食品包装抗内部加压损坏试验介绍

密封是包装的首要功能，也是对内容物影响最大的因素。对于食品来说，氧气、水蒸气等气体和液体透过包装的泄漏点进入包装，会加速内容物的变质。当前，热封技术已经广泛应用于食品软包装袋的制作工艺中，热封操作的高温处理会影响附近包装材料的机械强度，因此不同材料间的连接部位通常也是包装物整体密封性的薄弱部位。当对此类包装加压时，袋体各处所有压力分布不均，最先出现泄漏的位置往往是承压强度最低的部分，所以要正确评价热封软包装的密封性能必须对成品包装进行内加压密封性检测。

内加压密封性测试

密封性试验是破坏性试验，不可能对所有商品都进行检测，所以利用有限的样品尽量多地获得精确、有效的检测数据对于密封性检测来讲非常重要。以往密封性检测的结果多采用通过或未通过来表示，无法让检验者对泄漏情况，包装热封质量等形成清楚的认知，从而难以对包装密封工艺做进一步优化。

内加压密封性测试，亦称作“包装物抗内部加压损坏试验方法”，是密封性测试的量化方法，通过向包装内充入一定压力的气体，能精确测定包装的最大耐破力。在此基础上，维持一定的充气压力进行测试即可获得包装承压且不破裂的最长时间。内加压法用于快速衡量包装在压差环境下出现破裂的趋势，能够在生产过程和包装不同周期中对析包装结构中的薄弱环节进行快速评估，并为改善包装结构、选择更合适的包装材料提供依据，同时也为堆放、贮存、运输、冲击等试验模型提供更准确的破损临界条件。在实际仓储运输过程中，内容物包装后往往层层叠放在一起，包装内的压力随着空气转移到四周热封边位置，而非自由膨胀。而在内加压法测试中，由于包装材料具备一定的拉伸强度和柔韧性，随着充入气体的增加会造成包装发生明显形变，自由膨胀。因此，为了使测试过程更加贴近于包装的真实仓储运输状态，采用约束板试验装置不失为一个好方法。使用约束板试验装置能准确、定量地限制包装袋的膨胀、变形，大大降低了薄膜所受压力并将压力集中、均匀地分布到袋子四周的热封边上。

内加压密封性测试方法

根据ASTM F1140标准，内加压密封性测试包含“破裂试验”和“蠕变试验”两种模式。测试包装的封口状态不同，其测试过程也会存在一定的差异。

破裂试验

“破裂试验”指的是将试样包装放置在正压法密封试验装置中，对包装内部持续充气加压，直至包装出现破裂现象结束试验，测试结果为包装在破裂前瞬间的最大压力。试验所用的气源和增压设备必须具备一定的容量和能力，在包装破裂之前保持对包装内部持续增加。

制取试样

要选取足够数量的样本以检测样本的各项性能。使用有外观缺陷或其他不正常的样本可能会对试验造成影响。忽视样本的缺陷则可能会造成结果的偏差。

试样封装

开口包装是一种采用热封工艺形成的一边开口式软包装袋。对于此类测试对象，需要采用LSSD-01P开口包装试验装置。首先双手捏住开口两侧，使软包装袋上下两层分离。把被测包装开口部位放在上端固定横梁和下端可活动横梁中间，使充气口位于上下两层中间，双手拉紧包装袋两端启动夹紧开关，上下两端衡量闭合夹紧包装袋封口，如图1所示。

封闭包装指的是已完成密封的包装袋。将全封闭包装放入LSSD-01泄漏与密封测试仪的试验台上，小心把充气探针刺入包装袋的中心点位置。由于包装材料具有易撕裂性，通常于被刺入之前，在被刺入点表面紧贴一枚圆形橡胶片，以对刺入点进行强化处理，如图2。

开始试验

启动LSSD-01泄漏与密封测试仪，选择“破裂测试”，开始试验。过程中气体通过充气口进入包装袋内，包装袋缓慢膨胀。与此同时，“试验界面”会实时显示“压力”变化的数值。待包装袋破裂后系统会自动显示“最大破裂压力”值，并记录包装的破裂位置。实验结束后采用新试样代替旧试样继续试验。一般情况下破裂试验不得少于3次。

