CN203365376U - 一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,所述装置包括支架(4)和与支架(4)下端连接的用于支撑罐底设置孔洞且倒置易拉罐的底座(1),底座(1)与夹具(3)连接,在支架(4)上安装有用于与易拉罐钢基体连通的导电环(2),导电环(2)与电化学工作站的工作电极接口连接,在导电环(2)内部设置用于刺破罐外壁涂膜的钢针;在夹具(3)上部设置电极盘(5),电极盘(5)中部设置圆孔,参比电极、辅助电极和氮气导管通过圆孔插入易拉罐内部;所述易拉罐罐底打孔,其倒置在底座(1)上。该装置能快速和准确地检测两片易拉罐罐口内涂层完整性,用于在易拉罐灌装食品饮料前预测易拉罐金属离子析出倾向性。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,可用于预测两片易拉罐铁离子析出的倾向性。
背景技术
两片易拉罐因其耐压强度高、食品保质期长、外观印刷精美等优点,广泛用于碳酸饮料、啤酒、果汁等饮用食品的包装。为了保证饮料、啤酒等饮品在长期储存过程中不变质并能保持原有风味,易拉罐内壁都涂附了可用于接触食品的有机涂层对金属罐体进行保护,防止金属罐体与包装内容物直接接触。罐口密封和良好的内涂层保护性是使饮料、啤酒等食品能够长期储存而不变质的关键。易拉罐的内涂层能够很好的阻隔内容物与金属罐体的接触,防止罐体金属被腐蚀而发生罐体金属的溶解和迁移。
在食品饮料易拉罐生产过程中,由于涂装工艺或机械加工等原因,罐内涂层可能产生微观孔洞或缝隙等涂层缺陷,导致内涂层的完整性受到破坏。易拉罐内涂层上的任何一个微小缺陷都将使得内容物与金属基底接触,从而腐蚀金属基底,腐蚀部位可能会产生金属离子析出并迁移到饮料或啤酒等罐装内容物中,从而影响内容物的理化性质,当金属离子的析出量达到一定程度时就会对罐装内容物的品质或风味带来不良影响。因此,判断易拉罐内涂层的完整性和耐蚀性,并预测易拉罐的食品货架寿命具有很重要的意义。
现有检测金属易拉罐内涂层的完整性方法是电导率测试方法,例如国标GB/T9106.1-2009《包装容器铝易开盖铝两片罐》中所述的方法。易拉罐包装生产厂通常在易拉罐出厂前对罐内涂层完整性进行电导率测试测定,将电导率测试液加入到检验样罐中,但这种测定方法的缺点是受电导率测试液位所限,难以对易拉罐罐口区域的内涂层完整性进行测定,所以电导率测试并不能完全反映易拉罐内涂层的完整性,无法用于预测易拉罐在包装食品后在整个保质期内是否会发生金属离子析出的问题。
判断两片易拉罐在包装食品后是否会发生金属离子析出,最直接的方法是进行实罐试验评估,即把完成灌装的饮料罐在一定环境条件下储存,然后定期取样对样罐内的金属离子水平进行检测,判断是否存在金属离子析出。但是实罐试验由于需要对大量的样品进行分析,费时费力,并且通常需要很长的时间才能获得有价值的数据,不能在易拉罐用于食品灌装之前就能及时对所用批次的易拉罐的货架寿命进行预测,具有滞后性,无法用于指导易拉罐生产厂和食品生产厂及时发现问题并调整相关生产工艺,从而化解易拉罐产品的风味变异质量风险。
国内外对于如何快速测定易拉罐内涂层完整性和耐蚀性,并先期预测易拉罐保质期内食品的货架寿命也进行过研究。一些国内外相关文献报道过使用电化学方法对易拉罐内涂层耐蚀性进行测定的方法,例如在文献《镀锡板两片罐装碳酸饮料中铁离子析出来源的分析》中提到的易拉罐内涂膜极化电阻测量方法。但文献中所提到的方法只针对包装某一种特定食品饮料易拉罐的内涂层进行检测,不能实现用一种标准方法测定易拉罐在各种食品包装用途领域的内涂层完整性,且检测的是成品易拉罐,不能实现对易拉罐包装内容物后的金属离子析出倾向的先期预测。
易拉罐金属离子析出分析的现有技术通常只是对灌装完成后的易拉罐实罐进行检测,并不是在食品灌装前对易拉罐进行真正意义上的金属离子析出倾向先期预测。因此,设计一种能够快速和准确测定易拉罐内涂层完整性的测试装置,对于在食品灌装前预测易拉罐在灌装各种食品饮料后的保质期内是否会发生金属离子析出,从而规避易拉罐在灌装食品饮料后的风味变异质量风险,具有重要的价值。
实用新型内容
为了解决上述问题,本实用新型的目的在于提供一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,该装置测试时将易拉罐倒置于装置中,能快速和准确地检测两片易拉罐罐口内涂层完整性,用于在易拉罐灌装食品饮料前后预测易拉罐金属离子析出倾向性,避免采用费时费力的实罐货架试验,能在易拉罐灌装食品饮料前后有效规避易拉罐食品生产可能发生的质量风险。
本实用新型的技术解决方案如下:
本实用新型提供一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,所述装置包括支架4和与支架4下端连接的用于支撑罐底设置孔洞且倒置易拉罐的底座1,所述底座1与用于固定易拉罐的夹具3连接,其特征在于,在所述支架4上安装有用于与易拉罐钢基体连通的导电环2,所述导电环2与工作电极接口连接,在所述导电环2内部设置用于刺破罐外壁涂膜的钢针;在所述夹具3上部设置电极盘5,所述电极盘5中部设置圆孔,参比电极、辅助电极和用于通入氮气的导管通过所述圆孔插入易拉罐内部。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述易拉罐罐底打孔,所述易拉罐倒置在底座1上。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述易拉罐为已封盖的易拉罐。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述参比电极与参比电极接口连接,所述辅助电极与的辅助电极接口连接。