大的問題，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兩方面對癟袋問題進行分析，并通過測試予以充分驗證，為相關(guān)從業(yè)人員提供了些許借鑒和指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞：膨化食品、充氮塑料軟包裝、氮氣透過率、泄漏

1引言

　　根據(jù)GB/T 22699-2008 《膨化食品》標準的定義，膨化食品是以谷類、薯類、豆類、果蔬類或堅果籽類等為主要原料，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。雖然在營養(yǎng)成分、添加劑等安全性方面?zhèn)涫苁廊嗽嵅。渌执嗟目诟泻投嘧兊目谖度允遣簧偾嗌倌甑膠ui愛。

　　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，帶動原料中的高分子物質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的多孔食物的過程。水分的蒸發(fā)促成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，生產(chǎn)廠家多采用包裝手段來應(yīng)對這個問題。

2膨化食品充氣塑料軟包裝及癟袋現(xiàn)象

　　常見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。后兩類包裝形式具有良好的挺度，能有效保護內(nèi)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(nèi)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(yīng)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(jù)充氣的類型不同，分為充空氣的塑料軟包裝和充氮氣的塑料軟包裝兩類。據(jù)此原理，所充氣體在酥脆易碎的膨化食品與包裝之間構(gòu)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(xiàn)。

　　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，在食品運輸和銷售過程中常出現(xiàn)“癟袋”現(xiàn)象，造成大量產(chǎn)品滯銷，于是企業(yè)將問題反饋到濟南蘭光包裝安全檢測中心尋求解答。其實“癟袋”即為包裝內(nèi)部氣體通過某種途徑散逸而出的現(xiàn)象，問題表面看似簡單，但追根溯源，卻涉及到包裝材料、復(fù)合工藝、包裝結(jié)構(gòu)等多方面，于是檢測中心對客戶提供的薯片充氮塑料軟包裝樣品進行了氮氣透過率、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(fù)合而成的鍍鋁復(fù)合膜，結(jié)構(gòu)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，此類儀器可廣泛測試氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體的透過率，本次測試儀器的型號為VAC-V2，能同時測試三個試樣，節(jié)省測試時間。在樣品1上制取3個Ф97mm的圓形試樣，分別置入三個測試腔體，每個腔體均被試樣隔為上下兩腔。通過對整個系統(tǒng)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試樣由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，根據(jù)壓強的變化可計算出該樣品的氮氣透過率。而后，利用FDT-02揉搓試驗儀對上述試樣進行機械式揉搓，再次進行氮氣透過率測試，通過比對揉搓前后氮氣透過率來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分別置入充滿水的密封真空室內(nèi)，經(jīng)抽真空處理，樣品內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生壓差，通過觀察樣品表面是否有成串氣泡冒出來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，進行相應(yīng)測試。

　　測試結(jié)果：見表1。

表1. 氮氣透過率、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(jù)上述分析，癟袋現(xiàn)象的發(fā)生是由于充氣塑料軟包裝內(nèi)部的氣體散逸導(dǎo)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，氣體分子的運動停息，包裝內(nèi)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，當包裝材料一側(cè)為高濃度物質(zhì)，另一側(cè)為低濃度物質(zhì)時，高濃度側(cè)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(cè)擴散，zui后于低濃度一側(cè)逸出。對于充氮塑料軟包裝而言，包裝內(nèi)部為氮氣高濃度側(cè)，根據(jù)上述滲透過程原理，微觀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(jié)構(gòu)，如聚合物鏈結(jié)構(gòu)和高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，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(xiàn)很大差異。本次樣品1的材料為BOPP/VMCPP結(jié)構(gòu)，經(jīng)測試其氮氣透過率為2.0819 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，可見該包材對氮氣的阻隔性優(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的完好包裝，因此此時包材的氮氣透過率可視為初始/理想狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。事實上，膨化食品經(jīng)封裝后，要經(jīng)過一系列裝卸、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(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，易出現(xiàn)折痕、針孔等缺陷，導(dǎo)致氣體透過率的迅速上升。測試人員在揉搓試驗儀的幫助下對樣品1材料進行了外力揉搓、折壓損傷模擬試驗，揉搓后的包材表面出現(xiàn)大量肉眼可見的針孔，且揉搓后氮氣透過率測定為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

　　微觀狀態(tài)下，氮氣的滲透是緩慢的，對于多數(shù)發(fā)生癟袋的膨化食品包裝來說，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的zui直觀方法。經(jīng)測試，當抽真空至-47.8kPa時，樣品2的封口處有成串氣泡冒出，漏氣點一目了然，而此時樣品1繼續(xù)膨脹，無氣泡。當真空抽至-58.7kPa時，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(dǎo)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、時間和溫度若達不到要求則無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(dǎo)致泄漏。于是筆者從樣品2的背封、頂封和底封處各取一長條試樣測試其熱封強度，結(jié)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(cè)面驗證了上述結(jié)論。

5 總結(jié)

　　隨著膨化食品生產(chǎn)廠家對產(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、對內(nèi)容物品質(zhì)影響zui大的問題，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兩方面對癟袋問題進行分析，并通過測試予以充分驗證，為相關(guān)從業(yè)人員提供了些許借鑒和指導(dǎo)。