Pengesanan Kebocoran Udara untuk Makanan Berbungkus Beg: Teknologi, Kaedah dan Panduan Amalan Industri

1. Bahaya Kebocoran Udara dalam Makanan Berbungkus Beg dan Kepentingan Pengesanan

   
   

Kebocoran udara dalam makanan yang dibungkus beg adalah masalah biasa dan serius dalam industri makanan. Apabila pengedap beg pembungkusan terjejas, ia membenarkan gas bertukar antara bahagian dalam dan luar beg, menyebabkan pengoksidaan, kelembapan, acuan, dan juga kerosakan, yang menjejaskan kualiti dan keselamatan produk dengan serius. Bagi pengguna, kebocoran makanan boleh menimbulkan risiko kesihatan; bagi pengeluar, ia boleh menyebabkan penarikan balik produk, kerosakan kepada reputasi jenama dan kerugian kewangan.

Kebocoran udara dalam pembungkusan makanan berlaku terutamanya disebabkan oleh dua faktor: sifat halangan bahan pembungkus yang lemah, yang tidak dapat menyekat oksigen dan kelembapan luaran dengan berkesan; dan pengedap yang lemah semasa proses pengeluaran pembungkusan siap, terutamanya kecacatan pada pengedap haba. Dalam pengeluaran sebenar, kekuatan pengedap haba yang berlebihan atau rendah, serta kekuatan pengedap haba yang tidak sekata, boleh menyebabkan kebocoran udara dengan mudah. Ini terutama berlaku untuk makanan berbungkus berisi udara, seperti kerepek kentang dan makanan kembung, di mana variasi kandungan gas dalam beg boleh memberi kesan secara langsung kepada jangka hayat dan rasa produk.

Menjalankan ujian kedap udara adalah penting untuk syarikat makanan. Ia bukan sahaja komponen utama kawalan kualiti tetapi juga cara yang berkesan untuk mencegah kebocoran yang mahal. Melalui ujian saintifik, syarikat boleh mengenal pasti dengan segera kecacatan pengedap, menyediakan rujukan untuk menambah baik proses pembungkusan dan akhirnya meningkatkan kualiti produk keseluruhan dan daya saing pasaran. Teknologi ujian moden kini membolehkan 100% pemantauan kualiti pembungkusan, meminimumkan risiko kebocoran makanan memasuki pasaran.

2 Kaedah Pengujian Arus Perdana dan Prinsipnya

2.1 Kaedah Penyahmampatan Air (Kaedah Vakum)

Kaedah penyahmampatan air kini merupakan kaedah ujian tradisional yang paling banyak digunakan, terutamanya berdasarkan piawaian kebangsaan "Kaedah Ujian GB/T 15171 untuk Prestasi Pengedap Pakej Fleksibel." Prinsip asas kaedah ini adalah untuk merendam sampel di bawah ujian dalam cecair. Dengan mengosongkan kebuk vakum, perbezaan tekanan dicipta antara bahagian dalam dan luar sampel. Jika sampel bocor, gas dalaman akan keluar melalui lubang bocor, membentuk aliran berterusan buih yang boleh dilihat, yang boleh digunakan untuk menentukan sama ada sampel bocor dan mencari titik bocor. Proses operasi khusus termasuk: menyuntik jumlah air suling yang sesuai ke dalam ruang vakum, mengamankan sampel dalam lekapan dan merendamnya sepenuhnya dalam air; menutup penutup pengedap, menutup injap ekzos, dan memulakan pam vakum untuk mengosongkan ruang; biasanya melaraskan tahap vakum kepada nilai pratetap (seperti 20, 30, 50, atau 90 kPa) dalam masa 30-60 saat; mengekalkan tahap vakum selama 30 saat selepas menghentikan pemindahan, memerhatikan penjanaan buih berterusan; akhirnya, membuka injap masuk untuk memulihkan tekanan kepada normal, mengeluarkan sampel dan memeriksa penyusupan air.

