CN104777090A - 透氧分析测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透氧分析测试仪，包括机壳，机壳上设有测试平台，测试平台包括基板，基板上设有测试容器，测试容器用于固定测试样本，并通过测试样本将测试容器分为相互独立的测试气体腔和载气腔；机壳上还设有与测试气体腔连通的测试气体进气管和测试气体出气管，以及与载气腔连通的载气进气管和载气出气管；测试气体进气管通过湿度控制器、第一流量控制器、单向阀以及第二阀门与氧气气源连接；载气进气管通过第二流量控制器、第三阀门、脱氧装置与载气气源连接，载气出气管通过第七阀门与氧传感器连接。本发明提供的透氧分析测试仪在对流通环境模拟的真实性和测量范围的宽广性方面，填补了技术空白。

Description

透氧分析测试仪

技术领域

本发明涉及一种透氧分析测试仪。

背景技术

食品和药品是与人们的身体健康息息相关的商品，此类商品的包装不仅要求外形美观宜人，方便实用，更重要的是确保内装物在货架期内具有稳定、可靠的质量，防止由于吸潮、漏气和光照而引起的分解变质。因此，选择具有阻隔性功能的包装是保证食品和药品安全的关键。

包装材料的阻隔性是针对特定渗透对象而言的，渗透对象包括常见气体、水蒸汽、液体、有机物等，是指材料对特定渗透对象由其一侧渗透通过到达另一侧(一般是由高浓度侧渗透通过材料进入低浓度侧)的阻隔性能。狭义的来讲，包括氧气阻隔性和水蒸汽阻隔性。因为食品中的脂肪和蛋白质，药品中的有效成分在氧气存在条件下容易发生氧化、变色、变质、甚至产生毒性，所以对于食品和药品包装材料氧气透过性的检测具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种透氧分析测试仪，为实现上述目的本发明的具体方案如下：

一种透氧分析测试仪，包括机壳，所述机壳上设有测试平台，所述测试平台包括基板，所述基板上设有测试容器，所述测试容器用于固定测试样本，并通过所述测试样本将所述测试容器分为相互独立的测试气体腔和载气腔；

所述机壳上还设有与所述测试气体腔连通的测试气体进气管和测试气体出气管，以及与所述载气腔连通的载气进气管和载气出气管；

所述测试气体进气管通过湿度控制器、第一流量控制器、单向阀以及第二阀门与氧气气源连接；所述载气进气管通过第二流量控制器、第三阀门、脱氧装置与载气气源连接，所述载气出气管通过第七阀门与氧传感器连接。

优选的，所述载气腔包括连通的第一下腔、第二下腔；

所述第一下腔与载气进气管连接，并通过第六二位三通阀的一个输出端与所述第七阀门、所述氧传感器及单向阀连接，所述第六二位三通阀的另一个输出端直接与单向阀连接；

所述第二下腔通过第五二位三通阀的一个输出端与所述第七阀门、所述氧传感器及单向阀连接，所述第五二位三通阀的另一个输出端直接与单向阀连接。

优选的，所述测试气体腔包括连通的第一上腔、第二上腔；所述第一上腔与测试气体进气管连接，并设有湿度检测器。

优选的，所述测试气体进气管设有校正旁路管，所述校正旁路管通过第一阀门、单向阀以及第四阀门与校正气源连接。

优选的，所述氧传感器两端分别设有第八阀门、第九阀门。

优选的，所述脱氧装置为催化氧气吸收器。

本发明提供的透氧分析测试仪在对流通环境模拟的真实性和测量范围的宽广性方面，填补了技术空白。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例气路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1、2所示，一种透氧分析测试仪，包括机壳10，所述机壳10上设有测试平台，所述测试平台包括基板11，所述基板11上设有测试容器，所述测试容器用于固定测试样本14，并通过所述测试样本14将所述测试容器分为相互独立的测试气体腔12和载气腔13；所述机壳10上还设有与所述测试气体腔12连通的测试气体进气管和测试气体出气管，以及与所述载气腔13连通的载气进气管和载气出气管；所述测试气体进气管通过湿度控制器、第一流量控制器、单向阀以及第二阀门2与氧气气源连接；所述载气进气管通过第二流量控制器、第三阀门3、脱氧装置与载气气源连接，所述载气出气管通过第七阀门7与氧传感器连接。为了消除气路中的残留氧气对测试过程的不良影响，在材料的透氧量测试进行前，要先进行旁通，确定“旁通时间”值。设计采用50ml/min左右的氮气流吹扫体系的上腔和下腔，在保证试样两侧等压的情况下，加速完成“吹扫”过程。针对在传统的氧气透过率测定过程中，旁通时间的判断主要依靠操作者的经验，从而影响测试结果准确性的情况，系统将研发人员长期积累的经验和试样的面积(或体积)参数总结成若干条控制规则，然后根据控制规则对“旁通时间值”作出判断。达到旁通时间后系统自动将上下腔的氮气流量都调节到GB/T 19789—2005中规定的15ml/min，完成后续对传感器的冲洗。与传统的恒流速控制的方法相比，本设计具有可靠性高、适应性强等优点。

本产品采用库仑法的测试原理，是利用试样将实验腔分隔成两个独立的气流系统，上腔为流动的测试气体(纯氧气或含有氧气的混合气体)，下腔为流动的干燥载气(氮气或氮氢混合气体)。试样两边的总气压相等，但氧气的分压不同，在分压差作用下，氧气透过薄膜并被载气送至传感器中。传感器能够精确地测量出载气流中所携带的氧气量，并输出相应的电信号，从而计算出材料的氧气透过率等参数。

