利用循环伏安法侦测含金属箔的包装材缺陷的方法
阅读：960发布：2023-02-23
专利汇可以提供利用循环伏安法侦测含金属箔的包装材缺陷的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 有关一种利用循环 伏安法 侦测含金属箔的 包装 材 缺陷 的方法，该方法包括在一 电解 槽 内放置一包装袋，并在该包装袋内填入电解液，将一 电极 放置于该包装袋内的电解液内且另一电极放置于该包装袋外的 电解槽 内，藉由施加可变 电压 并藉此测定所诱发的 电流 而决定该包装为真缺陷或假缺陷。依据本发明的侦测包装缺陷的方法，可用以侦测 食品包装 等业界常用的习知电解试验法所无法侦测到的假缺陷。，下面是利用循环伏安法侦测含金属箔的包装材缺陷的方法专利的具体信息内容。
1.一种侦测含金属箔包装材缺陷的方法，包括在一电解槽内放置该包装材，并 在该包装材内容置电解液，将一电极放置于该包装材内的电解液内且另一电 极放置于该包装材外的电解槽内，藉由施加可变电压以固定扫描速率扫描并 藉此测定所诱发的电流而测定该包装为是否具有穿孔缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其是用以区别包装材的穿孔缺陷与内层表面缺陷。
3.如权利要求1所述的方法，其中当所诱发的电流在一电压时具有一剧烈电流 变化时，即判定该包装仅具内层表面缺陷。
4.如权利要求1所述的方法，其中该可变电压在-3至+3伏特之间。
5.如权利要求1所述的方法，其中该扫描速率为每秒数十毫伏特。
6.如权利要求1所述的方法，其中该含金属箔包装材为含铝箔的包装材。
技术领域
本发明有关一种利用循环伏安法侦测含金属箔的包装材缺陷的方法，尤其 有关一种藉循环伏安法侦测习知的藉电解试验无法侦测到的假缺陷的方法。
背景技术
无菌包装为食品工业尤其是牛奶及清凉饮料产品中最重要的包装类型之 一。无菌包装的最重要功能为在储存期间，保护该经杀菌的产品免于受微生物 污染。导致包装产品劣化的因素中，由不良封装及/或机械刺穿所引起的针孔 为最重要的因素，其可能引起产品受微生物污染。因此，对针孔的检验技术为 制造无菌包装产品最重要技术的丨。
过去以来，音波显影技术已用于非破坏性侦测软性包装上的缺陷，参见 A.Ozguler，S.A.Morris，W.D.O’Brien Jr.，使用超声波对比描述器评估食品包装 的缺陷，包装技术科学(Packag.Technol.Sci.)12(1999)161-171；A.A.Safvi，H.J. Meerbaum，S.A.Morris，C.L.Harper，W.D.O’Brien Jr.，于软性包装中缺陷的声波 显影，J.Food Prot.60(1997)309-314；A.Ozguler，S.A.Morris，W.D.O’Brien Jr.， 藉脉冲回溯技术于软性食品包装中微渗漏及密封污染的超声波显影，食品科学 期刊(J.Food Sci).63(1998)673-678；Z.Anhan，Q.H.Zhan，藉超音波及光学显微 显影评估无菌食品容器的热密封，欧洲食品研究及技术(European Food Research and Technology)217(2003)365-368；及N.N.Shan，P.K.Rooney，A.Ozguler，S.A. Morris，W.D.O’Brin Jr.，使用超声波显影侦测食品包装的密封缺陷的实时方法，J. Food Prot.64(9)(2001)1392-1398。虽然信道缺陷及内含(stand-inclusion)缺陷可 成功地藉此方法侦测，但含纸板的包装材料可能分散更多的声波能量而无法提 供可靠的显影介质。或者，该气体渗漏方法可藉侦测氦气的量而用以鉴定渗漏。 此方法强调测试速度且据报导可在10秒内完成检验(参见A.Lean，C.Soren，藉 气体渗漏侦测的包装无菌完整性及微生物测定，包装技术科学4(1990)9-20)。然 而，此方法由于其封入氦气的高成本而实务上无法使用。
其它选择为浸没式生物试验，其已用以藉微生物挑衅包装的完整性而侦测 针孔，例如参见S.W.Keller，J.E.Marcy，B.A.Blakistone，G.H.Lacy，C.R.Hackney， W.H.Carter Jr.，J.Food Prot.59(7)(1996)768-771及H.Eero，G.Wirtanen，L. Axelson-Larsson，T.Mattila-Sandholm，R.Ahvenainen，分别用于食品包装及杀菌 软袋的破坏性渗漏侦测方法的考靠性，包装技术科学9(1996)203-213；R. Ahvenainen，T.Mattila-Sandholm，L.Axelson-Larsson，G.Wirtanen，微孔大小及 食品对无菌塑料杯的微生物完整性的影响，包装技术科学，5(1992)101-107； 及B.A.Blakistone，S.W.Keller，J.E.Marcy，G.H.Lacy，C.R.Hackney，W.H.Carter Jr.，由浸没式生物试验所挑衅的杀菌软袋污染，J.Food Prot.59(1996)764-767。 将密封包装置入含高浓度细菌的溶液中并留置一段时间。该包装接着置入恒温 培养器中。经过设定时间后，检视包装。经由微生物的存在，可评估包装完整 性。虽然此方法接近真实状态或甚至更严苛，但此方法耗时且因此不适用于线 上使用。