Kunci kepada kaedah ini ialah membezakan antara gelembung berterusan dan terpencil. Hanya gelembung yang dijana secara berterusan dianggap sebagai tanda kebocoran, manakala buih terpencil mungkin gas yang melekat pada permukaan pembungkusan dan tidak merupakan kebocoran. Pilihan tahap vakum hendaklah ditentukan berdasarkan ciri-ciri sampel. Perbezaan tekanan yang terlalu tinggi boleh menyebabkan sampel pecah atau retak kedap, menjejaskan ketepatan ujian.

Walaupun kaedah penyahmampatan bawah air adalah mudah dan murah, ia adalah ujian yang merosakkan. Produk yang diuji biasanya tidak boleh dijual. Sensitivitinya terhadap kebocoran kecil adalah terhad, menjadikannya digunakan terutamanya untuk pensampelan dan bukannya pemeriksaan menyeluruh. 2.2 Kaedah Pereputan Vakum

Kaedah pereputan vakum ialah teknologi pengesanan kebocoran mikro tanpa musnah termaju berdasarkan ASTM F2338, yang telah diiktiraf oleh FDA AS sebagai standard konsensus untuk ujian integriti pakej. Prinsipnya adalah untuk meletakkan spesimen dalam ruang ujian yang direka khas, mengosongkannya untuk mewujudkan persekitaran tekanan negatif, dan memantau perubahan dalam tahap vakum dalam ruang menggunakan sensor tekanan ketepatan tinggi. Jika bungkusan bocor, gas akan memasuki ruang melalui kebocoran, menyebabkan perubahan tekanan dalam ruang. Dengan mengukur nilai pereputan vakum, adalah mungkin untuk menentukan sama ada spesimen bocor dan juga mengukur kadar kebocoran.

Berbanding dengan kaedah penyahmampatan air, kaedah pereputan vakum menawarkan kelebihan yang ketara: Produk yang layak boleh terus dijual selepas ujian tidak merosakkan; sensitiviti tinggi, mampu mengesan kebocoran sekecil 1 mikron; automasi tinggi, membolehkan integrasi ke dalam barisan pengeluaran untuk ujian dalam talian; dan output kuantitatif, mampu bukan sahaja menentukan kehadiran kebocoran tetapi juga mengira saiz kebocoran. Ciri-ciri ini menjadikannya sangat sesuai untuk industri pembungkusan makanan dan farmaseutikal yang menuntut.

Sistem ujian pereputan vakum biasanya terdiri daripada pam vakum, penderia ketepatan tinggi, ruang ujian khusus dan perisian pemprosesan data. Semasa ujian, instrumen merekodkan perubahan vakum dalam tempoh masa yang telah ditetapkan dan menggunakan algoritma untuk menganalisis dan menentukan integriti pakej. Keseluruhan proses ujian tidak memerlukan penyediaan sampel dan tidak bergantung pada pertimbangan pengendali subjektif, menghasilkan keputusan yang lebih objektif dan boleh dipercayai.

2.3 Teknologi Pengesanan Kebocoran Tekanan Berbeza

Pengesan kebocoran tekanan perbezaan adalah satu lagi kaedah ujian ketepatan, berdasarkan piawaian kebangsaan "Pengesan Kebocoran Tekanan Berbeza GB/T25752-2010." Kaedah ini menggunakan penderia tekanan pembezaan sebagai elemen pengesan tekanan untuk menentukan kehadiran dan kadar kebocoran dengan membandingkan perbezaan tekanan antara objek yang diuji dan objek rujukan.

Semasa ujian, objek rujukan (objek rujukan dengan bentuk, bahan dan isipadu yang sama seperti objek yang diuji dan dengan kadar kebocoran yang boleh diabaikan) dan objek yang diuji disambungkan pada sistem ujian secara serentak. Kedua-duanya pada mulanya diisi dengan gas pada tekanan yang sama, dan selepas tekanan disamakan oleh injap pengimbang, fasa ujian bermula. Penderia tekanan pembezaan sentiasa memantau perbezaan tekanan antara objek yang diuji dan objek rujukan. Jika kebocoran dikesan, perbezaan tekanan akan berubah, dan perubahan ini dikira untuk menentukan status kebocoran.