传统氧气透过率测定仪采用超声波加湿器产生水汽，虽然这种水汽发生方式速度快，但是水汽中可能含有的水滴如果进入气路中会对传感器造成损害。为了彻底解决这个问题，项目团队拟对水汽发生方式重新设计。首先尝试采用防水透气膜软管式水汽发生装置，结果发现该装置产生的湿气流无法达到设计中预期的湿度控制范围要求，其次尝试对水汽发生腔进行有限度加温，拟通过增加水汽发生速度，以实现仪器大范围控湿的目的，结果却发现这种方式加剧了冷凝水的产生。最后通过多次试验，本实施例采用双独立腔体设计达到目的。即当饱和湿气通过第一个腔体时，湿气中可能含有的水滴被分离出来，经腔体底部的冷凝水出口排出。分离出冷凝水的湿气由底部进入第二个腔体中，与从顶部进入的干气混合。另一方面，双独立腔体的体积仅为传统控湿腔的三分之一，这使得其占用空间更小，有利于缩小氧气透过率测定仪的体积，具体方案如下：

所述载气腔13包括连通的第一下腔、第二下腔；

所述第一下腔与载气进气管连接，并通过第六二位三通阀6的一个输出端与所述第七阀门7、所述氧传感器及单向阀连接，所述第六二位三通阀6的另一个输出端直接与单向阀连接；

所述第二下腔通过通过第五二位三通阀5的一个输出端与所述第七阀门7、所述氧传感器及单向阀连接，所述第五二位三通阀5的另一个输出端直接与单向阀连接。

作为上述实施例方案的进一步改进，所述测试气体腔12包括连通的第一上腔、第二上腔；所述第一上腔与测试气体进气管连接，并设有湿度检测器。

作为上述实施例方案的改进，所述测试气体进气管设有校正旁路管，所述校正旁路管通过第一阀门1、单向阀以及第四阀门4与校正气源连接。

作为上述实施例方案的进一步改进，所述氧传感器两端分别设有第八阀门8、第九阀门9，提高氧传感器的检测精度。

实验开始前先要清除气路中的残氧，打开第三阀门3、第五二位三通阀5、第六二位三通阀6、第七阀门7号阀进行气管冲洗，然后打开第三阀门3、第五二位三通阀5、第六二位三通阀6、第八阀门、第九阀门对包括气管、测试腔、传感器的所有部件进行冲洗，最后打开第二阀门2关闭第六二位三通阀6号阀进行试验过程。

当需要校正时，打开第四阀门4、第五二位三通阀5、第六二位三通阀6、第八阀门、第九阀门进行校正。

作为上述实施例方案的改进，所述脱氧装置为催化氧气吸收器，目前国内能采购到的最高纯度氮气为99.999％，允许有10ppm(1ppm即百万分之一)的含氧量。据此推算，通常99.999％高纯度氮气内含氧量为第五二位三通阀5～第八阀门ppm，这会造成测试结果增加约第三阀门30ml/㎡·day。为了除去进入测试下腔的高纯度氮气中的残氧，进口测试仪器多采用燃烧法。即选用含有2％氢气的混合氮气作为载气气源，经过安装在气体入口处的燃烧器燃烧，进而除去氮气中的氧气。但该法所必需的含氢量恒定的氮气气源，较高纯氮气源更难获得，同时燃烧法还存在着除氧速度慢、除氧不彻底等问题。本氧气透过率测定仪选用了催化氧气吸收器去除高纯度氮气中的残氧，很好地解决了上述问题。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种透氧分析测试仪，其特征在于：

包括机壳，所述机壳上设有测试平台，所述测试平台包括基板，所述基板上设有测试容器，所述测试容器用于固定测试样本，并通过所述测试样本将所述测试容器分为相互独立的测试气体腔和载气腔；

所述机壳上还设有与所述测试气体腔连通的测试气体进气管和测试气体出气管，以及与所述载气腔连通的载气进气管和载气出气管；

所述测试气体进气管通过湿度控制器、第一流量控制器、单向阀以及第二阀门与氧气气源连接；所述载气进气管通过第二流量控制器、第三阀门、脱氧装置与载气气源连接，所述载气出气管通过第七阀门与氧传感器连接。

2.如权利要求1所述的透氧分析测试仪，其特征在于：

所述载气腔包括连通的第一下腔、第二下腔；

所述第一下腔与载气进气管连接，并通过第六二位三通阀的一个输出端与所述第七阀门、所述氧传感器及单向阀连接，所述第六二位三通阀的另一个输出端直接与单向阀连接；

所述第二下腔通过第五二位三通阀的一个输出端与所述第七阀门、所述氧传感器及单向阀连接，所述第五二位三通阀的另一个输出端直接与单向阀连接。

3.如权利要求1所述的透氧分析测试仪，其特征在于：

所述测试气体腔包括连通的第一上腔、第二上腔；所述第一上腔与测试气体进气管连接，并设有湿度检测器。

4.如权利要求1所述的透氧分析测试仪，其特征在于：

所述测试气体进气管设有校正旁路管，所述校正旁路管通过第一阀门、单向阀以及第四阀门与校正气源连接。

5.如权利要求1所述的透氧分析测试仪，其特征在于：

所述氧传感器两端分别设有第八阀门、第九阀门。

6.如权利要求1所述的透氧分析测试仪，其特征在于：

所述脱氧装置为催化氧气吸收器。