大部分工厂已使用染料渗入试验以追踪包装的完整性，例如参见C.E.Sizer， 容器试验方法，于T.B.Dane(编辑)的无菌加工及包装理论，卷4，CRC出版社， Boca Raton，FL，1987，75-77。此法可虽应用于实验室进行的包装品质检测。但 此方法需要较长的试验时间而且染料可能污染环境。因此并不适合使用此方法 进行线上制程管制。
而电解试验因快速测定、高敏感度及成本效益而有利，例如参见L. Axelson-Larsson，S.Cavlin，J.Nordstrom，藉电解导电性测量测定包装的无菌完 整性及微孔，包装技术科学，3(1990)141-162及L.Axelson-Larsson，E.Hurme，S. Cavlin，R.Ahvenainen，藉电解试验分析包装的渗漏，包装技术科学，10(1997) 209-220。然而此试验本身对含铝的积层物的包装而言并非决定性的试验。电 解试验主要是藉对电极通入固定电压，当包装材有穿孔时，将出现高电流藉此 发现包装材是否有缺陷。但有些该等包装尤其是含铝的包装材在电解试验中出 现高电流而被判定为具有缺陷，但其有可能仅是因为内层塑料膜略有破损而导 致铝箔裸露，因铝箔的电化学反应导致电流升高，但此对包装材而言并非显示 劣化，因此常误将仍可使用的包装材误判为不良品。再者，此方法需要高电源 以提供8-10伏特电压。
近来的研究趋势已逐渐强调发展小的、可携带式及电池操作式的仪器，而 适用于就地分配的生物医药及工业分析感测系统，例如参见C.Wrotnowski，高 等生物感测技术，基因工程新闻(Genetic Engin.News)2(1998)38-41；S.S. Rajinder，生物感测器的传导前景，生物感测器及生物电学(Biosensors & Bioelectronics)9(1994)243-264；F.Scheller，F.Schubert，D.Pfeiffer，R.Hintsche，I. Dransfeld，R.Renneberg，U.Wollenberger，K.Riedel，M.Pavlova，M.Kuhn，H.G. Muller，P.Tan，W.Hoffmann，W.Movitz，生物感测器的研究及发展：回顾， Analyst 114(1989)653-662；及G.Cui，J.H.Yoo，J.S.Lee，J.Yoo，J.H.Uhm，G.S. C.H.Nam，预处理对网板印刷的碳糊电极表面及电化学性质的影响，Analyst 126(2001)1399-1403。电化学设备具有密实、便宜、坚固且多样化的特点而对 此目的而言可能为理想，例如参见E.Magner，电化学生物感测器趋势，Analyst 123(1998)1967-1970及F.Xu，L.Wang，M.N.Gao，L.T.Jin，J.Y.Jin，藉交联双酵 素系统基于Pd-IrO2改良电极的葡萄糖及次黄嘌呤的电化学感测器，Talanta 57 (2002)365-373。在该等情势中网板印刷的电极由于其经济且易于量产而具有 潜在希望，例如参见H.Yamato，T.Koshiba，M.Ohwa，W.Wernet，M.Matsumura， 分散钯微粒于导电性聚合物薄膜中的新颖方法及其在生物感测器的应用， Synth.Met.87(1997)231-236；P.Sarkar，E.T.Ibtisam，J.S.Steven及A.P.F.Turner， L-及D-胺基酸快速测量的网板印刷的电流式生物感测器，Analyst 124(1999) 865-870；J.Wang，V.B.Nascimento，S.A.Kane，K.Rogers，M.R.Smyth，L.Angnes， 用于生物感测酵素抑制剂的网板印刷的酪胺酸酶电极，Talanta 43(1996) 1903-1907；及M.Albareda-Sirvent，A.Merkoci，S.Alegret，用于网板印刷的酵素 生物感测器设计的组态-回顾，Sensor.Actuat.B 69(2000)153-163。网板印刷的 感测器由于其一般宣称的优点如小型化及易自动化而较有利且用于架构快速 筛选目的的简单携带式装置及实地/就地追踪中，例如参见S.V.Dzyadevych，T. Mai Anh，A.P.Soldatkin，N.Duc Chien，N.Jaffrezic-Renault，J.-M.Chovelon，以pH- 感应性场效晶体管为主的用于侦测酚类化合物的酵素生物感测器发展， Bioelectro-chemistry 55(2002)79-81。此研究中利用一对市售网板印刷碳胶平板 电极(SPCS)以侦测含铝的无菌积层物包装的完整性。选择SPCS主要理由为其 低成本且易于量产。