Pengesan kebocoran tekanan berbeza boleh dikategorikan kepada lima jenis berdasarkan tekanan ujian: pengesan kebocoran vakum (di bawah tekanan atmosfera), pengesan kebocoran tekanan mikro (0-50 kPa), pengesan kebocoran tekanan rendah (50-200 kPa), pengesan kebocoran tekanan sederhana (200-700 kPa), dan pengesan kebocoran tekanan tinggi (0above kPa). Pengkategorian ini membolehkan pemilihan peralatan berdasarkan keperluan tekanan ujian pembungkusan yang berbeza, meningkatkan kesesuaian dan ketepatan pengesanan.

Teknologi ini menawarkan kepekaan tinggi dan keputusan ujian yang stabil dan boleh dipercayai, menjadikannya sangat sesuai untuk menguji pembungkusan makanan bernilai tambah tinggi dengan keperluan pengedap yang sangat ketat, seperti ujian pembungkusan suasana diubah suai (MAP) untuk serbuk susu dan produk kopi mewah.

2.4 Kaedah Gas Pengesan dan Teknologi Baharu

Untuk pembungkusan dengan keperluan khas, kaedah gas pengesan menawarkan penyelesaian pengesanan yang sangat sensitif. Antaranya, kaedah gas pengesan karbon dioksida digunakan secara meluas dalam bidang pembungkusan atmosfera yang diubah suai. Kaedah ini meletakkan bungkusan yang mengandungi gas CO2 dalam ruang ujian, mewujudkan vakum dan perbezaan tekanan. Jika bungkusan bocor, penderia CO2 dalam ruang akan mengesan gas bocor secara sensitif dan mencetuskan penggera. Kaedah ini tidak memerlukan pemusnahan pembungkusan, dan produk yang diperiksa kekal kering dan utuh, membolehkan ia terus dijual. Ia amat sesuai untuk ujian dalam talian bagi makanan yang dibungkus dengan suasana yang diubah suai.

Selain itu, teknologi ujian ultrasonik menggunakan ciri-ciri ultrabunyi digabungkan dengan teknologi pengimejan untuk melakukan ujian tanpa sentuhan kebolehmeteraian beg pembungkusan fleksibel. Apabila pakej bocor, ciri perambatan gelombang ultrasound berubah, dan analisis perubahan ini boleh digunakan untuk menentukan status meterai. Kaedah ini cepat dan mudah untuk mengautomasikan, tetapi memerlukan peralatan khusus dan sokongan teknikal.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan kemajuan teknologi, sistem pengesanan kebocoran automatik dalam talian yang dikeluarkan oleh Jinan Maotong telah menjadi trend yang semakin berkembang. Sistem ini biasanya menggabungkan berbilang teknologi, seperti penglihatan mesin dan ujian tekanan, untuk mencapai 100% pemeriksaan makanan yang dibungkus pada barisan pengeluaran berkelajuan tinggi. Sebagai contoh, beberapa peralatan pengesanan kebocoran dan kebocoran udara termaju boleh mencapai kelajuan pemeriksaan 200-400 beg seminit, dengan kadar penolakan kebocoran sehingga 99.9%, meningkatkan kecekapan pengeluaran dan kualiti produk dengan ketara. 

Jadual: Perbandingan Kaedah Pengesanan Kebocoran Makanan Beg Utama

3 Peralatan dan Aplikasi Ujian Biasa

Peralatan pengesan kebocoran makanan dalam beg dikategorikan kepada pelbagai jenis berdasarkan prinsip dan senario yang boleh digunakan. Penguji meterai MFY-CM ialah penguji penyahmampatan bawah air biasa yang terdiri daripada ruang vakum, penutup pengedap, pemegang spesimen, pam vakum dan sistem kawalan. Peranti ini mempunyai antara muka skrin sentuh 7 inci dan boleh mencapai tahap vakum -90 kPa. Ia sesuai untuk industri seperti makanan, pembungkusan fleksibel plastik, kain lap basah, farmaseutikal, dan bahan kimia harian. Pengguna boleh menetapkan tahap vakum dan masa tahan berdasarkan ciri produk, mencapai ujian piawai.

