功能性阻隔物性能的新檢測方法

對于食品包裝，功能性阻隔物的延滯時間必須遠遠長于食品產品的銷售限期。對于某些產品，保質期可能非常長。若要經過漫長的時間，比如長達保質期的時間才能完成對某種功能性阻隔物性能的評估，這顯然是市場所不能接受的。這就需要建立一種能快速、有效地檢測、評估包裝材料阻隔性能的方法。該文介紹的“包裝材料己烷蒸氣透過率（HVTR）的測定”就是這樣一種方法。

1　包裝材料HVTR的測定法

與通過Tenax量化遷移進入食品中的礦物油級分的經典方法對比，通過質量測定法測定作為礦物油模擬物的己烷蒸氣透過率（HVTR），是評估功能性阻隔物性能的新方法。

包裝材料HVTR的測定法為半定量檢測方法，該方法測定了在蒸發(fā)室受控條件下通過樣品的暴露表面的己烷蒸氣的量。研究證明，己烷是研究包裝材料阻隔遷移污染物[比如C16～C24范圍內的礦物油飽和碳氫化合物（MOSH）]的功能性阻隔性的合適模擬物。通過比較不同MOSH模擬物質，發(fā)現正己烷是最合適的。借助用于獲得HVTR方法的這種易于使用的檢測方法的結果，可以對礦物油阻隔材料進行快速的一般性分類，并且這些結果與Tenax食品遷移試驗有一定的相關性。

2　方法和選擇

研究人員將功能性阻隔物的本質定義為一個多層包結構，在該多層包結構中，不與食料直接接觸的遷移物質在其質量轉移過程中被某一層阻礙或延滯。延滯時間定義為遷移物質從阻隔材料的外部進入食品物料中所需的時間；因此，確定功能性阻隔物的延滯時間至關重要。對于食品包裝，功能性阻隔物的延滯時間必須遠遠長于食品產品的銷售限期。對于某些產品，保質期可以非常長。比如，使用紙板折疊箱包裝的干的意大利面的保質期約3年。包裝材料制造商需等3年時間才可以完成特定功能性阻隔物性能的評估，這顯然是不能接受的。

因此，檢測方法應以加速遷移過程為重點，以便提供更及時的評估。根據公式1～3可知，遷移穿過包裝材料的物質的滲透性、擴散性和溶解性取決于溫度。

P：滲透系數

D：擴散系數

S：溶解度系數

式2～3中：Ea為活化能，kJ/mol；R為氣體常數，8.31 J/（k·mol）；T為溫度，K。

研究人員使用逐漸升高的溫度（由40℃升高至溫度60℃）加速二苯甲酮、鄰苯二甲酸二丁酯或甲苯之類物質的遷移，并通過測定延滯時間測試了所選擇的包裝材料分別在溫度22、40和60℃下對礦物油的阻隔性。為計算環(huán)境溫度下的延滯時間，研究人員應用了《塑料產品執(zhí)行措施（PIM）》中發(fā)布的公式4。

式中：t0為環(huán)境溫度下食品的接觸時間，kJ/mol；Ea為活化能，最壞情況下80 kJ/mol；R為氣體常數，8.31 J/（k·mol）；T1為接觸溫度，K；T2為試驗溫度，K。

3　影響參數

顯然，阻隔物完整、無缺陷是保證延滯時間較長的前提。“缺陷”會大大影響給定阻隔材料的性能。提高某一阻隔物試驗階段的溫度會影響該阻隔材料的物理性能。研究人員證明了塑料阻隔材料的玻璃化溫度Tg對氧氣之類氣體的滲透速率的影響。顯然，阻隔物在高于其Tg的溫度下遷移通過聚合阻隔物導致延滯時間短于同一阻隔物在低于其Tg溫度下的。雖然如此，在特定的氣候條件下，試驗溫度升高不得不被視為是一項事實，因此在阻隔材料的試驗中應加以考慮。

對于快速阻隔試驗，比如質量控制所需的阻隔試驗，測定延滯時間并非一種合適的方法。研究人員證明了正構烷烴的分子大小對它們遷移通過低密度聚乙烯的遷移行為的影響，描述了分子大小與擴散系數之間的關系：對于給定的組合材料，較小的分子具有較高的擴散系數；而較大分子的擴散系數較小。考慮阻隔材料及滲透分子的極性也非常重要。如果阻隔材料與滲透分子的極性相似，則滲透作用較強。如果它們的極性相異，則滲透作用較弱。