过去以来，音波显影技术已用于非破坏性侦测软性包装上的缺陷，参见 A.Ozguler，S.A.Morris，W.D.O’Brien Jr.，使用超声波对比描述器评估食品包装 的缺陷，包装技术科学(Packag.Technol.Sci.)12(1999)161-171；A.A.Safvi，H.J. Meerbaum，S.A.Morris，C.L.Harper，W.D.O’Brien Jr.，于软性包装中缺陷的声波 显影，J.Food Prot.60(1997)309-314；A.Ozguler，S.A.Morris，W.D.O’Brien Jr.， 藉脉冲回溯技术于软性食品包装中微渗漏及密封污染的超声波显影，食品科学 期刊(J.Food Sci).63(1998)673-678；Z.Anhan，Q.H.Zhan，藉超音波及光学显微 显影评估无菌食品容器的热密封，欧洲食品研究及技术(European Food Research and Technology)217(2003)365-368；及N.N.Shan，P.K.Rooney，A.Ozguler，S.A. Morris，W.D.O’Brin Jr.，使用超声波显影侦测食品包装的密封缺陷的实时方法，J. Food Prot.64(9)(2001)1392-1398。虽然信道缺陷及内含(stand-inclusion)缺陷可 成功地藉此方法侦测，但含纸板的包装材料可能分散更多的声波能量而无法提 供可靠的显影介质。或者，该气体渗漏方法可藉侦测氦气的量而用以鉴定渗漏。 此方法强调测试速度且据报导可在10秒内完成检验(参见A.Lean，C.Soren，藉 气体渗漏侦测的包装无菌完整性及微生物测定，包装技术科学4(1990)9-20)。然 而，此方法由于其封入氦气的高成本而实务上无法使用。
其它选择为浸没式生物试验，其已用以藉微生物挑衅包装的完整性而侦测 针孔，例如参见S.W.Keller，J.E.Marcy，B.A.Blakistone，G.H.Lacy，C.R.Hackney， W.H.Carter Jr.，J.Food Prot.59(7)(1996)768-771及H.Eero，G.Wirtanen，L. Axelson-Larsson，T.Mattila-Sandholm，R.Ahvenainen，分别用于食品包装及杀菌 软袋的破坏性渗漏侦测方法的考靠性，包装技术科学9(1996)203-213；R. Ahvenainen，T.Mattila-Sandholm，L.Axelson-Larsson，G.Wirtanen，微孔大小及 食品对无菌塑料杯的微生物完整性的影响，包装技术科学，5(1992)101-107； 及B.A.Blakistone，S.W.Keller，J.E.Marcy，G.H.Lacy，C.R.Hackney，W.H.Carter Jr.，由浸没式生物试验所挑衅的杀菌软袋污染，J.Food Prot.59(1996)764-767。 将密封包装置入含高浓度细菌的溶液中并留置一段时间。该包装接着置入恒温 培养器中。经过设定时间后，检视包装。经由微生物的存在，可评估包装完整 性。虽然此方法接近真实状态或甚至更严苛，但此方法耗时且因此不适用于线 上使用。
大部分工厂已使用染料渗入试验以追踪包装的完整性，例如参见C.E.Sizer， 容器试验方法，于T.B.Dane(编辑)的无菌加工及包装理论，卷4，CRC出版社， Boca Raton，FL，1987，75-77。此法可虽应用于实验室进行的包装品质检测。但 此方法需要较长的试验时间而且染料可能污染环境。因此并不适合使用此方法 进行线上制程管制。
而电解试验因快速测定、高敏感度及成本效益而有利，例如参见L. Axelson-Larsson，S.Cavlin，J.Nordstrom，藉电解导电性测量测定包装的无菌完 整性及微孔，包装技术科学，3(1990)141-162及L.Axelson-Larsson，E.Hurme，S. Cavlin，R.Ahvenainen，藉电解试验分析包装的渗漏，包装技术科学，10(1997) 209-220。然而此试验本身对含铝的积层物的包装而言并非决定性的试验。电 解试验主要是藉对电极通入固定电压，当包装材有穿孔时，将出现高电流藉此 发现包装材是否有缺陷。但有些该等包装尤其是含铝的包装材在电解试验中出 现高电流而被判定为具有缺陷，但其有可能仅是因为内层塑料膜略有破损而导 致铝箔裸露，因铝箔的电化学反应导致电流升高，但此对包装材而言并非显示 劣化，因此常误将仍可使用的包装材误判为不良品。再者，此方法需要高电源 以提供8-10伏特电压。
近来的研究趋势已逐渐强调发展小的、可携带式及电池操作式的仪器，而 适用于就地分配的生物医药及工业分析感测系统，例如参见C.Wrotnowski，高 等生物感测技术，基因工程新闻(Genetic Engin.News)2(1998)38-41；S.S. Rajinder，生物感测器的传导前景，生物感测器及生物电学(Biosensors & Bioelectronics)9(1994)243-264；F.Scheller，F.Schubert，D.Pfeiffer，R.Hintsche，I. Dransfeld，R.Renneberg，U.Wollenberger，K.Riedel，M.Pavlova，M.Kuhn，H.G. Muller，P.Tan，W.Hoffmann，W.Movitz，生物感测器的研究及发展：回顾， Analyst 114(1989)653-662；及G.Cui，J.H.Yoo，J.S.Lee，J.Yoo，J.H.Uhm，G.S. C.H.Nam，预处理对网板印刷的碳糊电极表面及电化学性质的影响，Analyst 126(2001)1399-1403。