Untuk keperluan ujian ketepatan tinggi, Penguji Kebocoran Mikro MFY-02A menggunakan teknologi pereputan vakum dan dilengkapi dengan penderia tekanan ketepatan tinggi (resolusi sehingga 1Pa), yang mampu mengesan kebocoran ≥1μm. Peranti ini sesuai untuk ujian kebocoran mikro dalam pelbagai jenis pembungkusan, termasuk vial, picagari praisi, beg, tin dan botol. Dengan masa ujian hanya 5-30 saat, ia sangat cekap dan tepat. Peranti ini menggunakan komputer tablet skrin sentuh gred industri 10 inci, membolehkan statistik data pintar dan pengurusan kebenaran berbilang peringkat, memenuhi keperluan kebolehkesanan data industri farmaseutikal dan makanan.

Penguji Kebocoran Udara WM-230 ialah peranti pelbagai fungsi yang sesuai untuk beg lembut (seperti susu tepung, keju dan kopi), pembungkusan separa tegar (seperti daging sejuk, salad buah-buahan dan sayur-sayuran, dan yogurt), dan pembungkusan tegar (seperti botol minuman, tong minyak dan tin). Dilengkapi dengan tolok vakum digital berketepatan tinggi, peranti ini membenarkan menetapkan sasaran tekanan negatif dan masa tahan, dan secara automatik mencetuskan penggera tekanan apabila mencapai tekanan yang ditetapkan. Ruang vakum dibina daripada kepingan akrilik lutsinar berkualiti tinggi, memudahkan pemerhatian keadaan ujian dalam ruang dan boleh disesuaikan kepada saiz bukan standard.

Bagi sistem pemeriksaan dalam talian, peralatan pengesanan kebocoran dan kebocoran udara termaju boleh disepadukan terus ke dalam barisan pengeluaran, membolehkan pemeriksaan automatik berkelajuan tinggi. Peranti ini biasanya termasuk penghantar pemeriksaan, mekanisme pengesanan picit, dan peranti penolakan produk yang rosak, beroperasi pada kelajuan 200-400 pakej seminit. Mereka mengesan dan menolak produk yang rosak dengan berkesan seperti bungkusan yang bocor dan kembung, dengan ketara meningkatkan kecekapan pengeluaran. Peralatan ini menawarkan keserasian yang luas, mengendalikan pakej dari saiz dari 40×40mm hingga 100×100mm untuk memenuhi keperluan pengeluaran yang pelbagai.

4 Proses dan Standard Pengujian

4.1 Menguji Prosedur Operasi

Proses ujian piawai adalah penting untuk memastikan keputusan yang tepat. Mengambil kaedah penyahmampatan bawah air yang paling biasa digunakan sebagai contoh, langkah ujian standard adalah seperti berikut:

Penyediaan Sampel: Pilih secara rawak beg pembungkusan untuk diuji dan periksa permukaan untuk kebersihan dan kecacatan yang jelas. Jika terdapat kedutan atau bendasing pada permukaan pembungkusan, lap perlahan-lahan untuk mengelakkan pemerhatian yang menghalang. Penyediaan Peralatan: Isikan kebuk vakum dengan jumlah air suling yang sesuai, pastikan paras air berada di atas ketinggian penempatan sampel. Periksa pengedap ruang vakum untuk integriti dan bahawa penutupnya telah dimeterai sepenuhnya.

Penempatan Sampel: Selamatkan sampel dalam lekapan khusus dan rendamkannya sepenuhnya ke dalam air. Pada masa ini, jarak antara bahagian atas sampel dan permukaan air hendaklah sekurang-kurangnya 25 mm untuk memastikan tekanan air mencukupi dan memudahkan pemerhatian gelembung.

