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湿度升高并不影响材料的透气性,而且会发生异

2019-11-24 06:46

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众所周知,氧气对于食品的品质有着很大的影响,还有一些食品包装对CO2的透过量也有严格的要求,因此控制食品包装材料的透气性以及包装物内部的有机气体含量也就成了食品包装的主要任务之一。

一、气体透过对食品内容物质量的影响

1、使食品中的油脂发生氧化,这种氧化即使是在低温条件下也能进行。
油脂氧化产生的过氧化物,不但使食品失去食用价值,而且会发生异臭,产生有毒物质。

2、食品中的大部分细菌由于氧的存在而繁殖生长,造成食品的腐败变质。

3、生鲜果蔬在贮运流通过程中如不采取必要保护措施,果蔬会因呼吸作用而吸收氧气放出CO2和水,并消耗一部分营养,使得蔬菜、水果出现过熟、发软、风味变化等情况。

4、在常温下,氧化褐变的反应速度比加热褐变快得多。
对于风味食品,如浓缩肉汤及易氧化褐变变色的食品,即使有少量的残留氧,也能引起褐变,使食品的风味丧失或变质。

5、碳酸饮料、啤酒、咖啡、果汁等产品除对氧气敏感外,CO2也对其品质有很大影响。

二、透气性测试主要方法介绍

为了防止上述情况的出现,对食品包装进行透气性测试,以确保包装材料气体阻隔性能是十分必要的。
从测试原理上分,透气性测试方法可分为压差法和电量分析传感器法两类。

用待测薄膜将测试腔隔成两个独立的空间,向其中一侧充入测试气体,在试样两侧形成一定的压差,高压室的气体透过薄膜渗透到低压室,通过测量低压室的压力或体积变化就可以得出气体的渗透率。

2、电量分析传感器法测试原理

用待测薄膜将测试腔隔成两个独立的气流系统,一侧为流动的待测气体(可采用纯氧气或含氧气的混合气体,可设定气体的相对湿度),另一侧为流动的氮气。
试样两侧的压差相等但氧分压不同,在浓度差的作用下,通过薄膜的氧气在氮气流的载运下送至电量分析传感器中,从而计算出材料的氧气透过率。

压差法和等压法的测试原理不同,测试条件不同,试验结果的单位也不相同(压差法的单位是cm3/m2•24h•0.1MPa,而等压法的单位是cm3/m2•d),所以由这两种测试方法得到的未经校正的原始数据,从理论上说不具备可比性。
但通过使用标准膜标定等压法设备并将校正因子用于正式试验后,压差法和等压法的试验结果就可以比较了。

由于膜技术理论的支持,压差法在透气性测试中一直作为基础方法使用,科研检测机构多采用这种方法。
它的突出优点是对于测试气体没有选择性,对不同的测试气体的通用性非常好。
随着真空规检测技术的进步、以及真空技术在设备设计上的应用,大大提高了设备的检测精度以及测试数据的重复性。

传感器法是随着氧探测器技术的不断成熟而出现的,由于使用的传感器属消耗型元件,所以,设备标定所得的校正因子并不是长期有效的,需要根据要求进行周期性设备标定,而且当传感器的损耗达到一定程度时必须更换。

实现测试环境的温湿度控制是检测包装材料在实际应用环境中透气性能的条件之一,可为避免由于环境变化而导致的设计失误提供检测手段。目前,通过干湿气混合法、双压法可以实现对等压法中测试气体的湿度控制。由Labthink兰光新开发的SHG-01 湿度发生装置则首次实现了对于压差法测试气体的湿度控制。

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随着对包装材料的透气性能与包装内容物保存质量之间的关联性研究的逐步深入,透气性检测和设备成为科学、合理地选用包装材料的重要手段和工具。由于测试环境温湿度的变化会引起材料透气性能的变化,因此在不同温湿度条件下所获得的透气性试验数据不具有可比性。为了解决这一问题,设备就必须对测试环境的温湿度进行严格控制,这也促成了实现温湿度控制成为透气性检测设备的发展方向之一。由于温度对于材料透气性能的影响非常明显,因此已经受到广泛的关注,对于透气性检测设备的温度控制也已经发展得非常成熟。但是,对于湿度的控制尚有待提高。因为湿度的控制存在着技术难点,特别是对压差法测试气体湿度的控制。其难点在于湿度不但受温度等因素的影响,而且其控制不能依靠其他介质进行传导,而只能对测试气体进行直接控制。

本文大致介绍了气调包装的包装原理以及应用领域,详细介绍了不同气体对同种材料透过性不同的原因,并结合气调包装领域的透气性测试特点对包装材料的选择以及检测给出了一点建议。

湿度对材料透气性的影响

气调包装也称置换气体包装,国际上称为MAP包装(即ModifiedAtmospherePackaging),是在真空包装以及充氮包装的基础上发展改进所得到的一种保鲜包装,主要用于食品保鲜。

软包装材料主要是由各种各样的高分子聚合物制成的。有些高分子聚合物中含有羟基-OH、酰胺基-CNH-等,这些聚合物对水敏感。若环境湿度升高,环境中的水分会向高分子聚合物中扩散,这相当于加入了一定量的增塑剂,不仅会使材料中的自由体积增加,而且也使高分子的一些运动单元的重排运动易于进行,提供了更多的使气体分子扩散的瞬时缝隙,从而使气体的渗透系数增大。然而,对于另外的一些高分子聚合物,如含有酯基-C-O-、氰基-C=N的高分子聚合物,湿度升高并不影响材料的透气性。可见,湿度的变化只会对一部分材料的透气性带来影响,而影响大小则与材料的极性及亲水性有关。

气调包装的包装原理是采用气调保鲜气体,对包装盒或包装袋的空气进行置换,改变盒内食品的外部环境,抑制细菌的生长繁衍,减缓新鲜果蔬新陈代谢的速度,从而延长食品的保鲜期或货架期。
以果蔬保鲜为例:新鲜果蔬在采摘后仍然进行呼吸作用,消耗氧气产生二氧化碳,逐渐增加环境中的二氧化碳含量并降低氧气的浓度,采用高透性的塑料薄膜可与大气进行气体交换,补充所消耗的氧气并排出二氧化碳。
当气体对薄膜渗透的速度与果蔬呼吸速度相等时,包装袋内的气体达到某一平衡浓度,可以使果蔬维持微弱的呼吸速度而不产生厌氧呼吸,从而延缓果蔬的成熟而得到保鲜。
采用气调包装能够实现在不采用防腐剂、添加剂的前提下确保食品的口感、营养成份和保鲜期。

图1 等压法测试原理图点击此处查看全部新闻图片

2、不同气体对材料的渗透性

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