电化学设备具有密实、便宜、坚固且多样化的特点而对 此目的而言可能为理想，例如参见E.Magner，电化学生物感测器趋势，Analyst 123(1998)1967-1970及F.Xu，L.Wang，M.N.Gao，L.T.Jin，J.Y.Jin，藉交联双酵 素系统基于Pd-IrO2改良电极的葡萄糖及次黄嘌呤的电化学感测器，Talanta 57 (2002)365-373。在该等情势中网板印刷的电极由于其经济且易于量产而具有 潜在希望，例如参见H.Yamato，T.Koshiba，M.Ohwa，W.Wernet，M.Matsumura， 分散钯微粒于导电性聚合物薄膜中的新颖方法及其在生物感测器的应用， Synth.Met.87(1997)231-236；P.Sarkar，E.T.Ibtisam，J.S.Steven及A.P.F.Turner， L-及D-胺基酸快速测量的网板印刷的电流式生物感测器，Analyst 124(1999) 865-870；J.Wang，V.B.Nascimento，S.A.Kane，K.Rogers，M.R.Smyth，L.Angnes， 用于生物感测酵素抑制剂的网板印刷的酪胺酸酶电极，Talanta 43(1996) 1903-1907；及M.Albareda-Sirvent，A.Merkoci，S.Alegret，用于网板印刷的酵素 生物感测器设计的组态-回顾，Sensor.Actuat.B 69(2000)153-163。网板印刷的 感测器由于其一般宣称的优点如小型化及易自动化而较有利且用于架构快速 筛选目的的简单携带式装置及实地/就地追踪中，例如参见S.V.Dzyadevych，T. Mai Anh，A.P.Soldatkin，N.Duc Chien，N.Jaffrezic-Renault，J.-M.Chovelon，以pH- 感应性场效晶体管为主的用于侦测酚类化合物的酵素生物感测器发展， Bioelectro-chemistry 55(2002)79-81。此研究中利用一对市售网板印刷碳胶平板 电极(SPCS)以侦测含铝的无菌积层物包装的完整性。选择SPCS主要理由为其 低成本且易于量产。
发明内容
本发明有关一种藉循环伏安法侦测含金属箔包装材缺陷的方法，该方法可 用以区别未受损的包装与含金属层的积层物包装的渗透针孔包装。
本发明有关一种藉循环伏安法侦测含金属箔包装材缺陷的方法，该方法包 括在一电解槽内放置该包装材，并在该包装材内容置电解液，将一电极放置于 该包装材内的电解液内且另一电极放置于该包装材外的电解槽内，藉由施加可 变电压并藉此测定所诱发的电流而测定该包装为真缺陷或假缺陷。
本发明中所谓的”包装材的真缺陷”意指包装材具有穿透过整个材料的破 洞或毁损，而足以使该包装材在使用时将使外部的物质例如空气、湿气、微生 物等侵入而损及其内所包装的物品。
本发明中所谓的”包装材的假缺陷”意指包装材仅在内层具有破洞或毁损， 但该包装材在使用时外部的物质例如空气、湿气、微生物等仍无法侵入因而不 会损及其内所包装的物品。
本发明的侦测含金属箔包装材缺陷的方法主要是利用通入可变电压，并来 回侦测所诱发的电流，藉此判定该包装材的缺陷为上述定义的真缺陷或为假缺 陷。
依据本发明，主要是利用循环通入某一范围可变电压，并测量期间所诱发 的电流，当所欲测定的包装材具有渗透穿孔即本发明所称的真缺陷时，所诱发 的电流与穿孔大小及电压成正比，但若所欲测定的包装材为仅在包装材内层的 塑料膜略有破损而使金属箔裸露时，通入电压时将因金属具有传导电子的作用 而使电流变大，但由于金属本身的氧化还原电位，因此在通入可变电压后，因 金属的电化学反应将使所诱发的电流在其氧化电位的电压时会有一相当大的 电流变化。藉由侦测所诱发的电流变化形式，即可区别并判定所侦测的包装材 是为真缺陷或为假缺陷。
依据本发明的方法，将可区别出藉习知电解方法所侦测到的假缺陷，而可 节省原先被判定需淘汰的包装材。据此将可更精确地筛选包装材而大为降低成 本。
本发明的侦测含金属箔包装材缺陷的方法所施加的电压可在一范围内变 化，端视所欲侦测的包装材所含的金属种类而异，但一般在例如-3至+3伏特 之间变化，较好在-2至+2伏特之间变化，更好在-1至+1伏特之间变化，以例 如每秒数十毫伏特如选自20至80毫伏特/秒的任一固定速率扫描例如以50毫 伏特/秒的固定速率扫描，测量各次扫描时诱发的电流，藉由所诱发的电流变 化可区别为真缺陷或为假缺陷。
依据本发明所欲侦测的包装材可为含金属箔的任何包装材，较好为含铝箔 的积层包装材。又更好为由纸类、聚乙烯薄膜、铝箔等以多层积层而得的积层 包装材。一般最内层为聚乙烯薄膜，例如为聚乙烯(PE)/纸/PE/铝箔/PE/PE所构 成的包装材。
附图说明
图1显示积层包装材料的剖视图，其中(A)图显示完整的包装材；(B)图显 示穿过整的包装材的真孔缺陷；(C)及(D)图显示仅内层具有破损缺陷；
图2显示本发明方法所用的测量仪器概视图；
图3(A)显示藉本发明方法对完整包装所测定的循环安伏图谱；图3(B)显示 测量完整包装时所用仪器的示意图；
图4(A)显示藉本发明方法对具有针孔的包装所测定的循环安伏图谱；图 4(B)显示测量具有针孔的包装时所用仪器的示意图；及
图5(A)显示在包装内层(未破损的包装)微破裂的循环伏安图谱；图5(B)显 示测量具有针孔的包装时所用仪器的示意图。
其中图号：
1 外层聚乙烯层
2 纸层
3 积层的聚乙烯层
4 铝层
5 内层聚乙烯层
