氧气会导致化学过程降低PET瓶中饮料的保质期和风味质量,因为PET的分子结构仅提供了不足以防止氧气进入和CO2损失的气体屏障。因此,PET瓶的透气性(材料、密封、封口等)需要与饮料的敏感性和规定的保质期相匹配。一些瓶子必须具有几乎气密的密封,而其他瓶子可以(有时必须)选择性渗透。还有许多其他因素会影响保质期(见左图)。因此,了解准确的渗透率是必不可少的。
确定PET瓶中氧气进入的常用方法有两种:一是电化学测量过程,使用由测试膜隔开的中央模块;其次,通过间歇接触进行测量。然后,大约10年前,第三种方法被建立:使用光学化学传感器技术的无创测量,它允许通过检测PET瓶内的微量氧气浓度来确定氧气渗透率。PET瓶不需要被破坏,它允许使用同一个瓶子进行任何所需数量的测量。这不仅在气相(顶部空间)中是可能的,而且在饮料本身中也是可能的,这在工业应用中具有很大的优势。传感原理基于荧光猝灭法,测量发光衰减时间。为此,光纤将光传输到传感器,并将荧光信号传输回集成在氧气渗透测量装置中的光电二极管。这种测量技术可以使用少量样本和高度可靠的数据进行长期研究。可检测气态或溶解氧的浓度水平,溶解氧的限值为1ppb。
氧气进入同类型不同处理的PET瓶
不同瓶子类型的结果
左图显示了在不同处理的PET瓶中的氧气渗透测量。它们因外部阻隔涂层和包含不同量的除氧剂材料而异。这些清除剂应防止瓶子材料本身所含的氧气迁移到产品中。这些是详细的:
(A)含有2%清除剂的无涂层PET瓶,
(B)不含清除剂的LC2涂层PET瓶,
(C)具有1%清除剂的LC2涂层PET瓶,
(D)具有0.5%清除剂的LC2涂层PET瓶。
组合系统(C)和(D)在六个月内将氧气进入量保持在1ppm以下,这可以单独使用主动(清除剂(A))或被动(LC2涂层(B))屏障来实现。采样率调整为30秒)。
结果表明,进入产品的氧气量取决于涂层的位置(外部或嵌入)以及是否使用除氧剂。使用主动屏障(清除剂)附加到被动屏障的瓶子表现出最佳性能,被动屏障也充当保护层以防止清除剂与大气中的氧气反应。这样即使减少了清除剂的量,也可以达到超过天的保质期。
如图3所示,有两种可能的氧气进入测量设置:通过使用单通道设备(Fibox4跟踪)顺序测量多个瓶子或使用多通道设备同时测量4个或更多瓶子(OXY-4SMA迹线)。两种设置都使用相同的数据库支持软件(PreSensMeasurementStudio2)。这种智能传感器管理可以轻松处理大量数据和数据传输——用于同时测量和设置测量网络,例如同时测量两个或多个OXY-4SMA轨迹。
根据所选择的设置,可以进行后续或同时的氧气渗透测量:Fibox4轨迹(后续)或OXY-4SMA轨迹(同时)。