負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度

徐大勇,堵勁松,李躍鋒,陳河祥,張 龍,葉 超,盧新萬,戴建國,洪偉齡*

1.中國煙草總公司鄭州煙草研究院 煙草行業(yè)煙草工藝重點實驗室,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001

2.福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廈門市海滄區(qū)新陽工業(yè)區(qū)新陽路1號 361022

3.中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所,合肥市蜀山湖路350號 230031

4.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,鄭州市隴海東路72號 450000

負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度

徐大勇1,堵勁松1,李躍鋒2,陳河祥2,張 龍3,葉 超3,盧新萬2,戴建國4,洪偉齡*2

1.中國煙草總公司鄭州煙草研究院 煙草行業(yè)煙草工藝重點實驗室,鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001

2.福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廈門市海滄區(qū)新陽工業(yè)區(qū)新陽路1號 361022

3.中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所,合肥市蜀山湖路350號 230031

4.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,鄭州市隴海東路72號 450000

為了準確測定卷煙小盒的密封度,研究了一種負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度的方法,確定了關(guān)鍵檢測參數(shù),并對該方法進行了評價,利用該方法對國內(nèi)主要品牌(規(guī)格)卷煙進行了密封度測試分析.結(jié)果表明:①負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度適宜的檢測條件為:抽氣流量為200 mL/min,打孔方式為刺穿包裝紙,打孔深度gt;煙盒厚度的1/2;②該方法測定結(jié)果變異系數(shù)在1%以內(nèi),具有較好的重復(fù)性;③硬盒包裝小盒密封度平均水平(-3.508 kPa)好于軟盒包裝平均水平(-1.138 kPa),且不同品牌(規(guī)格)軟盒和硬盒之間密封度均存在較大差異.硬盒密封度好于平均水平的比例為60%,而軟盒密封度好于平均水平的比例僅為33.33%.

卷煙;小盒密封度;負壓抽氣法

卷煙小盒包裝密封度與卷煙含水率具有緊密關(guān)系[1],卷煙在受潮后極易發(fā)生霉變,嚴重影響卷煙的外觀品質(zhì)和香味品質(zhì),降低卷煙的使用價值和貯存壽命[2],因此,卷煙包裝密封情況對于卷煙的保存、防霉變、保留原香氣等都具有一定影響[3].良好的包裝密封度能有效隔絕外界環(huán)境中的水分和氧氣,是安全、有效地預(yù)防霉變的主要措施,被廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域[4-7].密封性檢測的方法也較多[8-11],YC/T 140-1998[12]介紹了一種卷煙小盒密封度的測定方法,該方法是將壓縮空氣注入小盒內(nèi),使小盒內(nèi)部與外部的氣壓形成壓差,當充氣流量和煙包內(nèi)壓力平衡時,根據(jù)流量和煙包內(nèi)外壓力計算得到密封度值.該方法由于在充氣的過程中包裝紙膨脹,緊貼透明薄膜紙,阻礙空氣在煙包內(nèi)部的流動,導(dǎo)致檢測結(jié)果與實際小盒密封度偏差較大,且測試重復(fù)性和再現(xiàn)性也難以保證,該標準已廢止,目前尚無針對卷煙小盒密封度測定的標準方法.因此研究了一種負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度的方法,旨在為準確測定和控制卷煙小盒密封度提供新的方法.

1 方法的建立

1.1 材料與儀器

國內(nèi)主要牌號(規(guī)格)軟、硬盒包裝卷煙(安徽中煙、河北中煙、貴州中煙、江蘇中煙、廣東中煙、浙江中煙、河南中煙、山東中煙、江西中煙、福建中煙、廣西中煙、陜西中煙、紅塔集團、紅云紅河集團、上海集團).

XXPTE-X-Leak密封度測定儀(加拿大ARJAY設(shè)備公司);負壓抽氣法小盒密封度測定儀(自制).

1.2 負壓充氣法的原理

圖1 負壓抽氣法小盒密封度測定裝置示意圖

負壓抽氣法小盒密封度測定裝置主要包括壓力傳感器、測量室、連通吸盤、氣體流量計和真空泵,見圖1.真空泵壓力傳感器精度為0.01 kPa,氣體流量計量程為0～500 mL/min.

1.3 關(guān)鍵檢測參數(shù)的確定

1.3.1 抽氣流量和打孔方式

抽氣流量和打孔方式是負壓抽氣法關(guān)鍵測試參數(shù),將不同密封度的軟硬包裝卷煙在刺穿包裝紙和僅在薄膜紙上打孔兩種條件下,分別在抽氣流量為50、100、150、200、250、300 mL/min,重復(fù)測試30次,密封度檢測結(jié)果平均值及變異系數(shù)分別見圖2和表1.