本发明有关一种藉循环伏安法侦测含金属箔包装材缺陷的方法，该方法包 括在一电解槽内放置该包装材，并在该包装材内容置电解液，将一电极放置于 该包装材内的电解液内且另一电极放置于该包装材外的电解槽内，藉由施加可 变电压并藉此测定所诱发的电流而测定该包装为真缺陷或假缺陷。
本发明中所谓的”包装材的真缺陷”意指包装材具有穿透过整个材料的破 洞或毁损，而足以使该包装材在使用时将使外部的物质例如空气、湿气、微生 物等侵入而损及其内所包装的物品。
本发明中所谓的”包装材的假缺陷”意指包装材仅在内层具有破洞或毁损， 但该包装材在使用时外部的物质例如空气、湿气、微生物等仍无法侵入因而不 会损及其内所包装的物品。
本发明的侦测含金属箔包装材缺陷的方法主要是利用通入可变电压，并来 回侦测所诱发的电流，藉此判定该包装材的缺陷为上述定义的真缺陷或为假缺 陷。
依据本发明，主要是利用循环通入某一范围可变电压，并测量期间所诱发 的电流，当所欲测定的包装材具有渗透穿孔即本发明所称的真缺陷时，所诱发 的电流与穿孔大小及电压成正比，但若所欲测定的包装材为仅在包装材内层的 塑料膜略有破损而使金属箔裸露时，通入电压时将因金属具有传导电子的作用 而使电流变大，但由于金属本身的氧化还原电位，因此在通入可变电压后，因 金属的电化学反应将使所诱发的电流在其氧化电位的电压时会有一相当大的 电流变化。藉由侦测所诱发的电流变化形式，即可区别并判定所侦测的包装材 是为真缺陷或为假缺陷。
依据本发明的方法，将可区别出藉习知电解方法所侦测到的假缺陷，而可 节省原先被判定需淘汰的包装材。据此将可更精确地筛选包装材而大为降低成 本。
本发明的侦测含金属箔包装材缺陷的方法所施加的电压可在一范围内变 化，端视所欲侦测的包装材所含的金属种类而异，但一般在例如-3至+3伏特 之间变化，较好在-2至+2伏特之间变化，更好在-1至+1伏特之间变化，以例 如每秒数十毫伏特如选自20至80毫伏特/秒的任一固定速率扫描例如以50毫 伏特/秒的固定速率扫描，测量各次扫描时诱发的电流，藉由所诱发的电流变 化可区别为真缺陷或为假缺陷。
依据本发明所欲侦测的包装材可为含金属箔的任何包装材，较好为含铝箔 的积层包装材。又更好为由纸类、聚乙烯薄膜、铝箔等以多层积层而得的积层 包装材。一般最内层为聚乙烯薄膜，例如为聚乙烯(PE)/纸/PE/铝箔/PE/PE所构 成的包装材。
附图说明
图1显示积层包装材料的剖视图，其中(A)图显示完整的包装材；(B)图显 示穿过整的包装材的真孔缺陷；(C)及(D)图显示仅内层具有破损缺陷；
图2显示本发明方法所用的测量仪器概视图；
图3(A)显示藉本发明方法对完整包装所测定的循环安伏图谱；图3(B)显示 测量完整包装时所用仪器的示意图；
图4(A)显示藉本发明方法对具有针孔的包装所测定的循环安伏图谱；图 4(B)显示测量具有针孔的包装时所用仪器的示意图；及
图5(A)显示在包装内层(未破损的包装)微破裂的循环伏安图谱；图5(B)显 示测量具有针孔的包装时所用仪器的示意图。
其中图号：
1 外层聚乙烯层
2 纸层
3 积层的聚乙烯层
4 铝层
5 内层聚乙烯层
具体实施方式
本发明将以下列实施例进一步加以说明，该等实施例仅为说明目的而非用 于限制本发明的范围。
实验例1
材料
包装材料的组成自最外层开始依序为聚乙烯(PE)/纸/PE/铝箔/PE/PE(参见 图1)。
图1中，图1(A)显示由PE(1)/纸(2)/PE(3)/铝箔(4)/PE(5)/PE(5)所构成的完整 包装材，图1(B)显示因密封或机械穿孔失败引起的穿过整个包装材的针孔缺 陷，图1(C)及图1(D)显示仅内层有破损的包装材。
若丹明(rhodamin)B、异丙醇及氯化钠购自Sigma化学公司(美国圣路易)。 氯化氢购自Fluka(Seelze，德国)。染料溶液为含1％若丹明B的异丙醇溶液。 网板印刷碳胶平板电极(SPCS)得自ApexBichem(台湾新竹)。
自传统市场取得总计90个由聚乙烯(PE/)纸/PE/铝箔/PE/PE所构成的包装 袋用以进行完整性试验。在该等包装袋内表面作成各种人工缺陷。使用具有点 径约2微米的缝衣针(honed sewing needles)及触针(touch needles)刺穿该包装袋 作成渗透针孔。使用电焊枪的触针(touch needles)在该包装袋内塑料层表面上保 留5秒作成破裂缺陷。
实验段落
实施例
循环伏安试验的方法
为了进行电解试验，将包装袋切成两半。包装袋内的产品倒出并以强制空 气吹拂干燥。包装袋的一半填入80毫升1％氯化钠并置入电解槽(尺寸：10×8×5 公分)内。将一个网板印刷的碳电极(2mm2)置入该电解槽内并将另一电极置入 包装袋中(参见第2图)。使用实验室建立的恒电位仪进行该循环伏安(CV)测量。 此研究中对CV测量使用市售SPCS。于蒸馏水中在1至-1伏特范围内以50 mVs-1扫描速度进行该循环伏安实验。此电压是选择成可获得合理敏感度而在 电极表面不引起过度的物理及化学变化。自该电位仪的输入及输出讯号使用终 端介面卡(AT-MIO-16E，国际仪器，奥斯汀，德州，美国)连接至个人计算机 (Pentium 600MHz)中。此介面卡由16-通道模拟转数字(A/D)转换器(12bit)及2- 通道的数字转模拟(D/A)转换器(12bit)所构成。使用LabVIEW 5.1软件套件(国 际仪器，奥斯汀，德州，美国)使电压输出、数据显示及所得循环伏安图谱(诱 发电流对电位的作图)予以程序化。