盡管正十六烷是一種液體，但是其在溫度25℃下的蒸氣壓遠低于100 Pa；因此，C16～C24正構烷烴不適合用作所述礦物油級分遷移行為的短期模擬物。分子鏈較短的正構烷烴（比如正戊烷或正構己烷）的蒸氣壓相對較高，這使得它們適用于模擬礦物油級分的遷移性能測試。漢森（Hansen）溶解度參數δD、δP和δH表明所選物質具有基本相同的非極性。環(huán)境溫度下蒸氣壓合適的正構烷烴有正戊烷、正己烷、正庚烷和正辛烷。所有正構烷烴的用漢森參數δP和δH表示的極性基本相同。它們唯一的區(qū)別在于它們的分散性部分δD。

分子鏈長度小于C6的短鏈非極性液體具有非常高的蒸氣壓性能。由于它們會在試驗裝置內產生非常高的氣壓，因此它們不適合用作基準物質。另一方面，蒸氣壓低于100 Pa的非極性溶劑（比如正十六烷）的蒸發(fā)能力較差。這將導致需要一個效率低、持續(xù)時間長的保溫期。結論是，蒸氣壓合適的非極性溶劑物質具有一個非常小的通路。此類物質有正己烷和正庚烷，它們的蒸氣壓范圍為2 000～16 000 Pa。

4　裝置和所需設備

重量法用于使用金屬容器（蒸發(fā)室）和用螺絲固定的可密封罩殼確定板材的HVTR。外殼頂蓋上有一個直徑一定的小孔，該小孔使用阻隔材料密封。向蒸發(fā)室中加入規(guī)定體積的正己烷。每天測定受控條件下通過阻隔物樣品的暴露表面區(qū)域的正己烷的質量。該試驗方法適用于塑料膜、紙、紙板、片層結構或塑料膜與紙板的復合結構。板材材料的厚度范圍為1～400 μm。

理想情況下，該試驗在管道內于溫度為23℃、濕度為50%的受控條件下進行。容器中裝滿正己烷，密封并立即稱重，然后分別在1、4 h和1、2天后再次稱重。收集自起始質量損失的質量數據，然后換算為每天每平方米的質量損失。HVTR為滲透達到穩(wěn)定狀態(tài)時計算的透過率。對于大部分的受測包裝材料，可以觀察到穩(wěn)定狀態(tài)在4～24 h后達到。

5　HVTR與Tenax試驗對比

市售折疊紙箱用紙板（定量約250 g/m2）使用巴斯夫礦物油阻隔物涂布。紙板使用100%再生紙為原料，含有一定量的MOSH。在所有情況中，阻隔物涂料施涂在每個卡紙板樣品的背面。每個紙板的單程涂布量范圍為6.5～20 g/m2；然后采用己烷蒸氣透過率試驗和Tenax試驗分別評估每個涂布后樣品的阻隔性能。Tenax試驗使用了遷移槽。

食品模擬物直接放到各樣品涂布有阻隔物的一側。樣品避光存放。在40℃下保溫30天后，使用氣相色譜儀量化分析食品模擬物的MOSH含量。

表1列出了按照上述方法（HVTR對比Tenax）對基于巴斯夫丙烯酸分散體的礦物油阻隔物進行試驗的結果。

表1　巴斯夫礦物油阻隔物HVTR與Tenax測定結果對比

圖1　HVTR與Tenax試驗之間的關系

表1表明，HVTR測定與Tenax試驗方法的相關性良好?？梢酝扑]HVTR測定作為現場檢查阻隔物質量的檢測工具。此外，表1的結果還表明，一次涂布量高于10 g/m2時，阻隔性能較佳。

圖1基于表1的數值繪制。該圖將HVTR半定量與MOSH遷移進入食品模擬物（作為定量試驗模型）的結果進行了直接對比。這些曲線圖表明HVTR是在半定量基礎上獲得可靠數據的可行的試驗工具。

6　結論

包裝材料HVTR的測定是檢測包裝材料阻隔非極性物質的阻隔性能的快速、有效方法。特別是，該方法可用于估算相對分子質量低于400的飽和烴（比如礦物油中的飽和烴）的遷移速率。該方法適用于獲得，比如使用阻隔物保護的紙包裝材料生產過程中所需的快速反饋。