由圖2可知,隨著測試抽氣流量的增加,對于同一包硬盒或軟盒包裝卷煙樣品,在兩種打孔方式下密封度測試值均增大,對于不同密封度煙包,密封度測試值區(qū)分度逐漸擴大,流量在100 mL/min以上且刺穿包裝紙條件下區(qū)分度最為明顯.因此,為了顯著區(qū)分卷煙包裝密封性的好壞,檢測時流量應(yīng)大于100 mL/min.

由表1知,軟盒包裝卷煙密封度測試結(jié)果重復(fù)性好于硬盒包裝,測試流量在100～250 mL/min范圍內(nèi),密封度測試結(jié)果變異系數(shù)多在5%以內(nèi),其中200 mL/min流量條件下,不同密封度煙包測試結(jié)果變異系數(shù)均小于2.5%,且包裝紙刺穿與否對測試重復(fù)性無明顯影響.因此,為了保證檢查結(jié)果具有較好的重復(fù)性,選擇檢測抽氣流量為200 mL/min.

1.3.2 打孔深度

打孔深度對空氣在煙包內(nèi)的流通性存在一定影響,為了確定適宜的打孔深度,隨機選取了5種硬盒包裝卷煙,打孔深度分別為煙包厚度的1/4、1/2、3/4,不同深度下密封度檢測結(jié)果見表2所示.

為比較不同打孔深度條件下密封度檢測結(jié)果的差異性,對3組檢測結(jié)果分別做成對t檢驗,分析結(jié)果見表3.由表3可知,打孔深度在1/2和3/4時,檢驗結(jié)果P值大于0.05,表明該兩種打孔深度檢測結(jié)果基本一致,故在密封度檢測時打孔深度不宜小于煙盒厚度的1/2.

圖2 不同流量條件下卷煙小盒密封度結(jié)果平均值

表1 不同流量條件下卷煙小盒密封度測試結(jié)果變異系數(shù)(n=30) (%)

表2 不同檢測深度條件下密封度測試結(jié)果 (-kPa)

表3 不同打孔深度檢測值t檢驗結(jié)果

2 方法的評價

采用負壓抽氣法對不同密封度軟硬包裝卷煙進行30次重復(fù)測試,考察結(jié)果的重復(fù)性.并與充氣法重復(fù)測試結(jié)果進行比較,結(jié)果見表4.由表4可知,充氣法檢測結(jié)果變異系數(shù)多在1.2%～8.0%范圍內(nèi),負壓抽氣軟硬包裝重復(fù)性測試結(jié)果變異系數(shù)多為1%以內(nèi),小于充氣法,說明負壓抽氣法具有較好的重復(fù)性.

將不同密封度軟硬盒包裝各4個樣品采用兩種檢測方法進行測試對比,結(jié)果如圖3所示.由圖3可以看出,雖然兩種方法采用的原理和表達方式不一樣,但測試結(jié)果的總體趨勢較為一致.

表4 兩種方法重復(fù)性的比較①(n=30)

圖3 兩種測試結(jié)果的比較

3 方法的應(yīng)用

利用本方法對國內(nèi)17家中煙(集團)公司65個主要品牌(規(guī)格)卷煙進行了密封度測試,其中硬盒包裝35個品牌(規(guī)格),軟盒包裝(含軟包硬化)30個品牌(規(guī)格),檢測結(jié)果見表5.由表5可知,國內(nèi)主要牌號(規(guī)格)硬盒包裝卷煙密封度主要分布在-0.500～-5.000 kPa,平均為-3.508 kPa,軟盒包裝密封度分布在-0.050～-5.000 kPa,平均為-1.138 kPa,低于硬盒包裝卷煙密封度平均水平,且不同品牌(規(guī)格)軟盒和硬盒直接之間各自均存在較大差異,其中硬盒之間差異在10倍以上,軟盒之間差異在80倍以上.

表5 國內(nèi)主要牌號(規(guī)格)卷煙的密封度測試結(jié)果

表5(續(xù))

圖4所示為軟硬包裝卷煙密封度分布統(tǒng)計結(jié)果,由圖可知,硬盒包裝卷煙密封度90%以上在-1 kPa以上,密封度優(yōu)于平均水平(-3.508 kPa)的比例為60%,而軟盒包裝卷煙密封度優(yōu)于-1 kPa的比例為50%,90%軟盒卷煙密封度在-0.1 kPa以上,密封度優(yōu)于平均水平(-1.138 kPa)的比例僅為33.33%.可見,目前硬盒包裝卷煙密封性普遍較好,但大部分軟盒包裝密封度有待提高.