藉由本发明的CV法对完整包装所测定的循环安伏图谱示于图3(A)，测量 完整包装时所用仪器的示意图标于图3(B)。
藉由本发明的CV法对具有穿过包装的针孔的缺陷包装所测定的循环安伏 图谱示于图4(A)，测量具有穿过包装的针孔的缺陷包装时所用仪器的示意图标 于图4(B)。
藉由本发明的CV法对包装内层微破裂的假缺陷包装所测定的循环安伏图 谱示于图5(A)，测量包装内层微破裂的假缺陷包装时所用仪器的示意图标于图 5(B)。
比较例
电解试验及染料渗透试验
电解试验及染料渗透试验已由大部分工厂用以追踪包装的完整性。此研究 中，包装的完整性亦藉上述两种方法试验且结果与本发明的CV方法比较。电 解试验是藉由侦测两电极(直径：1mm；长度：4mm)间发展的电流而评估。 对置入包装袋内的溶液中的电极施加10V的固定电压并以精确度0.01μA的安 培计侦测电流。电解试验之后进行染料渗透试验以检视包装袋的渗漏状况。将 体积5毫升的染料溶液置入包装袋中。使包装袋旋转使染料湿润整个包装袋内 缘并保持30分钟。接着检视该包装袋以测定包装袋是否渗漏。
若电解试验出现大电流而染料渗透试验未见染料渗透，可藉由添加盐酸到 包装容器中，若容器中存在有腐蚀现象则可确认塑料层破裂的缺陷，因缺陷区 域裸露的铝会与盐酸反应而出现腐蚀现象，此法可确认包装袋是否存在有塑料 层破裂但未出现穿孔的现象。
结果与讨论
1.藉循环伏安法试验包装的完整性
循环伏安法为具有工作电极的电位受到控制(典型上藉电位仪)并测量流经 电极的电流的共通特征的技术。在该技术的最普遍应用之一中，即时线性地扫 描该电位；此称为线性扫描伏安图谱(LV)。循环扫描伏安法为在第一次扫描结 束时以逆向继续扫描的线性扫描伏安法，此循环可重复数次。此循环伏安图谱 一般用以研究裸露电极表面的化学物质的电化学行为(参见K.S.Chang，W.L. Hsu，H.Y.Chen，C.K.Chang及C.Y.Chen，使用由L-麸胺酸氧化酶固定于钯沉 积的的网板印刷碳电极上的光可交联聚合物膜所构成的生物感测器在临床试 样中测定麸胺酸丙酮酸转胺酶活性，Anal.Chim.Acta 303(2003)30-38)。本发 明中，此方法用以试验积层包装的完整性。
当一个电极置入电解槽时，另一电极置入包装中(参见图2)。该等电极藉 介电材料如聚乙烯所隔开，形成电容且用于完整性包装的循环伏安图谱显示为 长方形(参见图3)。由于电流流经被聚乙烯所隔开的电极，因此仅获得小的诱 发电流。相反地，对具有人工渗透针孔的包装的循环安伏图谱，侦测到大的诱 发电流，如图4所示。该针孔形成一离子信道，可使离子流出该包装。电流随 电压上升而增加。
图5A显示在包装内层(未破损的包装)微破裂的循环伏安图谱及图5B显示 侦测包装内层(未破损的包装)微破裂的电解装置图。该循环伏安图谱不同于包 装有渗透者。图中，在0.7至1.0伏特间观察到尖峰电流(图5A)，其是由于当 电位大于0.7伏特时在该裸露铝层的电化学之故。该电流通过电解电池并在铝 层发生氧化反应。藉由本发明的方法所得的循环伏安图谱法，可鉴定为渗透包 装的缺陷(真缺陷)或内层的微破裂(假缺陷)。鉴定结果示于表1。
藉电解测量及染料渗透方法的包装完整性试验
电解测量的理论基础为封紧的塑料容器为电绝缘体。藉由导入电位通过填 入食盐水的包装，该包装部分浸入食盐水溶液中，可测定包装袋是否存在有任 何穿孔。在允许电流流出包装袋的任何包装缺陷导致缺陷包装。该电流通过表 示包装缺陷的可能性。鉴定结果示于表1。
表1 藉各种方法测量的缺陷数(％) 电解测量b 染料渗透试验 循环伏安法(本发 明方法) 完整包装a 0(0％) 0(0％) 0(0％) 人为过度加热包 装a 30(100％) 0(0％) 3(10％)
注：
a.侦测30个包装
b.在施加至铂电极的固定电位10伏特下电流＞100微安培而界定为缺陷者。
表1显示藉电解测量、染料渗透试验及本发明的CV方法对人工缺陷包装 的针孔测量。藉电解测量，包装的阀值电流大于100微安培时鉴定为有缺陷。 藉染料渗透试验，染料渗漏时鉴定为有缺陷。藉由本发明的CV方法，在0.7 至1.0伏特之间观察到高峰电流鉴定为有缺陷。此显示该等方法对完整包装及 人工渗透包装的测量几乎为相同的结果。大部分的新颖软性包装是由纸、铝箔 及塑料的各种组合所作成的积层物。与产品接触的表面为聚乙烯(PE)。该PE 层又由额外PE层所支撑且粘结至该铝箔层上。粘结至该铝箔的聚乙烯的次层 为纸层，其用以增加容器之间硬度及提供印刷图案。外层的聚乙烯层作用是保 护纸层免受湿气影响。当进行电解测量时，有两种缺陷可引起两电极间的电流 发展。第一类为因密封失败及/或机械刺穿所引起的针孔(如图1B所示)。该针 孔使离子或染料流出该包装。因此藉上述任何方法可侦测到人工渗漏包装的缺 陷。第二类为由密封区域过度加热所引起的缺陷(图1C、1D)，其导致铝层及/ 或塑料内层破裂(称为未受损包装)。该裸露的铝作用为电桥梁。表1显示该电 解试验、染料渗透试验及CV方法对人工未受损包装试验间的差异结果。藉由 电解试验，所有经侦测的包装发现具有缺陷。然而，由染料渗透试验并无任何 包装被鉴定为有缺陷。该结果显示传统的电解测量本身对此类包装并非最终结 论，因为有可能缺陷结果系来自气密容器。数个包装即使在电解测量期间发展 出大于1000微安培的电流，藉染料渗透试验仍未发现渗漏。本发明的CV方 法中，总计30个包装有90％获得在0.7至1.0伏特之间的高峰电流，如图5A 所示。可结论出在被鉴定为缺陷的该等包装的内层出现微破裂。仅10％的包装 被鉴定出存在有针孔。依据本发明的CV方法，因筛选出未具针孔而仅具内层 缺陷(假缺陷)但仍符合包装标准的包装材，而可节省该90％的藉电解测量所鉴 定为渗漏的包装材。本发明方法尤其可鉴定在含铝的积层物包装的塑料内层中 破裂缺陷所引起的针孔。
