孫明達，張希棟，高 雪

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150040)

在食品真空包裝中，包裝袋的密封性是指密封后的包裝袋具有的在規(guī)定的食品存放期內(nèi)能夠防止外部物質(zhì)進入包裝袋內(nèi)或內(nèi)裝物逸出包裝袋的特性。影響包裝袋密封特性的主要因素為包裝袋材料本身的阻隔性能和在食品真空包裝過程可能產(chǎn)生熱封合的漏封、燒蝕而在封口處形成內(nèi)外連通的孔洞或薄弱點，即包裝袋封口處的密封性[1-2]。對于包裝袋材料本身的阻隔性能，主要在包裝袋設(shè)計和生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要考慮使用材料的性能以獲得足夠的阻隔性能。在已經(jīng)選擇合適的包裝袋的前提下，研究包裝袋的密封性主要是指分析包裝袋封口密封性，以保證真空包裝食品質(zhì)量[3]。因此本文主要通過設(shè)計真空包裝袋封口熱封合密封性測試實驗，研究包裝袋熱封合工藝參數(shù)如封合電壓、封合時間將對真空包裝袋封口密封性能的影響。

1 密封性評價指標(biāo)

檢測真空包裝袋封口密封性主要按照GB/T15171-94軟包裝件密封性能試驗方法進行，目前在試驗室檢測軟包裝的密封性主要是將軟包裝件試樣放在密閉的真空罐中，通過對密封性能測試儀真空室抽真空，使浸在水中的試樣產(chǎn)生內(nèi)外壓差，觀測試樣內(nèi)氣體外逸或水向內(nèi)滲入情況，以判定試樣的密封性能[4]。該試驗檢測方法只能定性地分析軟包裝密封性能，不能定量評價外部試驗條件即包裝工藝參數(shù)如封合電壓、封合時間將對真空包裝袋封口密封性能的影響。因此，提出一種能夠定量分析包裝袋封口密封性能的密封性評價指標(biāo)，規(guī)定如下：

在一定的密封性測試試驗真空度條件和測試時間內(nèi)，包裝袋封口出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象的密封性能評價指標(biāo)μ為：

(1)

公式(1)中，t1為試驗設(shè)置的包裝袋封口最長熱封合時間，s；t2為每次試驗設(shè)定的包裝袋封口熱封合時間，s。其中，μ=t2/t1表示在規(guī)定的密封性測試真空度及保持時間內(nèi)包裝袋封口處出現(xiàn)氣泡的情況；μ= 1表示在規(guī)定的密封性測試真空保持時間結(jié)束時包裝袋封口處未出現(xiàn)氣泡的情況。

2 實驗方案

2.1 實驗操作流程

包裝袋封口密封性測試實驗過程主要包括包裝袋封口操作、包裝袋封口密封性檢測兩部分，具體實驗操作流程如圖1所示。包裝袋封口操作使用實驗室現(xiàn)有的聚乙烯包裝袋，應(yīng)用實驗室現(xiàn)有的多功能平板式真空包裝機，通過對包裝袋開口處施加預(yù)壓力并加熱，使包裝袋開口處的材料熱熔并保持一定時間后再自然冷卻，完成封口過程；其中，包裝袋封口操作的主要步驟是設(shè)定熱封合電壓和熱封合時間參數(shù)。包裝袋封口密封性能測試實驗主要使用實驗室現(xiàn)有的軟包裝密封試驗儀，通過對軟包裝密封試驗儀的真空室抽真空，使浸在水中的試樣產(chǎn)生內(nèi)外壓差，觀測試樣內(nèi)氣體外溢或試樣破壞情況，以此來判定試樣的密封性；實驗的關(guān)鍵步驟是設(shè)置真空度和真空度保持時間。

2.2 實驗參數(shù)的設(shè)定

(1)包裝袋封口熱封合參數(shù)設(shè)定。真空包裝機能夠提供24V、30V、36V 3種熱封合電壓，可在0～50 s范圍內(nèi)選擇加熱保持時間。進行包裝袋封口操作時，分別選擇3種熱封合電壓值，每種熱封合電壓值分別選擇選擇不同的熱封合保持時間，分別進行包裝袋封口操作。具體包裝袋封口熱封合參數(shù)設(shè)定見表1。

