比較食品包裝紙透氣性的簡易方法

王 亮，馮志宏，王春生

（山西省農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，太原030031）

食品包裝內(nèi)放置脫氧劑、干燥劑或保鮮劑是為去除包裝內(nèi)的氧氣、水汽或果蔬釋放的乙烯等不利于貯藏保鮮的氣體物質(zhì)及防治病菌。這些作用需通過脫氧劑、干燥劑和保鮮劑包裝袋內(nèi)有效成分的透出，或袋外的氣體透入，發(fā)生物理吸附結(jié)合或化學(xué)反應(yīng)等來實(shí)現(xiàn)。這就要求包裝袋不僅要防止袋內(nèi)物質(zhì)的外漏，還應(yīng)具有一定的通透性。其中透氣性作為包裝紙的一個(gè)重要物理參數(shù)，決定著不同包裝紙的用途及使用方法。筆者介紹一種能快速測定食品包裝紙透氣性的簡易裝置，并利用該簡易裝置與O2/CO2測定儀結(jié)合使用，對(duì)若干種類包裝紙進(jìn)行比較試驗(yàn)研究，以提供一種簡便易行的測試方法。

1 材料和方法

1.1 試材

試驗(yàn)選用的原紙、淋膜紙、淋膜無紡布、干燥劑包裝紙、多重復(fù)合無紡布和杜邦紙1056D 6種紙樣，均由濟(jì)南中產(chǎn)紙品有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 方 法 該方法的主要原理是利用氣體具有由高濃度向低濃度自由擴(kuò)散的性質(zhì)，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)氣體分子從包裝紙一側(cè)透過包裝紙另一側(cè)的快慢速度，來評(píng)估上述6種食品包裝紙樣的透氣性。該試驗(yàn)在常溫常壓條件下進(jìn)行，將已配制好的混合氣體（90%氮?dú)夂?0%二氧化碳)通入測試瓶內(nèi)，直至測試瓶內(nèi)氧氣濃度為0%，二氧化碳濃度10%。在測試瓶體積、紙樣有效面積（瓶口面積）不變，并且保證瓶體和瓶口與紙樣結(jié)合處氣密性的情況下，瓶內(nèi)氣體濃度變化的快慢可直接反應(yīng)出測試紙樣透氣性的高低，即測試瓶中氧氣濃度上升和二氧化碳濃度下降越快，紙樣的透氣性也越高；測試瓶中氧氣濃度上升和二氧化碳濃度下降越慢，供試紙樣的透氣性也越低。這樣就可簡單快速地區(qū)分出上述6種食品包裝紙透氣性的差異。

1.2.2 自制簡易裝置使用方法 試驗(yàn)使用的測試瓶為自制簡易裝置，由瓶體、瓶口紙樣密封圈、進(jìn)氣口、出氣口以及安裝在進(jìn)、出氣口上的閥門等部件組成（如圖1）。測試時(shí)將包裝紙置于瓶口，并用紙樣密封圈夾緊，再將90%的氮?dú)夂?0%的二氧化碳混合氣體從進(jìn)氣口以一定流量不斷通入測試瓶內(nèi)，置換瓶內(nèi)的空氣，尾氣從出氣口排出。當(dāng)氧氣/二氧化碳測定儀（PBI Dansensor Check Point O2/CO2）測得出氣口尾氣的氧氣濃度為0%、二氧化碳濃度為10%時(shí)，停止供氣并開始計(jì)時(shí)，同時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣口和出氣口。之后每隔20 min（可根據(jù)所測紙樣透氣性的大小調(diào)整測定時(shí)間）對(duì)瓶內(nèi)氧氣和二氧化碳濃度測定一次，并記錄。可通過確定的測試瓶體積、紙樣有效面積（瓶口面積）以及測定時(shí)間，用下列公式將所測氧氣濃度換算成紙樣透氣率參數(shù)。換算方法如下：