（馬倩倩編譯）

維達紙業(yè)今年將投產3臺新生活用紙紙機

生活用紙龍頭企業(yè)維達紙業(yè)計劃2016年下半年將投產3臺新的生活用紙紙機，設備供應商為意大利特斯克。其中2臺紙機將建在廣東三江工廠，此前該基地已經有8臺特斯克紙機在運行，項目投產后，廣東基地年產能將達到25萬t。另一臺紙機將建在山東萊蕪工廠，過去3年該基地先后投產了3臺特斯克紙機。3臺紙機車速都為1 700 m/min，年產能約3萬t。

（雕龍）

佳木斯金恒紙業(yè)二期項目預計8月正式投產

黑龍江佳木斯市金恒紙業(yè)有限公司由廣東省東莞市嘉祥紙業(yè)有限公司于2013年投資建設，項目總投資2.1億元人民幣，一期投資1.8億元，2015年9月一期工程完工并正式投產，可實現年產10萬t高檔箱板紙和仿?？垺?/p>

據了解，目前黑龍江省使用的箱板紙主要由遼寧省的造紙企業(yè)供應，全省每年箱板紙的使用量大約在150萬～200萬t之間，市場潛力巨大，亟需本地造紙企業(yè)搶占市場。金恒紙業(yè)利用廢紙殼進行無化學制漿后生產高檔箱板紙，這個企業(yè)的出現既可以填補黑龍江省包裝市場的空白，又為佳木斯市循環(huán)經濟增添亮點。

一期投產后，企業(yè)正在謀劃二期紙機生產線的建設，預計2016年8月正式投產。金恒紙業(yè)并不滿足于現狀，他們抓住國家“一路一帶”和“龍江思路帶”建設的有利契機，把更加長遠的發(fā)展眼光瞄向了俄羅斯市場，努力開辟更加廣闊的俄羅斯市場。力爭在2至3年內，金恒紙業(yè)有限公司將發(fā)展成為東三省最大的現代化造紙企業(yè)。

金恒紙業(yè)造紙原材料廢紙30%來自于俄羅斯，相比于國內的草漿紙，俄羅斯進口的廢紙是木漿紙，纖維長度好，造出來的紙質量也更好一些。

（雕龍）

興榮紙業(yè)將新增3萬t生活用紙產能

河北興榮紙業(yè)本次擴建將原有廠區(qū)作為南廠區(qū)，新租賃一塊地作為北廠區(qū)。南廠區(qū)新建1座生產車間，建筑面積2 200 m2，新增4臺3500高速紙機，4臺碎漿機，10臺磨漿機等。在北廠區(qū)新建2座生產車間，1座深加工車間，1座庫房和1座紙漿車間，總建筑面積7 500 m2，擴建后，年產衛(wèi)生紙4.3萬t，增加3萬t衛(wèi)生紙生產能力。

（雕龍）

兆隆紙業(yè)15萬t高強瓦楞紙技改項目預計9月投產

從安徽省滁州市政府獲悉，2016年下半年當地由安徽兆隆紙業(yè)有限公司投資超億元興建的年產15萬t高強瓦楞紙技改項目將動工。據調查，該項目最快于今年9月投產。目前兆隆紙業(yè)年產高強瓦楞紙8萬t，產品銷往安徽、江蘇、浙江、上海等地。

安徽兆隆紙業(yè)有限公司始建于1979年?，F投資12 000萬元將原有4條1760型瓦楞紙生產線技改為1條4800型自動控制生產線，保留原有1條3200型自動控制生產線，技術改造后全廠生產能力達到年產15萬t定量為60～140 g/m2高強瓦楞原紙；同時新增車間等建筑面積14 600 m2。

（雕龍）

SCA利用黑液生產液態(tài)生物燃料和化學品

SCA投資近5 000萬克朗的中試設備利用黑液生產液態(tài)生物燃料和化學品，該設備將安裝在SCA在瑞典北部Umea的Obbola箱紙板廠。

該中試設備將以硫酸鹽漿的副產物黑液為原料，生產木質素油并進一步處理后制得液體生物燃料和化學品。

瑞典能源局給予該項目1 100萬克朗的資金支持。該中試設施將在2016年開始建設，預計于2017年正式運行。

（楊揚）