八寶粥碗阻氧性能測試標准及過程介紹

摘要：本文結合八寶粥碗阻氧性能檢測原理和過程詳細論述了ASTM F 1307標准關於容器氧氣透過率測試方法的規定，以期幫助相關人士進一步了解容器氧氣透過率測試的過程和要求。

關鍵詞：八寶粥碗、氧氣透過率、ASTM F 1307

作者： 濟南蘭光機電技術有限公司

　　八寶粥是中國傳統美食，因其色澤鮮艷、質軟香甜而成為人們日常養生健美之食品。為適應現代快節奏的生活方式，獨立包裝型八寶粥走俏市場。由於八寶粥營養豐富，水分充足，其環境是微生物繁殖的理想場所。在運輸和貯存過程中，氧氣的滲透會加速八寶粥腐敗、霉變和發酵變化，從而使食品變質，無法食用。為此，企業除了采取一定的保鮮技術和高溫滅菌措施，還要選擇具有較高阻氧性能的包裝材料，以達到消滅微生物、破壞其生長環境、延長貨架期的目的。

　　八寶粥常見兩種包裝形式：罐狀和碗狀。罐狀一般由馬口鐵等材料制成，阻隔性和密封性能優異，但材料成本較高；碗狀包裝采用了成本較低的塑料基質，由於塑料的種類和加工方式不同會導致吸塑成型後整體阻氧性能顯現差異，因此需要加強對塑料碗狀包裝的阻氧性能監測。

　　目前，我國尚無包裝容器阻氧性能檢測標准，因此在進行容器氧氣透過率測試時一般遵循ASTM F 1307標准。接下來結合此標准中規定的試驗方法對八寶粥碗阻氧性能檢測過程進行詳細介紹。

實驗環境

　　實驗地點：蘭光實驗室；實驗溫度：23℃；實驗氣體：純乾氧氣；實驗方法：等壓法

實驗儀器

　　PERME?博密?OX2/230氧氣透過率測試系統

測試方法

　　據ASTM F 1307所述，采用庫侖氧氣傳感器及相關設備進行測試，這種方法別稱等壓法。氧氣透過率是將包裝物固定在測試裝置上並在測試環境中達到滲透平衡後測定的。包裝物裝夾完成後能夠形成如下測試環境：包裝物內側被氮氣流緩慢淨化、外側暴露在氧氣濃度已知的環境中（包裝物可以暴露在環境大氣中，它含有20.8％的氧氣，或者是浸在100％的氧氣環境中）。當氧氣滲透通過包裝物壁進入載氣氮氣流中，它會被載氣流攜帶至庫侖傳感器處，庫侖傳感器探測到氧氣會輸出電流，電流的大小與單位時間內流入傳感器的氧氣總量成正比。

試樣制備與裝夾

　　ASTM F 1307要求，將試樣裝夾到儀器上的方法取決於試樣的外形、類型以及測試對象。對於多數試驗，試樣可以暴露在環境大氣中（20.8％氧氣）。但是如果試樣的阻隔性很好，可以把試樣浸入100％的氧氣環境中來增加測試濃度梯度，這對試驗更加有利。這可以通過用一個塑料袋或是其它容器罩在試樣外面並向其中注入氧氣來實現。）圖1是標准中給出的試樣裝夾示意圖，需要注意在容器封口處、以及各進氣管、出氣管的密封處理。圖2為實際黃銅板及其管件圖示。

圖 1. 塑料瓶、桶的典型固定方式              

圖2. 試樣裝夾裝置

　　在八寶粥碗阻氧性能試驗中，將試樣用透明快固膠密封在容器裝夾裝置上，而後裝在測試儀器上，用密封袋將容器裝夾裝置托盤以上的部位包紮起來。如圖３所示。

　　　　　　　　圖3：試樣密封                          

測試過程
　　ASTM F 1307對測試過程是這樣描述的：1、Preparation of apparatus（儀器准備）；2、Attachment of the package（試樣裝夾）；3、Purging the system（吹掃系統）使用50—60ml/min的氮氣流吹掃系統以清除包裝物內的空氣，而後降低氮氣速度至5-15ml/min，保持30分鍾。此過程注意要繞開傳感器。4、Establish package E_e（記錄數據E_e）。整個系統被氮氣以新速率吹掃30分鍾後，把氮氣接入傳感器。此時傳感器輸出的電流通常會大幅上昇，這就意味著氧氣已隨著氮氣進入傳感器。當傳感器的連續輸出值趨於穩定不變時，操作者便可記錄下傳感器輸出的電流數值，即為E_e。5、Establish package zero level(E₀) （記錄數據E₀）。再次繞開傳感器，移走包裝物，並在載氣裝置間插入一個不鏽鋼材質的“高阻隔包裝物”回路。10-15分鍾後，將載氣引入傳感器，並保持30分鍾或傳感器輸出電流降低並達到一個較低的穩定值。此時這個數值可記為E₀。而後將設備至於備用狀態。氧氣透過率（O₂GTR）計算公式為：

（O₂GTR）＝（E_e－E_0）／R_L＊Q

注：Q為校正因子。R_L為負荷電阻值。

　　在八寶粥碗氧氣透過率測試中，由於采用的是遵循ASTM F 1307研制的自動化檢測儀器，因此測試過程較為簡單：

　　1、添加蒸餾水，打開系統氣源，並按要求調節氣源壓力。根據試驗要求，添加適量蒸餾水以達到要求的O₂、 N₂濕度。2、打開電源、運行軟件。3、設置試驗溫度、試驗參數、啟動試驗。試驗參數包括控制參數（試驗模式、試驗循環次數、試驗時間、REZERO循環次數等）和試樣參數（類型、面積、厚度等）。4、試驗過程中進行濕度、載氣流量調節。5、試驗結束、數據處理。7、關閉氣源和電源。本次試驗結果為八寶粥碗氧氣透過率0.0043 cc/pkg·day。

測試注意要點

　　1、時常關注傳感器的使用情況，注意更換。由於氧氣傳感器屬於消耗型傳感器，持續且較高濃度的氧氣會使傳感器損耗較大，因此在不使用的時候最好在其內部保持一低流速的氮氣流。當傳感器輸出信號出現較明顯的衰減且無法通過標定系統來彌補時需要更換傳感器。

　　2、測試低阻隔包裝時可適當降低混合氣體的氧氣含量。由於低阻隔包裝材料/容器具有較大的氧氣透過率，易造成傳感器的飽和。因此可以在包裝物外邊罩一阻隔性較好的塑料袋，增加袋內測試氣體的混合氣體成分和含量，從而達到降低氧濃度的目的。

　　八寶粥碗僅是塑料包裝容器的一個典型代表，其他如果凍杯、酸奶杯等進行氧氣透過率測試皆可遵循此試驗方法。ASTM F 1307是目前用於檢測包裝物透氧性的標准方法，但檢測過程較為復雜，若操作者經驗不足，易在多個環節導致試驗失敗。希望通過本文些許分析對相關科研、檢測人士以一定的指導和幫助。