(2)包裝袋封口密封性試驗參數(shù)設(shè)定。包裝袋封口密封性試驗要在軟包裝密封性試驗儀的0～-90 kPa試驗真空壓力值范圍設(shè)定測試試驗真空壓力值，儀器能夠設(shè)定真空度保持時間范圍是0.1～60 min。由于前述密封性能評價指標(biāo)主要通過觀察并記錄出現(xiàn)第一個氣泡的時間得到，因而在密封性檢測試驗中規(guī)定真空度保持時間為60 min，若在保持時間內(nèi)包裝袋封口部分出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象即可停止本次試驗，再進行下一次實驗。

圖1 包裝袋封口密封性能測試試驗流程

表1 包裝袋封口熱封合參數(shù)設(shè)定

3 實驗數(shù)據(jù)與分析

在設(shè)定的包裝袋封口熱封合參數(shù)和包裝袋封口密封性試驗參數(shù)條件下，測出包裝袋封口密封系數(shù)μ，見表2～表4。

表2 熱封合電壓24V 熱封合時間5～50s包裝袋封口密封系數(shù)測試結(jié)果

表4 熱封合電壓36V 熱封合時間5～50s包裝袋封口密封系數(shù)測試結(jié)果

根據(jù)表2～表4給出的測試結(jié)果，在指定熱封合電壓條件下繪制密封性測試試驗真空度、熱封合時間和密封系數(shù)的三維曲面圖，如圖2～圖4所示。

分析在設(shè)定的熱封合電壓條件下熱封合時間對包裝袋封口密封系數(shù)的變化特點如下：

(1)熱封合電壓為24V。

①熱封合時間為5 s，由于包裝袋封口未能進行有效地?zé)岱夂?，在密封性測試真空壓力-40～-90 kPa內(nèi)密封系數(shù)μ=0。

②熱封合時間為10～50 s，密封性測試真空壓力為-40～-70 kPa，密封系數(shù)μ=1；密封性測試真空壓力為-75～-90 kPa，密封系數(shù)μ隨著熱封合時間的增加而變大，當(dāng)熱封合時間在25～50 s密封系數(shù)μ=1。

圖2 熱封合電壓24V包裝袋封口密封系數(shù)測試結(jié)果

(2)熱封合電壓為30 V。

①熱封合時間為5 s，由于包裝袋封口未能進行有效地?zé)岱夂希诿芊庑詼y試真空壓力-40～-90 KPa內(nèi)密封系數(shù)μ=0。

②熱封合時間為10～15 s，密封性測試真空壓力為-40～-90 KPa，密封系數(shù)μ=1；密封性測試真空壓力為-80～-90 KPa，密封系數(shù)μ隨著熱封合時間的增加而變大，當(dāng)熱封合時間在20～50 s密封系數(shù)μ=1。

(3)熱封合電壓為36 V。

①熱封合時間為5 s，密封性測試真空壓力為-40～-75 KPa，密封系數(shù)μ=1。

②熱封合時間為10～25 s，密封性測試真空壓力為-40～-90 KPa，密封系數(shù)μ=1。

③熱封合時間為30～50 s，由于包裝袋封口已燒蝕，密封系數(shù)μ=0。

圖3 熱封合電壓30V包裝袋封口密封系數(shù)測試結(jié)果

圖4 熱封合電壓36V包裝袋封口密封系數(shù)測試結(jié)果

綜合上述分析，分別在熱封合電壓為24 V，熱封合時間為25～50 s；熱封合電壓為30 V，熱封合時間為20～50 s；熱封合電壓為36 V，熱封合時間為10～25 s 3種包裝袋封口熱封合參數(shù)條件下，試驗測得的包裝袋封口密封性指標(biāo)μ=1。

4 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，提出的包裝袋封口密封性能測試試驗方法通過分析密封性能評價指標(biāo)，能夠定量評價包裝袋封口的密封性能。

【參 考 文 獻】

[1]周 駿，潘曉銘.枕式包裝機熱封器與封口效果分析[J].中國包裝，2004(4)：89-90.

[2]屈 玲.溫度與速度在對醫(yī)用紙塑包裝袋封口的影響[J].中國民族民間醫(yī)藥，2012(13)：69-70.

[3]方海峰，焦 濤.DXDK-40型自動包裝機成型器及熱壓封頭改進設(shè)計[J].森林工程，2012，28(6)：54-56.

[4]黃瓊玲，高 蒿.密封軟包裝袋的試驗方法(JISZ 0238 1981)[J].包裝與食品機械，1985(1)：55-66.