酒用陶瓷瓶吸水率測(cè)定方法的研究

林子吉，袁 楠，陳柏潤(rùn)，刁 波，何 霜

（1.國(guó)家酒類包裝產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心（四川），四川瀘州646000 ；2.瀘州市市場(chǎng)檢驗(yàn)檢測(cè)中心，四川瀘州 646000；3.四川國(guó)檢檢測(cè)有限責(zé)任公司，四川瀘州 646000）

陶瓷試樣吸附的水的質(zhì)量與干燥試樣的質(zhì)量之比為該試樣的吸水率，以百分?jǐn)?shù)表示。吸水率是衡量陶瓷制品質(zhì)量的重要物理性能指標(biāo)之一，該指標(biāo)是評(píng)價(jià)陶瓷產(chǎn)品的燒成程度、原料組成、原料配比、成型工藝的重要參數(shù)。陶瓷產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等與吸水率有密切關(guān)系[1]。自從陶瓷瓶用于白酒包裝以來，市面上關(guān)于“酒瓶漏酒”現(xiàn)象時(shí)有報(bào)道，因而陶瓷酒瓶吸水率指標(biāo)得到重視?！熬破柯┚啤爆F(xiàn)象在排除了陶瓷瓶個(gè)體存在的細(xì)微裂縫缺陷外，多數(shù)是因陶瓷瓶的吸水率偏大造成。若吸水率偏大，當(dāng)酒存放時(shí)間越長(zhǎng)，損失也會(huì)越多。因此，酒企和酒瓶生產(chǎn)企業(yè)對(duì)吸水率指標(biāo)都極其重視。在QB/T 4254—2011 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定陶瓷酒瓶吸水率小于1.0%，但很多企業(yè)制定了更嚴(yán)格的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，要求吸水率小于0.5%甚至更低。在GB/T 3299—2011 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了陶瓷吸水率的兩種測(cè)定方法：煮沸法、真空法。但這兩種方法在測(cè)試過程中有許多因素影響測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如樣品質(zhì)量、樣品形狀、稱量動(dòng)作、揩布水分飽和度等，并且吸水率越小的樣品其影響越大。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，如何更準(zhǔn)確地測(cè)量陶瓷酒瓶的吸水率顯得尤為重要。

本研究首先討論了陶瓷試樣質(zhì)量、形狀，以及吸水試樣稱重前處理方式等因素對(duì)吸水率測(cè)定數(shù)值準(zhǔn)確性的影響。同時(shí)選取同一批次的陶瓷酒瓶，通過對(duì)酒瓶在破壞與不破壞、磨釉與不磨秞，以及不同模擬液、不同試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行吸水率測(cè)定，以確定陶瓷酒瓶吸水率在生產(chǎn)過程中最準(zhǔn)確的測(cè)定方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

陶瓷瓶：從陶瓷瓶生產(chǎn)廠家采購且未曾使用過的同一批次樣品。在實(shí)驗(yàn)中，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，使用超純水快速?zèng)_洗瓶子表面浮物。

儀器設(shè)備：陶瓷吸水率測(cè)定儀（TXY 型），湘潭湘儀公司；電子天平（CPA225D），德國(guó)賽多利斯公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9123A），上海一恒科技公司；超純水系統(tǒng)（Milli-Q），美國(guó)密理博公司；高低溫濕熱交變?cè)囼?yàn)箱（GDW/JB-150），無錫南亞公司。

試劑：95%乙醇，成都市科隆化學(xué)品有限公司；本實(shí)驗(yàn)未采用成品酒進(jìn)行試驗(yàn)，而是使用與酒主要成分相似的模擬液進(jìn)行試驗(yàn)，模擬液為52%vol 乙醇溶液（體積分?jǐn)?shù)）：現(xiàn)場(chǎng)配制；超純水：自制。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 破壞性試驗(yàn)

