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包裝zui重要的作用就是保護(hù)產(chǎn)品。產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸?shù)攘魍ㄟ^程中常會(huì)受到各種不利條件及因素的破壞和影響,采用合理的包裝可使產(chǎn)品免受或減少這些破壞和影響,以達(dá)到保護(hù)產(chǎn)品的目的。
zui早被我們所認(rèn)知的包裝的保護(hù)作用是它可以全部或者部分抵抗外力的沖擊破壞,后來(lái)發(fā)現(xiàn)利用包裝密封可以延長(zhǎng)一些產(chǎn)品(如食品、藥品、化工產(chǎn)品)的保質(zhì)期。研究發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致這些產(chǎn)品變質(zhì)的原因主要是包裝內(nèi)特定氣體的含量,因此控制包裝內(nèi)的氣體含量可有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。利用阻隔性材料包裝產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)對(duì)包裝內(nèi)氣體成分的控制,因此阻隔性材料成為近年來(lái)發(fā)展zui快的功能性包裝材料之一,而材料的阻隔性能更成為材料的主要檢測(cè)項(xiàng)目之一。
1. 阻隔性包裝的保質(zhì)原理
包裝內(nèi)的特定氣體含量能直接影響產(chǎn)品的品質(zhì),其中以氧氣和水蒸氣的影響zui為顯著。
*,氧氣含量對(duì)食品品質(zhì)影響很大。一般來(lái)講,細(xì)菌在食品中的繁殖會(huì)引起食品變質(zhì),而儲(chǔ)存環(huán)境中的氧氣含量是細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的主要條件之一。事實(shí)上,并非氧含量越低就越能抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖,因?yàn)橛行┘?xì)菌厭氧,在氧濃度低的環(huán)境中反而會(huì)促進(jìn)繁殖,因此只有將包裝內(nèi)的氧含量控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),才能有效延長(zhǎng)保質(zhì)期。果蔬保鮮雖然與以上原理不同,但如果包裝的阻隔性太好以至于阻礙了果蔬在貯運(yùn)流通過程中的正常呼吸,也不利于延長(zhǎng)水果的保鮮期。
包裝環(huán)境中的水蒸氣含量也同樣影響產(chǎn)品的質(zhì)量,尤其是對(duì)醫(yī)藥、精密電子元件等產(chǎn)品。水分是化學(xué)反應(yīng)的媒介,濕度過大能使藥品吸濕繼而出現(xiàn)潮解、稀釋、分解、發(fā)霉、變形等現(xiàn)象,濕度太小又會(huì)促使藥品風(fēng)化。藥品是一種特殊商品,必須保證其在保質(zhì)期內(nèi)的品質(zhì),因此其包裝需要采用阻濕性優(yōu)的材料。
不同的產(chǎn)品保存要求不同,例如包裝碳酸飲料需要控制容器內(nèi)的二氧化碳含量,因此對(duì)于容器的二氧化碳透過性有一定要求。根據(jù)具體產(chǎn)品的特性確定*的保存條件后,就可以選擇相應(yīng)的包裝方式及包裝材料以zui大限度地延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期。當(dāng)然,在一些情況下,產(chǎn)品的保質(zhì)期是由市場(chǎng)需求來(lái)確定的,可以由保質(zhì)期的長(zhǎng)短反向推算出包裝材料的阻隔性能,并設(shè)計(jì)出合理的包裝結(jié)構(gòu),有效節(jié)省包裝成本。
2. 阻隔性與密封性
評(píng)定包裝材料及其結(jié)構(gòu)的阻隔性時(shí)一般需要進(jìn)行阻隔性以及密封性兩方面的檢測(cè)。