蠕变试验

蠕变试验又分为两种形式，即“蠕变试验”和“蠕变至破裂试验”。“蠕变试验”是将包装袋夹持到试样装置中，对包装内部充气加压至一定压力，例如70%～90%，观察包装是否能保持一定的时间不破裂。而“蠕变至破裂”是在蠕变试验的基础上，保持较高的压力，保证包装在合理的时间内，如15s出现破裂现象。试验结果为包装发生破裂所需的时间。

约束板测试

上述内加压密封性的试验方法适用于测试包装对加压压力的整体抵抗能力。试验时，压力在包装密封区域的分布并不均匀，在不受约束的条件下，包装袋中心点膨胀，直径最大，压力也最高。因此，这种试验方法并不能对密封区域压力较弱部分进行准确的测定。

约束板是一种试样固定装置，加压过程中，包装袋位于两个平行的刚性约束板之间，以限制包装膨胀和外形变形，但是周围密封区域不受限制，如图3。在正压法密封性测试中，将包装置于约束板中进行内加压，施加的压力可以均匀分布在包装袋周围的密封区域，进而保持包装袋尺寸的稳定性。包装袋的密封通常位于包装袋四周的位置。通过这种方法，可以最大限度地对受压力较低的密封区域进行测试，得出包装破裂所需要的压力。

特殊包装的内加压密封性测试

某些食品对透气性有着特殊要求，例如成品果蔬，由于其封装后需要维持呼吸作用以保持新鲜，因此需要采用多孔包装材制成包装。顾名思义，多孔材料的透气性较佳，在进行充气内加压的时候，若气体从气孔中泄漏的速率大于气体充入的速率，会导致包装内无法储存足够量的空气，造成气压较低、压力不足，无法引起待测包装密封边的破裂或达到预期保压压力水平。对于这类待测包装，可采用标贴或者胶带封堵包装材料表面，以防止气体逃逸。需要注意的是，一方面要确保封堵材料在多孔性包装材料表面分布的一致性和均匀性，另一方面封堵材料不能对测试包装的密封起到强化作用，以免影响测试结果。

综上所述，内加压密封性测试相较传统负压密封测试更加全面、系统、能有效分析造成包装破损的根本原因，进而改良包装制作工艺或更换包装材料。另外，此方法同时适用于食品包装容器、瓶盖、软管等，因此具有重要的现实意义。

食品接触材料中的增塑剂简介

增塑剂又称塑化剂、可塑剂，是一种高分子材料助剂，可以增加材料柔软等特性;在塑料中添加可以使塑料制品更加柔软、具备韧性和弹性。

增塑剂是产量和消费量最大的塑料助剂之一，需求的三大主要区域为北美、欧洲和亚洲，占60%。我国是亚洲地区最大的生产和消费国，其中90%用于生产PVC塑料，其余用于合成橡胶、纤维素塑料和丙烯酸树脂等产品。

增塑剂的种类

增塑剂的分类按分子量大小分为单体型和聚合型，按性能分为通用型、耐寒型、耐热型、阻燃型、无毒型;按结构分为邻苯二甲酸酯、脂肪族二元酸酯、磷酸酯、环氧化合物、多元醇酯类增塑剂、反应性类增塑剂、柠檬酸酯类增塑剂脂等等。

同一种塑化剂常常使用不同的对象，但其效果往往并不相同。塑化剂种类多达百余种，最普遍的是邻苯二甲酸酯类增塑剂和脂肪族二元酸酯(己二酸酯类增塑剂)。

邻苯二甲酸酯类增塑剂

又称钛酸酯(PAEs)，邻苯二甲酸形成脂的统称是邻苯二甲酸酐与醇在酸的催化作用下形成的酯。用作增塑剂时是邻苯二甲酸与4～15个碳形成酯，用于玩具、食品包装、塑料地板、壁纸、清洁剂、指甲油、喷雾剂、洗发水、和沐浴液等数百种产品中，占总塑化剂消费量的90%。通用特性：粘稠液体，挥发性低，无色、无嗅，有毒，不溶于水，溶于大多有机溶剂，如乙醚、乙醇、矿物油。

