徐大勇,堵劲松,李跃锋,陈河祥,张 龙,叶 超,卢新万,戴建国,洪伟龄*

1.中国烟草总公司郑州烟草研究院 烟草行业烟草工艺重点实验室,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

2.福建中烟工业有限责任公司,厦门市海沧区新阳工业区新阳路1号 361022

3.中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥市蜀山湖路350号 230031

4.河南中烟工业有限责任公司,郑州市陇海东路72号 450000

负压抽气法测定卷烟小盒密封度

徐大勇1,堵劲松1,李跃锋2,陈河祥2,张 龙3,叶 超3,卢新万2,戴建国4,洪伟龄*2

1.中国烟草总公司郑州烟草研究院 烟草行业烟草工艺重点实验室,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

2.福建中烟工业有限责任公司,厦门市海沧区新阳工业区新阳路1号 361022

3.中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥市蜀山湖路350号 230031

4.河南中烟工业有限责任公司,郑州市陇海东路72号 450000

为了准确测定卷烟小盒的密封度,研究了一种负压抽气法测定卷烟小盒密封度的方法,确定了关键检测参数,并对该方法进行了评价,利用该方法对国内主要品牌(规格)卷烟进行了密封度测试分析.结果表明:①负压抽气法测定卷烟小盒密封度适宜的检测条件为:抽气流量为200 mL/min,打孔方式为刺穿包装纸,打孔深度gt;烟盒厚度的1/2;②该方法测定结果变异系数在1%以内,具有较好的重复性;③硬盒包装小盒密封度平均水平(-3.508 kPa)好于软盒包装平均水平(-1.138 kPa),且不同品牌(规格)软盒和硬盒之间密封度均存在较大差异.硬盒密封度好于平均水平的比例为60%,而软盒密封度好于平均水平的比例仅为33.33%.

卷烟;小盒密封度;负压抽气法

卷烟小盒包装密封度与卷烟含水率具有紧密关系[1],卷烟在受潮后极易发生霉变,严重影响卷烟的外观品质和香味品质,降低卷烟的使用价值和贮存寿命[2],因此,卷烟包装密封情况对于卷烟的保存、防霉变、保留原香气等都具有一定影响[3].良好的包装密封度能有效隔绝外界环境中的水分和氧气,是安全、有效地预防霉变的主要措施,被广泛应用于食品、农业、医药卫生等领域[4-7].密封性检测的方法也较多[8-11],YC/T 140-1998[12]介绍了一种卷烟小盒密封度的测定方法,该方法是将压缩空气注入小盒内,使小盒内部与外部的气压形成压差,当充气流量和烟包内压力平衡时,根据流量和烟包内外压力计算得到密封度值.该方法由于在充气的过程中包装纸膨胀,紧贴透明薄膜纸,阻碍空气在烟包内部的流动,导致检测结果与实际小盒密封度偏差较大,且测试重复性和再现性也难以保证,该标准已废止,目前尚无针对卷烟小盒密封度测定的标准方法.因此研究了一种负压抽气法测定卷烟小盒密封度的方法,旨在为准确测定和控制卷烟小盒密封度提供新的方法.

1 方法的建立

1.1 材料与仪器

国内主要牌号(规格)软、硬盒包装卷烟(安徽中烟、河北中烟、贵州中烟、江苏中烟、广东中烟、浙江中烟、河南中烟、山东中烟、江西中烟、福建中烟、广西中烟、陕西中烟、红塔集团、红云红河集团、上海集团).

XXPTE-X-Leak密封度测定仪(加拿大ARJAY设备公司);负压抽气法小盒密封度测定仪(自制).

1.2 负压充气法的原理

图1 负压抽气法小盒密封度测定装置示意图

负压抽气法小盒密封度测定装置主要包括压力传感器、测量室、连通吸盘、气体流量计和真空泵,见图1.真空泵压力传感器精度为0.01 kPa,气体流量计量程为0～500 mL/min.

1.3 关键检测参数的确定

1.3.1 抽气流量和打孔方式

抽气流量和打孔方式是负压抽气法关键测试参数,将不同密封度的软硬包装卷烟在刺穿包装纸和仅在薄膜纸上打孔两种条件下,分别在抽气流量为50、100、150、200、250、300 mL/min,重复测试30次,密封度检测结果平均值及变异系数分别见图2和表1.

由图2可知,随着测试抽气流量的增加,对于同一包硬盒或软盒包装卷烟样品,在两种打孔方式下密封度测试值均增大,对于不同密封度烟包,密封度测试值区分度逐渐扩大,流量在100 mL/min以上且刺穿包装纸条件下区分度最为明显.因此,为了显著区分卷烟包装密封性的好坏,检测时流量应大于100 mL/min.

由表1知,软盒包装卷烟密封度测试结果重复性好于硬盒包装,测试流量在100～250 mL/min范围内,密封度测试结果变异系数多在5%以内,其中200 mL/min流量条件下,不同密封度烟包测试结果变异系数均小于2.5%,且包装纸刺穿与否对测试重复性无明显影响.因此,为了保证检查结果具有较好的重复性,选择检测抽气流量为200 mL/min.

1.3.2 打孔深度

打孔深度对空气在烟包内的流通性存在一定影响,为了确定适宜的打孔深度,随机选取了5种硬盒包装卷烟,打孔深度分别为烟包厚度的1/4、1/2、3/4,不同深度下密封度检测结果见表2所示.