藉由传统的电解测量，该穿过包装的渗透针孔及包装塑料内层的破裂缺陷 无法加以区别，因为两者均侦测到高电流。然而，本发明的藉循环伏安法的侦 测缺陷的方法可应用于区别该两种不同缺陷(即真缺陷及假缺陷)。本发明的方 法可快速测定、具高敏感度、成本效益方面亦具有优点且不会如染料渗透方法 般污染环境。
发明效果
在统计学对照中，具有渗透微孔的包装被视为致命缺陷，其将使微生物渗 透入该包装中。然而，未损坏的包装被视为微小缺陷，微生物不会经由铝层渗 透。包装的完整性基本上为可接受。唯一需列入考虑者为产品与裸露的铝的间 的相互作用。
本发明的藉循环伏安法(CV法)而侦测包装缺陷的方法可区别穿过包装的 渗透微孔及包装塑料内层的破裂缺陷。此两种不同缺陷无法由传统的电解试验 所区别，因为在未损坏的包装及渗透包装中均可侦测到高电流。
依据上述，显示本发明的循环伏安法为测定该积层物包装的快速决定性试 验方法。本发明的循环伏安法为一种便利、相当快速且更可靠的侦测无菌铝积 层包装完整性的方法。
实验例1
材料
包装材料的组成自最外层开始依序为聚乙烯(PE)/纸/PE/铝箔/PE/PE(参见 图1)。
图1中，图1(A)显示由PE(1)/纸(2)/PE(3)/铝箔(4)/PE(5)/PE(5)所构成的完整 包装材，图1(B)显示因密封或机械穿孔失败引起的穿过整个包装材的针孔缺 陷，图1(C)及图1(D)显示仅内层有破损的包装材。
若丹明(rhodamin)B、异丙醇及氯化钠购自Sigma化学公司(美国圣路易)。 氯化氢购自Fluka(Seelze，德国)。染料溶液为含1％若丹明B的异丙醇溶液。 网板印刷碳胶平板电极(SPCS)得自ApexBichem(台湾新竹)。
自传统市场取得总计90个由聚乙烯(PE/)纸/PE/铝箔/PE/PE所构成的包装 袋用以进行完整性试验。在该等包装袋内表面作成各种人工缺陷。使用具有点 径约2微米的缝衣针(honed sewing needles)及触针(touch needles)刺穿该包装袋 作成渗透针孔。使用电焊枪的触针(touch needles)在该包装袋内塑料层表面上保 留5秒作成破裂缺陷。
实验段落
实施例
循环伏安试验的方法
为了进行电解试验，将包装袋切成两半。包装袋内的产品倒出并以强制空 气吹拂干燥。包装袋的一半填入80毫升1％氯化钠并置入电解槽(尺寸：10×8×5 公分)内。将一个网板印刷的碳电极(2mm2)置入该电解槽内并将另一电极置入 包装袋中(参见第2图)。使用实验室建立的恒电位仪进行该循环伏安(CV)测量。 此研究中对CV测量使用市售SPCS。于蒸馏水中在1至-1伏特范围内以50 mVs-1扫描速度进行该循环伏安实验。此电压是选择成可获得合理敏感度而在 电极表面不引起过度的物理及化学变化。自该电位仪的输入及输出讯号使用终 端介面卡(AT-MIO-16E，国际仪器，奥斯汀，德州，美国)连接至个人计算机 (Pentium 600MHz)中。此介面卡由16-通道模拟转数字(A/D)转换器(12bit)及2- 通道的数字转模拟(D/A)转换器(12bit)所构成。使用LabVIEW 5.1软件套件(国 际仪器，奥斯汀，德州，美国)使电压输出、数据显示及所得循环伏安图谱(诱 发电流对电位的作图)予以程序化。
藉由本发明的CV法对完整包装所测定的循环安伏图谱示于图3(A)，测量 完整包装时所用仪器的示意图标于图3(B)。
藉由本发明的CV法对具有穿过包装的针孔的缺陷包装所测定的循环安伏 图谱示于图4(A)，测量具有穿过包装的针孔的缺陷包装时所用仪器的示意图标 于图4(B)。
藉由本发明的CV法对包装内层微破裂的假缺陷包装所测定的循环安伏图 谱示于图5(A)，测量包装内层微破裂的假缺陷包装时所用仪器的示意图标于图 5(B)。
比较例
电解试验及染料渗透试验
电解试验及染料渗透试验已由大部分工厂用以追踪包装的完整性。此研究 中，包装的完整性亦藉上述两种方法试验且结果与本发明的CV方法比较。电 解试验是藉由侦测两电极(直径：1mm；长度：4mm)间发展的电流而评估。 对置入包装袋内的溶液中的电极施加10V的固定电压并以精确度0.01μA的安 培计侦测电流。电解试验之后进行染料渗透试验以检视包装袋的渗漏状况。将 体积5毫升的染料溶液置入包装袋中。使包装袋旋转使染料湿润整个包装袋内 缘并保持30分钟。接着检视该包装袋以测定包装袋是否渗漏。
若电解试验出现大电流而染料渗透试验未见染料渗透，可藉由添加盐酸到 包装容器中，若容器中存在有腐蚀现象则可确认塑料层破裂的缺陷，因缺陷区 域裸露的铝会与盐酸反应而出现腐蚀现象，此法可确认包装袋是否存在有塑料 层破裂但未出现穿孔的现象。
结果与讨论
1.藉循环伏安法试验包装的完整性