常用的此类增塑剂有16种，即邻苯二甲酸甲酯DMP、领苯二甲酸乙酯DEP、邻苯二甲酸丙酯DPrP、邻苯二甲酸丁酯DBP、邻苯二甲酸戊酯DAP、邻苯二甲酸己酯DHP、邻苯二甲酸丁基苄基酯BBP、邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯DEHP、邻苯二甲酸二正辛酯DnOP、邻苯二甲酸二异壬酯DiNP、邻苯二甲酸二异癸酯DIDP等。

脂肪族二元酸酯类增塑剂

直连的亚甲基为主体，同环状结构的增塑剂比较，在较低温度下可保持聚合物分子链间的运动，具有良好的耐寒性能，烷基链越长，耐寒性能越好。己二酸酯类增塑剂主要应用于聚氯乙烯(PVC)，突出低温柔软性、增进光稳定性、改善加工性能，广泛用于耐寒性农业薄膜、冷冻食品包装膜等塑料制品中。PVC包装材料用作熟食、油脂食品、蔬菜等物品中。比较常见的脂肪族增塑剂有以下几种，即己二酸二辛酯DEHA或DOA、己二酸二异癸酯DIDA、癸二酸二丁酯DOZ、壬二酸二辛酯DBS、癸二酸二辛脂DOS、己二酸二(丁氧基乙氧基)、顺丁烯二酸二辛脂。DOA为聚氯乙烯共聚物、聚苯乙烯、硝酸纤维素等增塑剂、增塑效率高，受热不易变色、耐低温和耐光性好，在挤压和压延加工中，有良好的润滑性，使制品有一定手感，但挥发性大、迁移性大、电性能差，因此与DOP、DBP并用作辅助增塑剂。DBS为乙烯基树脂及纤维素树脂的优良耐寒增塑剂，比DOA好，黏度低、沸点高、挥发性小以及优良的耐热、耐光及电绝缘性能，增塑效率高，制成的增塑糊黏度稳定，所以广泛用于人造革、薄膜、薄板、电线和电缆护套，但由于易被烃类物质提取，一般只用作辅助增塑剂。

磷酸酯类增塑剂

磷酸酯类增塑剂是磷酸的酯化衍生物，通长为无色或淡黄色的透明油状液体或白色无臭结晶粉末，溶于苯、氯仿、丙酮等一般有机溶剂，极难溶于水。一般用作硝化纤维、醋酸纤维的增塑剂，黏胶纤维中的樟脑不燃性代用品。常见的有磷酸三苯酯TPP、磷酸三-邻-甲苯酯TOCP、磷酸三-间-甲苯酯、磷酸三-对-甲苯酯。

环氧类增塑剂

环氧类增塑剂是分子结构中带有环氧基团的化合物，在工业聚氯乙烯树脂加工工业中不仅对PVC有增塑作用，而且可以使聚氯乙烯链上的活泼氯原子稳定，其结构中的环氧基团可以吸收因光和热降解出来的氯化氢，从而阻止PVC的连续分解，起到稳定剂的作用，延长PVC制品的使用寿命。重要品种有环氧大豆油、环氧乙酰蓖麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、环氧蚕蛹油酸丁酯、环氧大豆油酸丁酯、9,10-环氧硬脂酸丁酯。此类增塑剂研究最深的是环氧大豆油，既是聚氯乙烯树脂的辅助增塑剂，又是稳定剂，而且具有产品无毒和制品耐候性高等优点，广泛用于各类塑料的工业制品中。