阻隔性主要是針對(duì)包裝材料來(lái)講的,檢測(cè)對(duì)象主要是薄膜和片材。材料厚度越大,其阻隔性越好,但是厚度的增加必然引起包裝成本及后續(xù)運(yùn)輸、保存費(fèi)用的上漲,因此通常采用材料改性技術(shù)來(lái)滿足所需的阻隔性并將包裝成本控制在一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。多層復(fù)合是一種常用的材料改性技術(shù),可以按照需要的阻隔性設(shè)計(jì)包裝材料的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然在設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)時(shí),阻隔性僅是要考慮的一個(gè)因素,其他性能,如透光性、熱封性等也都要考慮在內(nèi),復(fù)合出的多層薄膜需要進(jìn)行各項(xiàng)性能的檢測(cè)。目前,檢測(cè)材料的阻隔性可使用阻隔性檢測(cè)設(shè)備,例如檢測(cè)材料對(duì)氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等常見氣體的阻隔性的壓差法透氣性檢測(cè)設(shè)備,檢測(cè)材料對(duì)水蒸氣阻隔性的透濕性檢測(cè)設(shè)備,檢測(cè)材料及容器對(duì)氧氣、二氧化碳阻隔性的等壓法透氣性檢測(cè)設(shè)備,以及檢測(cè)特殊氣味等有機(jī)氣體對(duì)材料透過性的有機(jī)物滲透設(shè)備等。
密封性的檢測(cè)對(duì)象是包裝物,如容器、塑料袋等。密封性試驗(yàn)是檢測(cè)包裝封口處密封效果的有效檢測(cè)手段,當(dāng)然也可以用來(lái)檢測(cè)包裝物其他部位的密封效果、是否存在破損等缺陷。
阻隔性與密封性的檢測(cè)對(duì)象都是氣體,但是檢測(cè)范圍相差很大:密封性用于評(píng)定大量氣體的泄漏,而阻隔性用于檢測(cè)微量氣體的滲透。對(duì)材料進(jìn)行阻隔性檢測(cè)是建立在材料無(wú)缺陷(對(duì)于包裝成品而言就是整體密封性良好)的基礎(chǔ)之上的,否則沒有任何意義。
3. 檢測(cè)包裝物的阻隔性與殘存氣體處理
對(duì)于一個(gè)包裝物而言,包裝內(nèi)的氣體環(huán)境主要取決于以下兩個(gè)方面:包裝物整體的阻隔性以及包裝結(jié)束后殘存在包裝物內(nèi)的氣體含量。
包裝物整體的阻隔性與材料的阻隔性是不能等同的,用高阻隔性材料制造出來(lái)的包裝物阻隔性未必好。包裝袋的熱封部位以及容器的瓶體瓶蓋連接處易出現(xiàn)泄漏,而且試驗(yàn)證明這些位置也是包裝物整體阻隔性的薄弱點(diǎn)。目前對(duì)阻隔性檢測(cè)的認(rèn)識(shí)比較片面,非常重視材料檢測(cè),但對(duì)包裝物整體阻隔性檢測(cè)的重要性認(rèn)識(shí)不足,這在一定程度上也與包裝物的阻隔性檢測(cè)設(shè)備及方法發(fā)展較慢有關(guān)?,F(xiàn)在Labthink蘭光推出的TOY系列透氧儀可以很好地進(jìn)行薄膜以及容器的透氧性檢測(cè),可檢測(cè)包裝袋和容器特定位置的透氧性,檢測(cè)效果非常好。目前對(duì)包裝物整體二氧化碳透過性的檢測(cè)也已實(shí)現(xiàn),蘭光可以提供此項(xiàng)服務(wù)。
除真空包裝外,包裝完成后包裝內(nèi)部都會(huì)有一定量的氣體存在,而這些殘存氣體(尤其是其中的氧氣)會(huì)對(duì)一些非常敏感的產(chǎn)品產(chǎn)生影響,因此對(duì)殘存氣體的處理非常重要。氣調(diào)包裝和真空包裝在除氧要求高的產(chǎn)品包裝中應(yīng)用廣泛,這就大大消除了包裝內(nèi)的殘存氧氣。此外,在包裝材料中添加除氧成分也可大大增加材料對(duì)氧氣的阻隔性,而且還可以吸收包裝內(nèi)殘存的氧氣,使包裝內(nèi)的氧含量更低。通過頂空分析儀可以檢測(cè)包裝物中頂部空間的氣體含量(目前只能檢測(cè)氧氣含量及二氧化碳含量),但檢測(cè)精度不高,只能作為一種輔助檢測(cè)。
4. 需要進(jìn)行的其他檢測(cè)
需要特別注意高分子材料的老化問題。材料老化是因?yàn)榫酆衔锝Y(jié)構(gòu)或組分內(nèi)部具有易引起老化的弱點(diǎn),如具有不飽和雙鍵、支鏈、羰基、末端上的羥基等。聚合物老化之后其物理化學(xué)性能會(huì)出現(xiàn)變化,需要通過老化試驗(yàn)檢測(cè)。未進(jìn)行材料的老化試驗(yàn),而僅憑正常條件下檢測(cè)得到的阻隔性數(shù)據(jù)來(lái)判定產(chǎn)品的保質(zhì)期是不可取的。
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