为比较不同打孔深度条件下密封度检测结果的差异性,对3组检测结果分别做成对t检验,分析结果见表3.由表3可知,打孔深度在1/2和3/4时,检验结果P值大于0.05,表明该两种打孔深度检测结果基本一致,故在密封度检测时打孔深度不宜小于烟盒厚度的1/2.

图2 不同流量条件下卷烟小盒密封度结果平均值

表1 不同流量条件下卷烟小盒密封度测试结果变异系数(n=30) (%)

表2 不同检测深度条件下密封度测试结果 (-kPa)

表3 不同打孔深度检测值t检验结果

2 方法的评价

采用负压抽气法对不同密封度软硬包装卷烟进行30次重复测试,考察结果的重复性.并与充气法重复测试结果进行比较,结果见表4.由表4可知,充气法检测结果变异系数多在1.2%～8.0%范围内,负压抽气软硬包装重复性测试结果变异系数多为1%以内,小于充气法,说明负压抽气法具有较好的重复性.

将不同密封度软硬盒包装各4个样品采用两种检测方法进行测试对比,结果如图3所示.由图3可以看出,虽然两种方法采用的原理和表达方式不一样,但测试结果的总体趋势较为一致.

表4 两种方法重复性的比较①(n=30)

图3 两种测试结果的比较

3 方法的应用

利用本方法对国内17家中烟(集团)公司65个主要品牌(规格)卷烟进行了密封度测试,其中硬盒包装35个品牌(规格),软盒包装(含软包硬化)30个品牌(规格),检测结果见表5.由表5可知,国内主要牌号(规格)硬盒包装卷烟密封度主要分布在-0.500～-5.000 kPa,平均为-3.508 kPa,软盒包装密封度分布在-0.050～-5.000 kPa,平均为-1.138 kPa,低于硬盒包装卷烟密封度平均水平,且不同品牌(规格)软盒和硬盒直接之间各自均存在较大差异,其中硬盒之间差异在10倍以上,软盒之间差异在80倍以上.

表5 国内主要牌号(规格)卷烟的密封度测试结果

表5(续)

图4所示为软硬包装卷烟密封度分布统计结果,由图可知,硬盒包装卷烟密封度90%以上在-1 kPa以上,密封度优于平均水平(-3.508 kPa)的比例为60%,而软盒包装卷烟密封度优于-1 kPa的比例为50%,90%软盒卷烟密封度在-0.1 kPa以上,密封度优于平均水平(-1.138 kPa)的比例仅为33.33%.可见,目前硬盒包装卷烟密封性普遍较好,但大部分软盒包装密封度有待提高.

4 结论

①负压抽气法密封度测定方法检测条件:抽气流量200 mL/min,打孔方式为刺穿包装纸,打孔深度应大于烟盒厚度的1/2.②负压抽气法密封度测定结果变异系数1%以内,具有较好的重复性.③国内主要品牌(规格)硬盒包装卷烟密封度平均水平(-3.508 kPa)优于软盒包装平均水平(-1.138 kPa),且不同品牌(规格)软盒和硬盒之间均存在较大差异.硬盒密封度优于平均水平的比例为60%,而软盒密封度优于平均水平的比例仅为33.33%.

[1] 闪红光,姬有道.卷烟小盒包装密封性与水分变化关系初探[J].黑龙江烟草,2001(2):19-21.

[2]Lee K H,郑新章.不同密封度下包装卷烟的贮存寿命预测[J].烟草科技,1992(4):46.

[3] 张新恒,严莉红.卷烟包装密封度测定仪的应用[J].烟草科技,1994(3):26-27.

[4] 乔建军,刘兵胜,栗勇伟.GD包装机组条包烟外包装完好性在线检测系统[J].烟草科技,2013(4):26-27.

[5] 陈艺晖,瓮红利,林河通,等.龙眼果实聚乙烯薄膜袋包装和贮藏的研究[J].农业机械学报,2007,38(9):192-195.

[6] 谢宏,李新华,王帅.密封小包装内气体环境对大米贮藏效果的影响[J].食品科技,2007(7):228-230.

[7] 郁韫超,孙黎敏,王斌.包装对医院外用软膏制剂重量、外观性状和有效成分含量的影响[J].中国药房,2005,16(3):189-190.

[8] 张倩,张善耕,马钺.密封包装食品的密封性检测[J].制造业自动化,2014,36(5):38-41.

[9] 张怀智,高廷如.关于包装密封性的非破坏性检测方法[J].包装工程,2002,23(4):23-24.

[10]蒋井明,彭晓蓉.西林瓶真空包装的密封完整性检查[J].机电信息,2012(32):36-37.

[11]周绍辉.无菌药品的密封性检测与全自动电子微孔检漏机[J].机电信息,2012(20):24-27.

[12]YC/T 140-1998卷烟 小盒密封度的测定 充气法[S].

责任编辑 周雅宁

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-),硕士,工程师,主要从事烟草加工工艺技术研究.E-mail:xdyong@126.com;*

洪伟龄,E-mail:hwl2083@163.com.

徐大勇,堵劲松,李跃锋,等.负压抽气法测定卷烟小盒密封度[J].烟草科技,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.