取施釉瓶和素坯瓶各20 個(gè)并將瓶底取出，將其中10 個(gè)施釉瓶底的釉層和10 個(gè)素坯瓶底的表層磨去，并將試樣上的磨料和磨耗物沖洗干凈備用。然后將所有試樣置入儀器中，按照GB/T 3299—2011中真空法測(cè)定試樣的吸水率值。

1.2.2 非破壞性試驗(yàn)

取施釉瓶和素坯瓶各10 個(gè)并分為兩組，每組分別選取其中5 個(gè)盛裝超純水，另5 個(gè)盛裝52%vol乙醇溶液進(jìn)行試驗(yàn)。

在采用此方法測(cè)定試樣吸水率值時(shí)，需先將試樣快速清洗除去表層浮物后置入鼓風(fēng)干燥箱中烘干至恒重，再將瓶中注滿液體、密封后置入高低溫濕熱交變?cè)囼?yàn)箱中至規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間后倒出液體，將瓶子倒置，直至靜止30 s 無液體滴出為止，后再對(duì)瓶子進(jìn)行稱重。

在本試驗(yàn)中，為研究液體盛裝時(shí)間對(duì)吸水率的影響，取上釉瓶24 個(gè)并分為兩組，其中12 個(gè)盛裝超純水，另12 個(gè)盛裝52%vol 乙醇溶液，試驗(yàn)時(shí)間分別為1 d、3 d、5 d、10 d、20 d、30 d。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同影響因素對(duì)測(cè)定數(shù)值準(zhǔn)確性的研究

2.1.1 試樣質(zhì)量對(duì)吸水率值的影響

采用與生產(chǎn)酒瓶相同的原料和燒制工藝，將試驗(yàn)樣品制成圓片狀。圓片厚度為4 mm，直徑分別為20 mm、30 mm和40 mm的3組樣品，質(zhì)量分別約為2.7 g、5.9 g 和10.5 g，樣品組編號(hào)分別為1、2、3。每組樣品各10 個(gè)，分別測(cè)試吸水率，所得數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同質(zhì)量樣品的吸水率 (%)

在本文中，通過引入變異系數(shù)（CV 值）來表征測(cè)試數(shù)量的離散性，它是標(biāo)準(zhǔn)差與平均值的比。圖1 所示為不同質(zhì)量樣品吸水率與CV 值關(guān)系圖。從圖1 可看出，對(duì)于吸水率一定的試樣，試樣質(zhì)量越大，吸水率數(shù)值離散性越小，測(cè)量數(shù)值越準(zhǔn)確。而當(dāng)試樣質(zhì)量越小，受到擦拭試樣表面附著水、稱量過程中吸附水分蒸發(fā)等環(huán)節(jié)的影響越大，測(cè)量數(shù)值準(zhǔn)確性變差。

2.1.2 試樣形狀對(duì)吸水率值的影響

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室近年來大量的陶瓷樣品吸水率檢測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樣品質(zhì)量相同時(shí)，若其形狀不同，則表面積就不同，而表面積越大，吸水率則越大。因此，對(duì)于同一組測(cè)試樣品，要保證形狀基本相同，力求總表面積接近，以減小因同組試樣間表面積各異而造成的吸水率測(cè)試數(shù)值的離散程度，從而提高測(cè)試數(shù)值的準(zhǔn)確性。

2.1.3 吸水試樣稱重前處理方式對(duì)吸水率值的影響

在GB/T 3299—2011 中提到“用已吸水飽和的布揩去試樣表面的附著水”，但確定揩布是否已達(dá)到飽和狀態(tài)不好掌握。通過大量實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來看，選用純棉毛巾效果最為理想，因?yàn)榧兠蘅椘肺院茫谄渲械臏粜院?，飽和度相?duì)易于掌握。為便于操作，建議選用200 mm×200 mm 方巾為宜。同時(shí)，為降低在稱量過程中因水分蒸發(fā)帶來的影響，需要做到快速稱量，迅速讀數(shù)，以提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2 不同測(cè)試條件下的對(duì)比試驗(yàn)研究

