軟包裝溶劑殘留測控方法介紹

范 珺

(濟南蘭光機電技術有限公司)

隨著人們生活水平的日益提高，食品的種類愈發(fā)豐富，相應的各類食品對包裝的阻氧、防潮、保香提出了更加嚴格的要求。以往單一的塑料軟包裝材料無法滿足上述要求，如今食品企業(yè)多采用由多種塑料薄膜、鋁箔、粘合劑及油墨構成的復合包裝材料來包裝食品。近年，因包裝產生的食品安全事件層出不窮，2006年，因甲苯溶劑超標引發(fā)的“有毒奶粉袋”事件把復合包裝溶劑殘留問題推至風口浪尖，時至今日仍是包裝領域的熱議話題。

復合材料是一種常用的包裝材料，集合多種高聚物材料的優(yōu)良性能于一體，可以有效延長產品的保質期。食品用復合包裝的溶劑殘留指標通常包含兩大內容:(1)殘留總量。包括乙醇、丙酮、異丙酮、丁酮、乙酸乙酯、丁醇、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯等共11種;(2)苯類溶劑殘留量。包括苯、甲苯、二甲苯等3種。GB/T10004－2008《包裝用塑料復合膜、袋干式復合、擠出復合》要求殘留總量≤5.0mg/m2，苯類溶劑不得檢出，檢出限為0.01 mg/m2?；诖艘?，我們首先需要探求復合包裝的溶劑殘留來源。

復合包裝的溶劑殘留一般產生于粘合劑和油墨中的溶劑，與薄膜自身、生產工藝和環(huán)境有著密切的關系。

油墨的品質、溶劑的溶解性以及涂墨的厚度對溶劑殘留的大小有著很大的影響。當前國內包裝印刷業(yè)采用的油墨以聚酯類樹脂為主體結構，甲苯、丁酮為主溶劑，以溶劑揮發(fā)為干燥方式。但由于油墨中所含不等量的甲苯、丁酮、乙酯等溶劑揮發(fā)速度并不相同，這就造成了各種溶劑殘留量數值不一。與此同時，若溶劑對樹脂分子溶解性較好，樹脂分子對溶劑的釋放性較差，同樣會導致大量的溶劑殘留。在此基礎上，隨著墨層涂覆的厚度增加，溶劑殘留量也會隨之增加。當溶劑殘留量超過一定限度時，就會對包裝內容物造成污染，進而對消費者的健康帶來危害。

目前，國內最普遍的復合膜生產方法是干式復合法，其方法是在各種基材表面涂布一層粘合劑，經烘道干燥發(fā)粘后，在復合輥上壓貼復合制成。過程中所用的粘合劑主要為溶劑型粘合劑(酯溶型聚氨酯粘合劑)，它是以已二酸及乙二醇為主要原料經縮聚而成，高溫水解后，會生產致癌物甲苯二胺，因此也有溶劑殘留的問題存在。

除此之外，溶劑殘留量的大小與基層膜材的性質、生產工藝和環(huán)境有關。有些膜材，如BOPP等聚烯烴材料，甲苯對其的親和性要好于其他材料，易導致印刷品的甲苯殘留。就復合膜的干式復合工藝來說，合理的烘道溫度梯度和良好的通風是降低溶劑殘留的關鍵點。通常三段烘道建議溫度為60℃、70℃和80℃，若烘道溫度不合適、烘干風量不足、添加劑涂布不均勻、生產速度不合理等現(xiàn)象也會引起復合包裝的溶劑殘留。同時，生產車間內空氣的濕度也會影響溶劑的揮發(fā)速率，一般濕度增加一倍，油墨的干燥速度會延緩兩倍。

基于上述分析，復合包裝的溶劑殘留涉及到生產過程的方方面面，企業(yè)很難全面的進行把控，因此復合包裝的溶劑殘留檢測顯得格外重要。包裝生產企業(yè)可以根據實際的檢測結果，相應調整生產原料和工藝，以減少溶劑超標的發(fā)生幾率。

溶劑殘留檢測通常借助氣相色譜儀完成，它是根據試樣中各組分在氣固或氣液兩相間的吸附或分配系數的不同隨載氣移動而進行分離的儀器。分離后的組分按保留時間的先后順序進入檢測器，并自動記錄檢測信號，依據組分的保留時間和響應值進行定性、定量分析。Labthink GC－7800型氣相色譜儀只需25分鐘即可完成檢測，整個檢測流程主要分為氣相色譜儀預熱、制樣、烘烤、取樣氣、注入氣相色譜儀測試、獲得試驗結果幾步(參見圖1)，專門配置的氣相色譜軟件不僅能直接檢測出復合包裝中各類殘留溶劑的名稱，而且可以直接顯示出該類溶劑的殘留含量(mg/m2)，便于試驗人員參考檢測標準進行數據分析，此外還可檢測所使用溶劑的純度。

圖1 溶劑殘留量檢測結構圖

具體試驗過程如下:

儀器:氣相色譜儀 檢測器(氫火焰離子檢測器)

色譜柱:TVOC，柱長50m，內徑0.32mm，壁厚1.0μm。

條件:程序升溫，柱室溫度50℃，檢測器溫度180℃，氣化室溫度180℃

(1)制作標準溶劑樣品的標準曲線

生產實際使用溶劑的種類配制標準溶劑樣品，選二甲基甲酰胺作為稀釋劑制成混合標樣。用微升注射器取 0.5μL、1μL、2μL、3μL 和 4μL 樣品，換算成質量。將混合標樣分別注入用硅橡膠密封好的清潔干燥的500mL三角瓶中，送入80±2℃恒溫烘箱中放置30分鐘后，用5mL注射器從瓶中取1mL氣體，迅速注入色譜儀中測定。由此得出各標準物質所對應的譜圖(1μL樣品標準譜圖參見圖2)。

圖2 1μL樣品標準譜圖

(2)待測樣品測試

裁取0.2m2待測樣品，將樣品迅速裁成10mm×30mm的碎片，放入硅橡膠密封好的清潔干燥的500mL三角瓶中，后續(xù)操作步驟同上。所得出樣品的出峰譜圖與標樣譜圖相對應，得出相應的含量，試驗結果以mg/m2表示。

通過氣相色譜儀的檢測，可為復合包裝生產企業(yè)有效調整生產工藝，控制溶劑超標提供了方向，如:以醇溶性油墨和水性油墨代替目前大量使用的苯溶劑油墨;采用無溶劑粘合劑減少二次溶劑污染;材料復合烘干過程中，首段溫度可維持不變，目的是讓粘合劑和油墨的溶劑逐漸揮發(fā)，防止粘合劑表面硬化導致內層溶劑殘留在膠內。二段溫度可適當提高5～10℃，加速里層粘合劑和油墨的溶劑揮發(fā)。三段溫度亦可不變。烘干同時要控制風速，風速設定最低為25m/s，在出風噴嘴處測定，最好達到35m/s，這樣可以形成風鏟，熱量直達膠膜深處，利于粘合劑的徹底干燥，避免生產車間高濕環(huán)境，相對濕度應控制在50～60%范圍內。

如今，無苯型油墨、水性油墨、各類環(huán)保粘合劑的開發(fā)和使用為徹底解決復合包裝的溶劑殘留問題帶來了光明的前景，通過采用正確的生產工藝，并輔之氣相色譜儀的精確檢測，可以實現(xiàn)從源頭上控制包裝溶劑殘留的產生。