T：透氣率（g·m-2·h-1）；V：測試瓶體積（m3）；Q：氣體分子量（g·mol-1）；S：測試瓶口面積(m2)；t:測試時(shí)間（h）。

測定瓶內(nèi)氧氣和二氧化碳濃度的具體方法：將氧氣/二氧化碳測定儀的取氣針直接插入出氣口閥門與瓶體連接處的乳膠管內(nèi)，對(duì)測試瓶內(nèi)氣體進(jìn)行測定。

圖1 自制簡易包裝紙透氣率測試瓶

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紙樣對(duì)測試瓶中氧氣濃度變化的影響

從圖2可以看出，用原紙與脫氧劑包裝紙密封的測試瓶中的氧氣濃度上升最快，在40 min時(shí)，測試瓶內(nèi)的氧氣濃度基本與空氣中的氧氣濃度一致，說明這兩種紙的透氣性較高；干燥劑包裝紙和杜邦紙1056D密封的測試瓶中氧氣濃度上升速度始終中等；淋膜無紡布和淋膜紙密封的測試瓶中氧氣濃度上升趨勢最為平緩。測試瓶內(nèi)氧氣濃度上升速度順序?yàn)椋涸垼久撗鮿┌b紙＞干燥劑包裝紙＞杜邦紙1056D＞淋膜無紡布＞淋膜紙。這是由于6種供試紙樣透氣性差異引起氧氣進(jìn)入測試瓶內(nèi)的速度不同所致。可見，測試瓶中氧氣濃度上升的速度可直接反映出供試紙樣透氣性的大小，即紙樣透氣性大,則測試瓶外的氧氣就容易進(jìn)入瓶內(nèi)，使測試瓶內(nèi)的氧氣濃度迅速上升，反之亦然。

圖2 不同包裝紙密封測試瓶中氧氣濃度的變化趨勢

3.2 不同紙樣對(duì)測試瓶中二氧化碳濃度變化的影響

從圖3中可以看出，因密封測試瓶的包裝紙不同而使測試瓶中二氧化碳濃度下降的速度也不同。在測試過程中，淋膜紙和淋膜無紡布密封的測試瓶中二氧化碳濃度下降最慢；干燥劑包裝紙、杜邦紙1056D密封的測試瓶中二氧化碳濃度下降速度居中；脫氧劑包裝紙和原紙密封的測試瓶中二氧化碳濃度下降最快。試驗(yàn)結(jié)果表明，6種供試紙樣密封的測試瓶中二氧化碳濃度下降速度排序?yàn)椋涸垼久撗鮿┌b紙＞干燥劑包裝紙＞杜邦紙1056D＞淋膜無紡布＞淋膜紙。

圖3 不同包裝紙密封測試瓶中二氧化碳濃度變化趨勢

從圖2、3可以看出，雖然測試瓶中二氧化碳?xì)怏w濃度變化為下降趨勢，與氧氣濃度上升的趨勢有所不同，但對(duì)6種供試紙樣的透氣性測試結(jié)果進(jìn)行比較可以看出，同種紙樣的測試瓶中氣體濃度變化趨勢是一致的，透氣性大小排序也完全相同，說明這兩種氣體用于測試包裝紙透氣性的方法是可相互印證的。

3 結(jié)論與討論

由于該簡易裝置測試瓶的體積和所測試包裝紙樣品的有效面積（瓶口面積）以及測試時(shí)瓶內(nèi)氧氣、二氧化碳濃度是完全一致的，所以在保證測試瓶氣密性的條件下，瓶內(nèi)氣體濃度變化的速度完全取決于所測試紙樣透氣性的大小。

該簡易裝置的精確度雖然無法與測定紙樣透氣性的專用儀器設(shè)備相比，但在生產(chǎn)實(shí)踐中比較不同包裝紙的透氣性時(shí)，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、操作方便和試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)率高等特點(diǎn)，是在測試精度要求不高時(shí)的一種簡便、實(shí)用的測試方法。

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