4 結(jié)論

①負壓抽氣法密封度測定方法檢測條件:抽氣流量200 mL/min,打孔方式為刺穿包裝紙,打孔深度應(yīng)大于煙盒厚度的1/2.②負壓抽氣法密封度測定結(jié)果變異系數(shù)1%以內(nèi),具有較好的重復(fù)性.③國內(nèi)主要品牌(規(guī)格)硬盒包裝卷煙密封度平均水平(-3.508 kPa)優(yōu)于軟盒包裝平均水平(-1.138 kPa),且不同品牌(規(guī)格)軟盒和硬盒之間均存在較大差異.硬盒密封度優(yōu)于平均水平的比例為60%,而軟盒密封度優(yōu)于平均水平的比例僅為33.33%.

[1] 閃紅光,姬有道.卷煙小盒包裝密封性與水分變化關(guān)系初探[J].黑龍江煙草,2001(2):19-21.

[2]Lee K H,鄭新章.不同密封度下包裝卷煙的貯存壽命預(yù)測[J].煙草科技,1992(4):46.

[3] 張新恒,嚴莉紅.卷煙包裝密封度測定儀的應(yīng)用[J].煙草科技,1994(3):26-27.

[4] 喬建軍,劉兵勝,栗勇偉.GD包裝機組條包煙外包裝完好性在線檢測系統(tǒng)[J].煙草科技,2013(4):26-27.

[5] 陳藝暉,甕紅利,林河通,等.龍眼果實聚乙烯薄膜袋包裝和貯藏的研究[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2007,38(9):192-195.

[6] 謝宏,李新華,王帥.密封小包裝內(nèi)氣體環(huán)境對大米貯藏效果的影響[J].食品科技,2007(7):228-230.

[7] 郁韞超,孫黎敏,王斌.包裝對醫(yī)院外用軟膏制劑重量、外觀性狀和有效成分含量的影響[J].中國藥房,2005,16(3):189-190.

[8] 張倩,張善耕,馬鉞.密封包裝食品的密封性檢測[J].制造業(yè)自動化,2014,36(5):38-41.

[9] 張懷智,高廷如.關(guān)于包裝密封性的非破壞性檢測方法[J].包裝工程,2002,23(4):23-24.

[10]蔣井明,彭曉蓉.西林瓶真空包裝的密封完整性檢查[J].機電信息,2012(32):36-37.

[11]周紹輝.無菌藥品的密封性檢測與全自動電子微孔檢漏機[J].機電信息,2012(20):24-27.

[12]YC/T 140-1998卷煙 小盒密封度的測定 充氣法[S].

責(zé)任編輯 周雅寧

Determination of Airtightness of Cigarette Packets by Negative Pressure Air Extraction Method

XU Dayong1,DU Jinsong1,LI Yuefeng2,CHEN Hexiang2,ZHANG Long3,YE Chao3,LU Xinwan2,DAI Jianguo4,and HONG Weiling*2
1.Key Laboratory of Tobacco Processing Technology of CNTC,Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC,Zhengzhou 450001,China
2.China Tobacco Fujian Industrial Co.,Ltd.,Xiamen 361022,Fujian,China
3.Anhui Institute of Optics and Fine Mechanism of CAS,Hefei 230031,China
4.China Tobacco Henan Industrial Co.,Ltd.,Zhengzhou 450000,China

For determining the airtightness of cigarette packets accurately,a negative pressure air extraction method was studied,the key test parameters were determined and the method was verified.The airtightness of packets of major domestic cigarette brands was detected by this method.The results showed that:1)The appropriate detection conditions were air extraction volume 200 mL/min,packet perforation depthgt;half of packet thickness.2)The coefficient of variation of detection results was less than 1%,it indicated that the repeatability of this method was good.3)The average airtightness of hard packets(-3.508 kPa)was better than that of soft ones(-1.138 kPa),and airtightness differed greatly between the hard and soft packets of different brands.The proportion of packets whose air tightness was better than the average level reached 60%for hard packets,while which was only 33.33%for soft packets.

Cigarette;Airtightness of packet;Negative pressure air extraction method

TS761.2

A

1002-0861(2015)10-0073-05

10.16135/j.issn1002-0861.20151013

2014-11-21

2015-07-10

徐大勇(1982-),碩士,工程師,主要從事煙草加工工藝技術(shù)研究.E-mail:xdyong@126.com;*

洪偉齡,E-mail:hwl2083@163.com.

徐大勇,堵勁松,李躍鋒,等.負壓抽氣法測定卷煙小盒密封度[J].煙草科技,2015,48(10):73-77.XU Dayong,DU Jinsong,LI Yuefeng,et al.Determination of airtightness of cigarette packets by negative pressure air extraction method[J].Tobacco Scienceamp;Technology,2015,48(10):73-77.