Pemindahan: Tutup penutup ruang vakum, tutup injap ekzos, dan buka injap vakum untuk memulakan penyedutan. Proses penyedutan biasanya mengambil masa 30-60 saat, berhenti apabila tahap vakum yang dikehendaki (cth., -30 kPa hingga -90 kPa) dicapai.

Pemerhatian Tekanan: Kekalkan tahap vakum yang diingini selama 30 saat, pemerhatian dengan teliti permukaan sampel untuk pembentukan buih berterusan. Ambil perhatian bahawa buih terpencil mungkin disebabkan oleh gas yang melekat pada permukaan pembungkusan dan tidak boleh dianggap kebocoran.

Memulihkan Tekanan: Buka injap masuk udara untuk mengalihkan ruang vakum ke atmosfera. Setelah tekanan kembali normal, buka penutup. Penilaian Keputusan: Keluarkan sampel, lap sebarang lembapan permukaan, dan periksa bahagian dalam bungkusan untuk penyusupan air. Jika tiada buih berterusan dijana semasa fasa vakum dan pegangan tekanan, dan tiada air meresap ke dalam bungkusan, sampel dianggap tertutup.

4.2 Piawaian dan Spesifikasi Pengujian

Ujian kebocoran udara untuk makanan yang dibungkus mesti mematuhi piawaian negara dan industri yang berkaitan untuk memastikan keputusan ujian yang konsisten dan setanding. GB/T 15171, "Kaedah Ujian untuk Prestasi Pengedap Pakej Fleksibel," ialah standard utama di China untuk menguji prestasi pengedap pakej fleksibel. Ia memperincikan radas ujian, keadaan ujian, dan kaedah penilaian keputusan untuk kaedah penyahmampatan air. Piawaian ini boleh digunakan untuk pakej fleksibel tertutup yang diperbuat daripada pelbagai bahan dan merupakan kaedah ujian yang paling biasa digunakan oleh syarikat makanan.

ASTM D3078, "Kaedah Ujian Standard untuk Kebocoran Pakej Fleksibel dengan Kaedah Buih," ialah piawaian antarabangsa yang dibangunkan oleh Persatuan Pengujian dan Bahan Amerika. Ia juga menggunakan kaedah gelembung, menyediakan kaedah ujian bersatu untuk perdagangan antarabangsa. Untuk ujian ketepatan tinggi, ASTM F2338, kaedah pereputan vakum, telah diiktiraf oleh FDA AS sebagai standard konsensus untuk ujian integriti pakej. Selain piawaian kaedah ujian, piawaian instrumen yang berkaitan juga penting. GB/T25752, "Pengesan Kebocoran Tekanan Berbeza," menyatakan keperluan teknikal, kaedah ujian dan peraturan pemeriksaan untuk pengesan kebocoran tekanan pembezaan untuk memastikan prestasi yang boleh dipercayai. GB/T31473, "Pengesan Kebocoran Gas Halogen," menyatakan keperluan teknikal untuk pengesan kebocoran gas halogen. Walaupun kaedah ujian ini kurang biasa digunakan dalam industri makanan, ia masih digunakan untuk pembungkusan khusus tertentu.

Syarikat harus memilih piawaian ujian yang sesuai berdasarkan ciri produk dan keperluan pelanggan dan mewujudkan prosedur kawalan kualiti dalaman, termasuk kekerapan pensampelan, tetapan parameter ujian, dan kriteria penerimaan, untuk membentuk sistem pemantauan kebocoran yang sistematik.