2.2.1 釉層對(duì)吸水率值的影響

本試驗(yàn)通過磨秞與不磨秞的對(duì)比試驗(yàn)來考察釉層對(duì)吸水率值的影響程度，其試驗(yàn)結(jié)果見表2。為探究能否省去繁瑣的磨秞制樣工序，以及減少磨秞對(duì)吸水率值的影響，直接采用經(jīng)成瓷溫度煅燒的同一批次素坯瓶進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見表3。可見，對(duì)于同一批次生產(chǎn)出的施釉瓶和素坯瓶，其經(jīng)打磨處理后測(cè)試出的吸水率數(shù)值僅相差0.008%，說明用該方法測(cè)定吸水率只與成瓷工藝有關(guān)，與酒瓶是否施釉關(guān)系不大。同時(shí)也可以看出，雖然素坯瓶在成瓷過程中其表面會(huì)形成致密?；瘜樱瑥亩刮式档?，但相對(duì)于人為增加一層釉層，其吸水率降低效果仍不夠理想。因此，在陶瓷酒瓶生產(chǎn)過程中，對(duì)其內(nèi)、外部采用施釉工序，一方面是為了酒瓶美觀，另一方面也是為了降低酒瓶“漏酒”風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.2 試劑對(duì)吸水率值的影響

本試驗(yàn)分別選取超純水、52%vol 乙醇溶液作為模擬液，試驗(yàn)時(shí)間為10 d，研究其對(duì)施釉瓶和素坯瓶吸水率值的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表4。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)分別以超純水和52%vol 乙醇溶液為模擬試驗(yàn)液時(shí)，由于二者表面張力的差異，最終表現(xiàn)為盛裝52%vol乙醇溶液的樣品比盛裝超純水的樣品測(cè)得的吸水率值大。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，為更真實(shí)地掌握酒瓶的吸水率值情況，建議選用與酒瓶實(shí)際盛裝酒度數(shù)最接近的乙醇溶液作為模擬液進(jìn)行測(cè)試。

2.2.3 時(shí)間對(duì)吸水率值的影響

表2 施釉瓶磨秞、不磨秞吸水率測(cè)試結(jié)果

表3 素坯瓶打磨、不打磨吸水率測(cè)試結(jié)果

表4 不同浸泡試劑吸水率測(cè)試結(jié)果

本試驗(yàn)在盛裝試劑相同的條件下，設(shè)定盛裝時(shí)間為1 d、3 d、5 d、10 d、20 d、30 d，以研究時(shí)間對(duì)吸水率影響的變化趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。從圖2 可以看出，陶瓷酒瓶的吸水率值隨盛裝時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大并最終趨于穩(wěn)定。在5 d 以后，吸水率值變化已很小，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，以5 d為測(cè)試時(shí)間考慮。

3 結(jié)論

陶瓷酒瓶用于包裝酒后，多數(shù)情況下會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存放。為防止發(fā)生“漏酒”現(xiàn)象，酒類生產(chǎn)企業(yè)除了加大對(duì)驗(yàn)收貨的管控，也將吸水率納入重要監(jiān)控指標(biāo)。然而越來越多的酒企及酒瓶生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)為，現(xiàn)有測(cè)試吸水率的方法標(biāo)準(zhǔn)更適用于考量酒瓶的燒制工藝情況。實(shí)際上多數(shù)陶瓷酒瓶在生產(chǎn)過程中都有施釉工藝程序，施釉工藝除為了起美化作用，更重要的是為了降低“漏酒”風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)若依照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，需將釉層磨掉，這與酒瓶實(shí)際使用環(huán)境完全不符，不能真實(shí)反映酒瓶實(shí)際情況。因此，通過本文研究，建議在實(shí)際生產(chǎn)過程中，直接選用合格成品、不破壞、不磨釉，盛裝與實(shí)際包裝酒度接近的乙醇溶液進(jìn)行測(cè)試。該測(cè)試方法可以幫助酒瓶生產(chǎn)企業(yè)同時(shí)掌握燒制工藝和施釉工藝情況，對(duì)于企業(yè)控制生產(chǎn)工藝具有更重要的參考價(jià)值。