摘要：咖啡作為深受歡迎的休閑辦公飲品，需要采用鋁箔復(fù)合包裝袋等高阻隔包材進(jìn)行包裝儲(chǔ)存，并且常以充氮包裝或氣調(diào)包裝為主，以保證內(nèi)部無氧或低氧環(huán)境，避免咖啡被氧化變質(zhì)。但包裝材料對(duì)上述包裝形式所充入的氮?dú)饣蚨趸嫉葰怏w的阻隔性如何，則需要專業(yè)的檢測(cè)儀器及相關(guān)檢測(cè)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而確保內(nèi)部氣體不易散失。本文通過檢測(cè)咖啡用鋁箔復(fù)合膜的氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率，為相關(guān)行業(yè)客戶提供相關(guān)檢測(cè)的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：咖啡、鋁箔復(fù)合膜、充氮包裝、氣調(diào)包裝、氮?dú)庾韪粜浴⒍趸甲韪粜?、氮?dú)馔高^率、二氧化碳透過率、無氧或低氧環(huán)境、壓差法氣體滲透儀

測(cè)試意義：

咖啡鋁箔包裝是采用塑料與鋁箔復(fù)合膜作為包裝袋，具有對(duì)O2、H2O高阻隔性以及良好的遮光性。鋁箔作為復(fù)合膜中間的阻隔層，對(duì)O2、CO2、N2、空氣、H2O都有較高的阻隔性能，因此含有鋁箔的復(fù)合膜作為咖啡包裝袋時(shí)，在23℃、0%RH的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的氧氣透過率（即阻氧性）可達(dá)到0.05 cm3/(m2?24h?0.1MPa)，在38℃、90%RH環(huán)境下的水蒸氣透過率（即阻濕性）可達(dá)到0.01 g/(m2?24h)。但為了延長咖啡保質(zhì)期并保證咖啡的感官質(zhì)量，鋁箔復(fù)合膜袋裝咖啡常采用充氮包裝或氣調(diào)包裝，以滿足咖啡的無氧或低氧存儲(chǔ)環(huán)境。

咖啡充氮包裝或氣調(diào)包裝是將咖啡裝入包裝袋，抽出包裝袋內(nèi)的空氣達(dá)到預(yù)定的真空度后，再充入純N2或者一定比例的N2、CO2等氣體，然后完成封口工序。充氮包裝使得咖啡*處于惰性氣體N2的保護(hù)中，則杜絕了氧環(huán)境對(duì)咖啡造成的氧化變質(zhì)反應(yīng)；而氣調(diào)包裝中采用的CO2則是為了使咖啡處在酸性環(huán)境中，抑制咖啡中大多數(shù)需氧菌的生長，其效果是N2的30倍，而且包裝內(nèi)咖啡的水分會(huì)與CO2反應(yīng)形成液態(tài)碳酸，使得包裝內(nèi)氣體變少，形成微負(fù)壓，防止?jié)q袋或漲罐的現(xiàn)象發(fā)生。但是，如果充氮包裝或氣調(diào)包裝對(duì)N2或CO2的阻隔性較差，即氮?dú)馔高^率或二氧化碳透過率較高，則會(huì)導(dǎo)致咖啡內(nèi)部氣體成分透出量較大，咖啡易細(xì)菌繁殖導(dǎo)致氧化變質(zhì)等質(zhì)量問題。本文選擇某品牌氣調(diào)形式的鋁箔復(fù)合膜包裝袋，在23℃、0%RH標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)試其氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率，從而驗(yàn)證包裝袋對(duì)內(nèi)部N2或CO2的阻隔性如何，亦為乳制品生產(chǎn)企業(yè)把控包材質(zhì)量提供技術(shù)指導(dǎo)。

檢測(cè)方法：

目前，軟塑包裝的N2或CO2的阻隔性測(cè)試僅有壓差法這一種原理方法，相應(yīng)的壓差法測(cè)試儀是將試樣置于高、低壓腔之間，對(duì)低壓腔抽真空，向高壓腔充入一定壓力的N2（或CO2），通過測(cè)試低壓腔內(nèi)壓力的變化，得到試樣的氮?dú)猓ɑ蚨趸迹┩高^率，此方法測(cè)試量程較寬，適合高阻隔材料低氮?dú)猓ɑ蚨趸迹┩高^率的檢測(cè)。

目前，國內(nèi)壓差法測(cè)試氣體透過率（23℃標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境）試驗(yàn)遵循GB 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法壓差法》此項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發(fā)的VAC-VBS壓差法氣體滲透儀參考上述標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)高阻隔鋁箔復(fù)合膜包裝袋分別進(jìn)行氮?dú)馔高^率及二氧化碳透過率試驗(yàn)。