循环伏安法为具有工作电极的电位受到控制(典型上藉电位仪)并测量流经 电极的电流的共通特征的技术。在该技术的最普遍应用之一中，即时线性地扫 描该电位；此称为线性扫描伏安图谱(LV)。循环扫描伏安法为在第一次扫描结 束时以逆向继续扫描的线性扫描伏安法，此循环可重复数次。此循环伏安图谱 一般用以研究裸露电极表面的化学物质的电化学行为(参见K.S.Chang，W.L. Hsu，H.Y.Chen，C.K.Chang及C.Y.Chen，使用由L-麸胺酸氧化酶固定于钯沉 积的的网板印刷碳电极上的光可交联聚合物膜所构成的生物感测器在临床试 样中测定麸胺酸丙酮酸转胺酶活性，Anal.Chim.Acta 303(2003)30-38)。本发 明中，此方法用以试验积层包装的完整性。
当一个电极置入电解槽时，另一电极置入包装中(参见图2)。该等电极藉 介电材料如聚乙烯所隔开，形成电容且用于完整性包装的循环伏安图谱显示为 长方形(参见图3)。由于电流流经被聚乙烯所隔开的电极，因此仅获得小的诱 发电流。相反地，对具有人工渗透针孔的包装的循环安伏图谱，侦测到大的诱 发电流，如图4所示。该针孔形成一离子信道，可使离子流出该包装。电流随 电压上升而增加。
图5A显示在包装内层(未破损的包装)微破裂的循环伏安图谱及图5B显示 侦测包装内层(未破损的包装)微破裂的电解装置图。该循环伏安图谱不同于包 装有渗透者。图中，在0.7至1.0伏特间观察到尖峰电流(图5A)，其是由于当 电位大于0.7伏特时在该裸露铝层的电化学之故。该电流通过电解电池并在铝 层发生氧化反应。藉由本发明的方法所得的循环伏安图谱法，可鉴定为渗透包 装的缺陷(真缺陷)或内层的微破裂(假缺陷)。鉴定结果示于表1。
藉电解测量及染料渗透方法的包装完整性试验
电解测量的理论基础为封紧的塑料容器为电绝缘体。藉由导入电位通过填 入食盐水的包装，该包装部分浸入食盐水溶液中，可测定包装袋是否存在有任 何穿孔。在允许电流流出包装袋的任何包装缺陷导致缺陷包装。该电流通过表 示包装缺陷的可能性。鉴定结果示于表1。
表1 藉各种方法测量的缺陷数(％) 电解测量b 染料渗透试验 循环伏安法(本发 明方法) 完整包装a 0(0％) 0(0％) 0(0％) 人为过度加热包 装a 30(100％) 0(0％) 3(10％)
注：
a.侦测30个包装
b.在施加至铂电极的固定电位10伏特下电流＞100微安培而界定为缺陷者。
表1显示藉电解测量、染料渗透试验及本发明的CV方法对人工缺陷包装 的针孔测量。藉电解测量，包装的阀值电流大于100微安培时鉴定为有缺陷。 藉染料渗透试验，染料渗漏时鉴定为有缺陷。藉由本发明的CV方法，在0.7 至1.0伏特之间观察到高峰电流鉴定为有缺陷。此显示该等方法对完整包装及 人工渗透包装的测量几乎为相同的结果。大部分的新颖软性包装是由纸、铝箔 及塑料的各种组合所作成的积层物。与产品接触的表面为聚乙烯(PE)。该PE 层又由额外PE层所支撑且粘结至该铝箔层上。粘结至该铝箔的聚乙烯的次层 为纸层，其用以增加容器之间硬度及提供印刷图案。外层的聚乙烯层作用是保 护纸层免受湿气影响。当进行电解测量时，有两种缺陷可引起两电极间的电流 发展。第一类为因密封失败及/或机械刺穿所引起的针孔(如图1B所示)。该针 孔使离子或染料流出该包装。因此藉上述任何方法可侦测到人工渗漏包装的缺 陷。第二类为由密封区域过度加热所引起的缺陷(图1C、1D)，其导致铝层及/ 或塑料内层破裂(称为未受损包装)。该裸露的铝作用为电桥梁。表1显示该电 解试验、染料渗透试验及CV方法对人工未受损包装试验间的差异结果。藉由 电解试验，所有经侦测的包装发现具有缺陷。然而，由染料渗透试验并无任何 包装被鉴定为有缺陷。该结果显示传统的电解测量本身对此类包装并非最终结 论，因为有可能缺陷结果系来自气密容器。数个包装即使在电解测量期间发展 出大于1000微安培的电流，藉染料渗透试验仍未发现渗漏。本发明的CV方 法中，总计30个包装有90％获得在0.7至1.0伏特之间的高峰电流，如图5A 所示。可结论出在被鉴定为缺陷的该等包装的内层出现微破裂。仅10％的包装 被鉴定出存在有针孔。依据本发明的CV方法，因筛选出未具针孔而仅具内层 缺陷(假缺陷)但仍符合包装标准的包装材，而可节省该90％的藉电解测量所鉴 定为渗漏的包装材。本发明方法尤其可鉴定在含铝的积层物包装的塑料内层中 破裂缺陷所引起的针孔。
藉由传统的电解测量，该穿过包装的渗透针孔及包装塑料内层的破裂缺陷 无法加以区别，因为两者均侦测到高电流。然而，本发明的藉循环伏安法的侦 测缺陷的方法可应用于区别该两种不同缺陷(即真缺陷及假缺陷)。本发明的方 法可快速测定、具高敏感度、成本效益方面亦具有优点且不会如染料渗透方法 般污染环境。
发明效果
在统计学对照中，具有渗透微孔的包装被视为致命缺陷，其将使微生物渗 透入该包装中。然而，未损坏的包装被视为微小缺陷，微生物不会经由铝层渗 透。包装的完整性基本上为可接受。唯一需列入考虑者为产品与裸露的铝的间 的相互作用。
本发明的藉循环伏安法(CV法)而侦测包装缺陷的方法可区别穿过包装的 渗透微孔及包装塑料内层的破裂缺陷。此两种不同缺陷无法由传统的电解试验 所区别，因为在未损坏的包装及渗透包装中均可侦测到高电流。
依据上述，显示本发明的循环伏安法为测定该积层物包装的快速决定性试 验方法。本发明的循环伏安法为一种便利、相当快速且更可靠的侦测无菌铝积 层包装完整性的方法。
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