5. Pemilihan Kaedah Pengujian dan Tinjauan Industri

5.1 Cara Memilih Kaedah Pengujian yang Sesuai

Apabila memilih kaedah pengesanan kebocoran untuk makanan yang dibungkus, beberapa faktor harus dipertimbangkan:

Ciri-ciri Produk dan Jenis Pembungkusan: Untuk pembungkusan kembung seperti makanan kembung, kaedah penyahmampatan bawah air adalah lebih menjimatkan kos. Untuk produk bernilai tambah tinggi atau pembungkusan suasana yang diubah suai, kaedah pereputan vakum atau kaedah tekanan pembezaan adalah lebih sesuai. Tujuan Pengujian: Untuk pemeriksaan pantas dan penuh bagi barisan pengeluaran, kaedah tidak merosakkan (seperti pereputan vakum) harus dipilih. Untuk pensampelan kawalan kualiti sahaja, kaedah penyahmampatan bawah air mungkin lebih menjimatkan.

Keperluan Sensitiviti: Untuk produk yang mempunyai keperluan ketat untuk kebocoran surih (seperti pembungkusan peranti perubatan), kaedah yang sangat sensitif (seperti pereputan vakum atau kaedah gas pengesan) diperlukan. Untuk pembungkusan makanan am, kaedah penyahmampatan bawah air tradisional mungkin mencukupi.

Produktiviti dan Kecekapan: Barisan pengeluaran berkelajuan tinggi memerlukan sistem pemeriksaan dalam talian, seperti pengesan penyemperitan automatik atau sistem pereputan vakum dalam talian. Pengeluaran kumpulan kecil atau persekitaran makmal boleh menggunakan peralatan pemeriksaan atas bangku.

Belanjawan Kos: Peralatan penyahmampatan bawah air adalah kos yang agak rendah, tetapi kos buruh adalah tinggi. Peralatan pemeriksaan lanjutan memerlukan pelaburan awal yang tinggi, tetapi menawarkan kos operasi jangka panjang yang rendah dan kecekapan tinggi.

5.2 Aliran dan Tinjauan Pembangunan Industri

Teknologi pengesanan kebocoran makanan dalam beg sedang berkembang ke arah ciri pintar, automatik dan berketepatan tinggi. Dengan pendalaman konsep Industri 4.0, sistem pengesanan kebocoran automatik dalam talian akan menjadi semakin popular, membolehkan pemeriksaan 100% dan bukannya pensampelan rawak. Penyepaduan lancar data ujian dengan sistem kualiti perusahaan akan membolehkan pemantauan masa nyata dan kawalan kualiti pencegahan.

Pada masa hadapan, teknologi ujian akan memberi penekanan yang lebih besar pada ujian tidak merosakkan, mengurangkan sisa sambil meningkatkan kawalan kualiti produk. Skop aplikasi kaedah ujian tidak merosakkan seperti pereputan vakum akan terus berkembang dan mungkin menjadi teknologi arus perdana untuk ujian pembungkusan makanan. Tambahan pula, dengan kemajuan teknologi sensor dan kecerdasan buatan, ketepatan dan kecekapan ujian akan terus bertambah baik, dan keupayaan untuk mengenal pasti kebocoran kecil akan terus meningkat.

Selain itu, penyeragaman dan penyelarasan juga merupakan trend penting dalam pembangunan industri. Dengan penekanan negara yang semakin meningkat terhadap keselamatan makanan, piawaian ujian yang berkaitan akan terus dipertingkatkan, memberikan syarikat panduan teknikal yang jelas. Pembangunan perkhidmatan ujian pihak ketiga juga akan membantu syarikat makanan kecil dan sederhana meningkatkan kawalan kualiti pembungkusan mereka dan menggalakkan peningkatan kualiti keseluruhan dalam industri.

Secara ringkasnya, pengesanan kebocoran udara untuk makanan yang dibungkus adalah langkah kritikal dalam memastikan keselamatan dan kualiti makanan. Syarikat harus memilih kaedah ujian secara saintifik berdasarkan ciri produk dan keperluan pengeluaran mereka, dan mewujudkan sistem kawalan kualiti yang sistematik untuk mendapat kelebihan dalam persaingan pasaran dan menyediakan pengguna dengan produk makanan yang selamat dan boleh dipercayai.