圖1  鋁箔復(fù)合膜咖啡包裝（氣調(diào)包裝）

1、試驗(yàn)儀器

VAC-VBS壓差法氣體滲透儀（Labthink蘭光），三腔均值設(shè)計(jì)，單次試驗(yàn)可測(cè)試三個(gè)試樣的平均值，15℃ ~ 55℃的可控溫度范圍，測(cè)試范圍0.1 ~ 100,000 cm3/m2•24h•0.1MPa，測(cè)試腔真空度可滿足< 20 Pa的高水平要求。該儀器滿足ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB 00082003多種國家和標(biāo)準(zhǔn)，可滿足不同溫度環(huán)境下各種塑料薄膜、片材、金屬箔片及各種高阻隔材料等材料的不同氣體滲透性測(cè)試，可測(cè)試氣體為O2、N2、CO2、He等無機(jī)氣體或惰性氣體。

圖2  VAC-VBS壓差法氣體滲透儀

2. 試樣的制備

將鋁箔復(fù)合膜包裝袋樣品置于23℃的環(huán)境中，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時(shí)。取出樣品后，從樣品上裁取直徑為97 mm的試樣6個(gè)，分別用于氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率的測(cè)試，每種氣體測(cè)試需使用3個(gè)試樣。

3. 試驗(yàn)條件

地點(diǎn)：濟(jì)南蘭光包裝安全檢測(cè)中心

試驗(yàn)溫度與濕度：23℃，0%RH

試驗(yàn)氣體：純干氮?dú)?、純干二氧化碳?xì)怏w

試驗(yàn)方法：壓差法

4. 試驗(yàn)步驟

4.1 試驗(yàn)原理

VAC-VBS采用壓差法測(cè)試原理，將預(yù)先處理好的試樣放置在上下測(cè)試腔之間，夾緊。打開測(cè)試下腔閥，對(duì)低壓腔（下腔）進(jìn)行真空處理，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空；當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度后，關(guān)閉測(cè)試下腔，向高壓腔（上腔）充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，使試樣兩側(cè)形成一個(gè)恒定的壓差（可調(diào)）；氣體在壓差梯度的作用下，由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，通過對(duì)低壓側(cè)壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)處理，得出試樣的氣體透過率。

4.2 試樣裝夾

在試驗(yàn)腔外表面涂抹一層真空油脂，避免油脂涂在腔體空穴中間圓盤上；在試驗(yàn)腔中的圓盤上放置濾紙后，將裁取的3個(gè)已狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢的試樣分別裝夾于VAC-VBS壓差法氣體滲透儀的3個(gè)試驗(yàn)腔上，試樣應(yīng)保持平整，不得有皺褶，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸，再用試驗(yàn)腔夾緊結(jié)構(gòu)夾緊試樣。

a. 涂抹完真空油脂后，放置試樣

b. 夾緊試樣

圖3 試驗(yàn)裝夾過程

4.3 檢測(cè)過程

VAC-VBS為自動(dòng)化試驗(yàn)儀器，測(cè)試過程便捷易操作：

? 將氮?dú)鈿庠唇尤朐O(shè)備端口。

? 設(shè)置參數(shù)，將試驗(yàn)溫度調(diào)整至23℃，將相對(duì)濕度調(diào)整為0%RH。

? 打開設(shè)備軟件，設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，啟動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)包括控制參數(shù)（試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、上腔吹洗時(shí)間、上腔壓力、試驗(yàn)時(shí)間、脫氣時(shí)間等）和試樣參數(shù)（編號(hào)、類型、面積、厚度等）。

? 試驗(yàn)結(jié)束、數(shù)據(jù)處理。

? 關(guān)閉氣源和電源。

? 將氣源換成二氧化碳?xì)怏w后，按照上述方法，測(cè)試樣品的二氧化碳透過率。

咖啡鋁箔復(fù)合膜包裝袋樣品在23℃，0%RH測(cè)試條件下的氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率分別為0.0814 cm3/m2•24h•0.1MPa、0.9203 cm3/m2•24h•0.1MPa，每項(xiàng)試驗(yàn)的3個(gè)試樣的測(cè)試結(jié)果相對(duì)偏差均小于10%。

總結(jié)：

VAC-VBS壓差法氣體滲透儀在檢測(cè)類似咖啡用鋁箔復(fù)合膜的氮?dú)馔高^率及二氧化碳透過率時(shí)，可獲得的試驗(yàn)結(jié)果，有助于乳制品生產(chǎn)企業(yè)監(jiān)控包裝材料對(duì)關(guān)鍵性氣體的阻隔性能，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。本文中提及的檢測(cè)儀器及檢測(cè)方法同樣適用于其他材質(zhì)的軟塑包裝材料進(jìn)行O2、CO2、N2、空氣等氣體阻隔性測(cè)試。Labthink蘭光一直致力于為客戶提供專業(yè)的檢測(cè)服務(wù)與設(shè)備，多年來為客戶提供了上萬次的各種氣體阻隔性的檢測(cè)服務(wù)，為客戶提供可靠的數(shù)據(jù)參考與。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。