多元醇酯类增塑剂

多元醇酯类增塑剂主要指二元醇、多缩二元醇、三元醇、四元醇、与饱和脂肪一元羧酸或苯甲酸生成的酯类，包括乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、低分子聚乙二醇，1，2-丙二醇、丁二醇、甘油、新戊二醇、季戊四醇、蔗糖、山梨醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、甘油单乳酸酯。脂肪酸包括c2～c10脂肪酸(如乙酸、丁酸、己酸、2-乙基己酸、辛酸)和混合脂肪酸(c5～c9、c7～c9、c8～c10等)。在众多多元醇酯类中，多元醇苯甲酸酯大部分属于无毒性，如甘油三乙酸酯，在许多国家都允许用作食品接触性包装材料。分子结构有直链结构，支链结构，有的是脂肪酸酯，有的是苯甲酸酯，分子量差异很大，性能不同。

具有优良低温性能，主要是二元醇脂肪酸酯，包括乙二醇、丙二醇、丁二醇等，脂肪酸有丁酸、己酸、辛酸、2-乙基己酸，例如乙二醇和缩乙二醇脂肪酸酯、丙二醇和缩丙二醇脂肪酸酯、丁二醇脂肪酸酯。

具有优良耐热、耐老化、耐抽出性能，主要是季戊四醇酯和双季戊四醇酯，两者电性能也很好，可作为耐热塑料，用于高温电绝缘材料配方中。其中双季戊四醇酯优于季戊四醇酯，其耐热性、耐老化、耐抽出以及电性能优良，挥发性低，加工性能良好。

耐污染性能，主要是多元醇苯甲酸酯，特别是一缩二(1,2-丙二醇)二甲苯甲酸酯及2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇异丁酸苯甲酸酯。分子中含有苯环和支链的增塑剂，迁移性小，通常作为PVC的主增塑剂。

优良的溶剂化能力，如甘油三乙酸酯可以与乙酸纤维素、醋酸纤维素、乙基纤维素等以任何比例相容。因此甘油三乙酸酯主要作为纤维素的增塑剂，用来生产香烟过滤嘴。

反应性类增塑剂

反应性类增塑剂通常应用时对树脂只起溶胀作用而不起化学反应，可以被溶剂抽出。而有些增塑剂因其分子中含有可反应的活性基团，在加入到树脂中时，可与树脂化学键结合，或和聚合物分子相互交联形成网状结构，或本身在一定条件下，自身聚合并与树脂缠结在一起，形成一个统一的整体，从而使树脂改性。叫做反应性增塑剂、可聚合增塑剂、可硫化增塑剂、也叫有增塑作用的改性剂，如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。

柠檬酸酯类增塑剂

此为新开发的环保型增塑剂，效率高、无毒无害、绿色环保，由柠檬酸和醇类在催化剂条件下经酯化反应，主要有以下几类：柠檬酸三乙酯TEC、乙酰柠檬酸三乙酯ATEC、柠檬酸三正丁酯TBC、乙酰柠檬酸三正丁酯ATBC、乙酰柠檬酸三正己酯ATHC、乙酰柠檬酸三辛酯ATOC。生产原料柠檬酸、正丁醇及酸酐具有低毒性，乙酰柠檬酸三丁酯的LD50>1000mg/kg，可以认为无毒性，被美国FDA认可作为增塑剂，同时也被德国、法国、日本、意大利认可，允许用在食品接触材料、儿童玩具、卫生用品、医疗器械等与人体密切接触的制品中。

增塑剂在食品接触材料中的使用

增塑剂常被用于软质塑料制品中，如保鲜膜、食品包装、食品容器的密封垫圈、饮料或啤酒瓶盖内衬。变化范围很大，从1%～40%都有可能，加入比例越大，塑料越柔软，小于5%时为硬质塑料，15～25%时，为半硬质，大于25%时为软质。

增塑剂容易受到外界环境如使用温度、使用时间、食品的酸碱性影响而释放到食品中。即使与食物接触时并未加热，也有机会渗出到食物中，尤其接触的是表面具非极性油脂的食物时。

GB 9685-2008《食品容器、包装材料用助剂使用卫生标准》规定了20类65种加工助剂，己二酸二辛脂DEHA未列入。邻苯二甲酸二异丁酯(DBP)，在塑料中的使用量不超过10%。