氮氣的包裝功效（xiào）以及相關（guān）檢測

隨著包裝（zhuāng）理論研（yán）究的不斷深入，人們發現包裝內部（bù）環境中的（de）氧氣、二氧化碳以及一些其他氣體的（de）含量都會給內容物的品質帶來影響，其中以食品、藥品最為敏感。

 

1． 氮氣的包（bāo）裝功效與氣調包裝

由於氧氣、二氧化碳等氣體濃度可引起食品、藥品等品（pǐn）質發生變化，為了減少由於包裝內部環境氣體對內容（róng）物（wù）的影響，最初我們采取（qǔ）真空包裝方式（shì）（即在物品用塑料薄膜包裝後利用真空設備抽出包裝中的氣體）以有效避（bì）免由於氧氣（qì）等氣體的存在對內容物的影響。真空包裝在熟食製品包裝、醃臘製品包裝、豆製品包裝上應用非常廣泛，然而在實際使用中（zhōng）還是遇到了一些問題（tí），例如：

一、由於包裝內環境中幾乎沒有氣體，因此包裝材料會貼附在內容物的表麵。如（rú）果內容物有棱角或者易碎的話，在儲運過程中很可（kě）能會出現（xiàn）包裝（zhuāng）袋破裂或者內容物破損等情況。

二、由於包裝材料兩側具（jù）有非常大的壓差，有利於外界氣體通過薄膜材料滲透進入包裝內部。通常，氧氣、二氧化碳這些能影響內容物品質的氣體對包裝材料的滲透性能要高於氮氣等一些對包裝物品質沒（méi）有影響的惰性（xìng）氣體。而要減少滲透進入包裝內的（de）氧氣量需要使（shǐ）用阻隔性能優的材料（liào），但包裝成本（běn）也會相應增加。

三、一些食品不適宜采用真空（kōng）包（bāo）裝形式。例如新鮮果蔬的包裝，因為果蔬在采摘（zhāi）後仍有呼吸作用，因（yīn）此當它們被包（bāo）裝在真空環境中，會由於氧氣含（hán）量過少而引起一些厭氧菌的生長。

氣（qì）調包裝（MAP）在保留了真空包裝優點（diǎn）的基礎上對它的（de）一些不足（zú）之處加以改良，是一種采用氮氣（qì）等不活潑氣體（或者按照一定比例配置的混合氣體）置換包裝容器中空氣的包裝技術（shù），因此也稱為置換氣體包裝、充氣包裝（zhuāng）。這種包裝方法是根據好氧性微生物需氧代謝的特性，在密封的包裝容器中（zhōng）改（gǎi）變氣體的組成成分，降低氧氣的濃度，抑製微生物的生理（lǐ）活動、酶的活性和鮮活商品的呼吸強（qiáng）度，達到防黴、防腐（fǔ）和保鮮的目的。其中氮氣是惰性氣體，起充填作（zuò）用，可使袋（dài）內保（bǎo）持正壓（即使包裝袋內充氣壓強大於包裝（zhuāng）袋（dài）外大氣壓強），可以防止（zhǐ）袋外空氣進（jìn）入袋內，對內容（róng）物起保護作用，能有效地（dì）防止內（nèi）容物受壓破碎變形，並且不影響包裝袋外觀及印刷（shuā）裝潢（huáng）效果。

 

2．  氣調包裝的主要檢測項目

在氣調（diào）包裝所使用的填充氣體（tǐ）中氮氣含量最大，這主要是因為氮氣的化學性質不活潑，對內容物的品（pǐn）質沒有影響。因此氣調（diào）包裝相對（duì）於（yú）其它包裝來講，除了要對包裝材料進行（háng）基礎檢測外，還需要進行以下兩項檢（jiǎn）測：材料對（duì）於氮氣的阻隔性能以及氮氣（qì）的純度。

