食品包装袋封口热封合密封性测试实验研究与实现

孙明达，张希栋，高 雪

(东北林业大学 工程技术学院，哈尔滨 150040)

在食品真空包装中，包装袋的密封性是指密封后的包装袋具有的在规定的食品存放期内能够防止外部物质进入包装袋内或内装物逸出包装袋的特性。影响包装袋密封特性的主要因素为包装袋材料本身的阻隔性能和在食品真空包装过程可能产生热封合的漏封、烧蚀而在封口处形成内外连通的孔洞或薄弱点，即包装袋封口处的密封性[1-2]。对于包装袋材料本身的阻隔性能，主要在包装袋设计和生产环节需要考虑使用材料的性能以获得足够的阻隔性能。在已经选择合适的包装袋的前提下，研究包装袋的密封性主要是指分析包装袋封口密封性，以保证真空包装食品质量[3]。因此本文主要通过设计真空包装袋封口热封合密封性测试实验，研究包装袋热封合工艺参数如封合电压、封合时间将对真空包装袋封口密封性能的影响。

1 密封性评价指标

检测真空包装袋封口密封性主要按照GB/T15171-94软包装件密封性能试验方法进行，目前在试验室检测软包装的密封性主要是将软包装件试样放在密闭的真空罐中，通过对密封性能测试仪真空室抽真空，使浸在水中的试样产生内外压差，观测试样内气体外逸或水向内渗入情况，以判定试样的密封性能[4]。该试验检测方法只能定性地分析软包装密封性能，不能定量评价外部试验条件即包装工艺参数如封合电压、封合时间将对真空包装袋封口密封性能的影响。因此，提出一种能够定量分析包装袋封口密封性能的密封性评价指标，规定如下：

在一定的密封性测试试验真空度条件和测试时间内，包装袋封口出现漏气现象的密封性能评价指标μ为：

(1)

公式(1)中，t1为试验设置的包装袋封口最长热封合时间，s；t2为每次试验设定的包装袋封口热封合时间，s。其中，μ=t2/t1表示在规定的密封性测试真空度及保持时间内包装袋封口处出现气泡的情况；μ= 1表示在规定的密封性测试真空保持时间结束时包装袋封口处未出现气泡的情况。

2 实验方案

2.1 实验操作流程

包装袋封口密封性测试实验过程主要包括包装袋封口操作、包装袋封口密封性检测两部分，具体实验操作流程如图1所示。包装袋封口操作使用实验室现有的聚乙烯包装袋，应用实验室现有的多功能平板式真空包装机，通过对包装袋开口处施加预压力并加热，使包装袋开口处的材料热熔并保持一定时间后再自然冷却，完成封口过程；其中，包装袋封口操作的主要步骤是设定热封合电压和热封合时间参数。包装袋封口密封性能测试实验主要使用实验室现有的软包装密封试验仪，通过对软包装密封试验仪的真空室抽真空，使浸在水中的试样产生内外压差，观测试样内气体外溢或试样破坏情况，以此来判定试样的密封性；实验的关键步骤是设置真空度和真空度保持时间。

2.2 实验参数的设定

(1)包装袋封口热封合参数设定。真空包装机能够提供24V、30V、36V 3种热封合电压，可在0～50 s范围内选择加热保持时间。进行包装袋封口操作时，分别选择3种热封合电压值，每种热封合电压值分别选择选择不同的热封合保持时间，分别进行包装袋封口操作。具体包装袋封口热封合参数设定见表1。

(2)包装袋封口密封性试验参数设定。包装袋封口密封性试验要在软包装密封性试验仪的0～-90 kPa试验真空压力值范围设定测试试验真空压力值，仪器能够设定真空度保持时间范围是0.1～60 min。由于前述密封性能评价指标主要通过观察并记录出现第一个气泡的时间得到，因而在密封性检测试验中规定真空度保持时间为60 min，若在保持时间内包装袋封口部分出现漏气现象即可停止本次试验，再进行下一次实验。

图1 包装袋封口密封性能测试试验流程

表1 包装袋封口热封合参数设定

3 实验数据与分析

在设定的包装袋封口热封合参数和包装袋封口密封性试验参数条件下，测出包装袋封口密封系数μ，见表2～表4。

表2 热封合电压24V 热封合时间5～50s包装袋封口密封系数测试结果

表4 热封合电压36V 热封合时间5～50s包装袋封口密封系数测试结果

根据表2～表4给出的测试结果，在指定热封合电压条件下绘制密封性测试试验真空度、热封合时间和密封系数的三维曲面图，如图2～图4所示。

分析在设定的热封合电压条件下热封合时间对包装袋封口密封系数的变化特点如下：

(1)热封合电压为24V。

①热封合时间为5 s，由于包装袋封口未能进行有效地热封合，在密封性测试真空压力-40～-90 kPa内密封系数μ=0。

②热封合时间为10～50 s，密封性测试真空压力为-40～-70 kPa，密封系数μ=1；密封性测试真空压力为-75～-90 kPa，密封系数μ随着热封合时间的增加而变大，当热封合时间在25～50 s密封系数μ=1。

图2 热封合电压24V包装袋封口密封系数测试结果

(2)热封合电压为30 V。

①热封合时间为5 s，由于包装袋封口未能进行有效地热封合，在密封性测试真空压力-40～-90 KPa内密封系数μ=0。

②热封合时间为10～15 s，密封性测试真空压力为-40～-90 KPa，密封系数μ=1；密封性测试真空压力为-80～-90 KPa，密封系数μ随着热封合时间的增加而变大，当热封合时间在20～50 s密封系数μ=1。

(3)热封合电压为36 V。

①热封合时间为5 s，密封性测试真空压力为-40～-75 KPa，密封系数μ=1。

②热封合时间为10～25 s，密封性测试真空压力为-40～-90 KPa，密封系数μ=1。

③热封合时间为30～50 s，由于包装袋封口已烧蚀，密封系数μ=0。

图3 热封合电压30V包装袋封口密封系数测试结果

图4 热封合电压36V包装袋封口密封系数测试结果

综合上述分析，分别在热封合电压为24 V，热封合时间为25～50 s；热封合电压为30 V，热封合时间为20～50 s；热封合电压为36 V，热封合时间为10～25 s 3种包装袋封口热封合参数条件下，试验测得的包装袋封口密封性指标μ=1。

4 结 论

试验结果表明，提出的包装袋封口密封性能测试试验方法通过分析密封性能评价指标，能够定量评价包装袋封口的密封性能。

【参 考 文 献】

[1]周 骏，潘晓铭.枕式包装机热封器与封口效果分析[J].中国包装，2004(4)：89-90.

[2]屈 玲.温度与速度在对医用纸塑包装袋封口的影响[J].中国民族民间医药，2012(13)：69-70.

[3]方海峰，焦 涛.DXDK-40型自动包装机成型器及热压封头改进设计[J].森林工程，2012，28(6)：54-56.

[4]黄琼玲，高 蒿.密封软包装袋的试验方法(JISZ 0238 1981)[J].包装与食品机械，1985(1)：55-66.