檢測材料對於氮氣（qì）的阻隔性（xìng）是為了使氣調包裝在存放的（de）過程中（zhōng）避免氮（dàn）氣濃度出現明顯下降，進（jìn）而引起包裝內部其它氣體濃度上升，引起（qǐ）內容物的品質發（fā）生變化。目前，包裝業（yè）內對材料氮氣阻隔性檢測的重視程度（dù）不高，有些（xiē）時候這項檢（jiǎn）測甚至被忽略，而是通過檢測（cè）材料的氧氣透過量（材料的氧氣阻隔性（xìng）檢測現在普及程度較高）然後換算成材料的氮氣透過量。實際上，對（duì）於不同的材料其氧氣透（tòu）過量和氮（dàn）氣透過（guò）量的比值是不一樣的，而（ér）且溫濕度的變化也（yě）會對這個比值產生影響。從深層次上講，這是由於材料結（jié）構以及氣體分子的特性與材（cái）料阻（zǔ）隔性（xìng）之（zhī）間的關係所導致的，材料的結構包括聚合物鏈（liàn）結構（gòu）以及高分子聚集態結構，氣體（tǐ）分子的特性主要指分子的大小以及極性等。可見，在材料的氧氣透過量的（de）基礎上乘一個（gè）比例係（xì）數來估算材料的氮氣透過（guò）量是不可取的方（fāng）法。

如（rú）果在食品包裝（zhuāng）中使用氣調包（bāo）裝形式，還應該注意填充氣體中的（de）氮氣的（de）純度（dù），必須達到（dào）純（chún）氮級，即食品級，氣體中的雜質組分含量必（bì）須低於不危及人體健康的安全界限標準。N₂中所含主要雜質組分有O₂、CO、CO₂和H₂等，純氮氣的國家標準中對它們的含量都有明確的規定。

 

3．  材料的氮氣阻隔性檢測

雖然現在可（kě）用於檢測材（cái）料的透氣性的測試方法有壓（yā）差法和等壓法兩（liǎng）大類，但是對於（yú）氮氣的（de）透過性檢（jiǎn）測隻能使用壓差法。這主要是因為氮氣的性質不活潑，目前要實現微量（liàng）氮（dàn）的氣體濃度檢測（cè）比較困難，相應的傳感器也非常少。而且對於（yú）等壓法（fǎ）而言，檢測結構中需要借助載氣來運輸滲（shèn）透通過（guò）試樣（yàng）的微量檢測氣體（目（mù）前已經實現的可檢測氣體有氧氣和二（èr）氧化碳）進入傳感（gǎn）器（qì）檢測，但是（shì）目前使用的載氣就是氮氣，如果檢測氣體是氮（dàn）氣，則載氣必須另外選擇其他氣體，致（zhì）使試驗（yàn）成本（běn）（試驗過程中載氣的消耗量很大）、載氣（qì）獲取的方（fāng）便程度以（yǐ）及尾氣處理都更加困難。可見即使用於微量氮檢測的（de）傳感器技術已經實現，利用等（děng）壓法檢測材（cái）料（liào）透氮性的經濟可行性也受到懷疑。鑒於此，要檢（jiǎn）測材料對氮氣的阻隔性能隻能放棄化學（xué）檢測方法，目前檢測材（cái）料的（de）氮氣阻隔性（xìng）采用的是物理檢測方法——壓差（chà）法（fǎ）。

壓差法的原（yuán）理簡單明了（le），就是使試樣兩側形成0.1MPa的（de）測試氣體壓（yā）差，然後等滲透過程穩定後按照下腔壓力的變化量計算材料的滲透（tòu）性（xìng）能。這裏對測試氣體的性質（zhì）沒有特別的（de）要求，而且氣體使用量（liàng）很小，隻要不是腐蝕（shí）性氣（qì）體（腐蝕（shí）管路以及腔體）都可（kě）以按照這種方法（fǎ）進行檢測，當然對（duì）於部分氣體的實際應用還應考（kǎo）慮到測試環境、尾（wěi）氣處理以及氣體濃度安全性（xìng）等多方麵的（de）因素。使用壓差法測試（shì）材料的氮氣（qì）阻隔性（xìng）能是（shì）它的基本檢（jiǎn）測方法之一，設（shè）備重複利用性好，無損（sǔn）耗性（xìng）元器件，可一機多用，而且（qiě）利用真空法（壓差法中的代表方法，測試原理圖參（cān）見圖1）還可以測得（dé）材料對（duì）氮氣的溶（róng）解（jiě）度係數和氮（dàn）氣在材料中的擴散係數。

 

圖1. VAC-V1壓（yā）差法氣體滲透儀（yí）測試原理圖

 

4．  總（zǒng）結