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述参比电极、辅助电极和罐体组成了三电极工作系统。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述辅助电极为铂金丝。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述导电环2为圆环形不锈钢薄片。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述钢针数量1-5个钢针,均匀分布在导电环2内侧。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述电极盘5上安装用于固定参比电极、辅助电极和氮气导的密封塞。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述电极盘5和易拉罐罐体通过螺母和螺杆固定在底座1上。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述底座1为圆盘形。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述参比电极接口、辅助电极接口和工作电极接口设置在电化学工作站上,所述电化学工作站与计算机连接。
根据本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,优选的是,所述装置在测试时,易拉罐内倒入1/3体积的特定测试液。
快速测定涂层耐蚀性通常使用电化学方法,常用的电化学方法有电位--时间法、直流电阻法、极化曲线法和极化电阻法等。极化电阻是对自腐蚀电位附近的极化曲线线性区的观察,也就是自腐蚀电位附近极化曲线斜率的分析。极化电阻法可以快速测定涂层腐蚀速率或比较耐蚀性能。相比较而言,极化电阻法对体系的扰动小,测量结果更接近于自腐蚀状态。本实用新型专利所涉测试装置将灌装前或后的易拉罐倒置安装在所述测试装置上,通过用特定的测试液,用电化学方法检测内涂层的极化电阻,根据极化电阻大小来评估易拉罐灌装食品饮料后的金属离子析出倾向。
对于两片易拉罐内涂层的检测区域,主要是指易拉罐的罐颈区域,包括易拉盖的内涂层,但不包括易拉罐的罐身中部和罐底区域,这主要是因为罐颈尤其是罐口区域涂层由于在卷封形成过程中受机械加工的外力作用,涂层在变形过程中易产生微裂纹,所以对于易拉罐而言,若发生金属离子析出,则析出点基本是集中于罐口区域,因此易拉罐内涂层检测主要针对罐颈区域即可。
本实用新型所涉测试装置是针对已封盖的易拉罐。待测易拉罐可以是已经灌装食品饮料的成品罐,也可以是未灌装食品饮料但模拟灌装条件进行封盖的易拉罐。检测前将待测易拉罐的罐底进行打孔,罐身和罐顶区域保持原样。待测易拉罐内应不含任何内容物,且罐内壁应被清洗干净。
将待测易拉罐倒置于本实用新型所述的检测装置中,使罐盖朝下,罐底开孔朝上,从罐底开孔处倒入本实用新型所涉及的一种特定的测试溶液,注入测试液体积为易拉罐容积的三分之一即可。配置好电化学测试系统,通过气体导管向罐内通入保护气体氮气,静置一段时间待测。选择电化学方法中的极化电阻测量技术对涂层耐蚀性能进行测定。建立极化电阻与金属离子析出的关系模型,根据所测得的极化电阻来判断易拉罐内涂层的完整性和耐蚀性,在此基础上评估和预测所测易拉罐的金属离子析出倾向。由于预测可以在食品内容物产品灌装前进行,从而可有效规避因金属离子析出而导致的内容物风味质量风险,保证易拉罐包装内容物的品质稳定。
本实用新型提供的装置部件4支架是与底座1相连的。部件3螺杆也是与底座相连的(有3根,相互呈120°角)。导电环2固定在支架4上。测试时,将罐底部开口的易拉罐倒置于底座1上,并套在导电环内,导电环钢针需刺破罐外壁涂膜与钢基体接触。检测时,先向罐内导入约1/3的测试液,再在罐底盖上中间插有参比电极和辅助电极(铂金丝)的电极盘5,并通过螺母和螺杆将电极盘、罐体与底座紧密固定。电极盘5中间有一个密封塞,固定参比电极(RE)和辅助电极(CE)和氮气导管。
本实用新型提供的装置的参比电极(RE)、铂丝辅助电极(CE)和罐体(工作电极WE)就组成了三电极工作系统。部件1底座起支撑作用,部件2导电环起与罐体连通作用,部件3螺杆起固定作用,部件4支架起支撑作用,部件5电极盘可固定测试电极和辅助电极,部件6是参比电极,部件7是工作电极罐体,部件8是指测试液大致液位,部件9是辅助电极。检测时,需通过部件5电极盘的气管孔通入氮气排氧。
本实用新型所涉及装置的电极盘结构示意图如图2所示,电极盘材质为聚四氟乙烯,密封塞和密封胶圈材质均为硅橡胶。
本实用新型的底座为圆盘形,尺寸为φ18mm×3mm,材质为聚四氟乙烯。导电环为圆环形不锈钢薄片,圆环直径为φ72mm,宽为6mm,壁厚1mm,圆环镶有3个规格为φ2×5mmmm的钢针,钢针之间相互呈120度角分布,针尖与罐体外表面相接触,可划破罐体表面漆膜,使罐体钢基与工作电极导通。
本实用新型提供的装置创新点之一是针对罐口区域内涂膜完整性的检测,现有的检测方法主要是针对罐身,很难对罐口区域内涂膜完整性进行检测。但针对钢制易拉罐,发生铁离子析出恰主要是在罐口附近。因此能够更准确地检测并判断成品钢制易拉罐是否会发生铁离子析出问题。目前并没有从公开资料中看到有专门检测罐口内涂膜完整性的类似装置。
本实用新型的有益效果:
本实用新型的提供的一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,该装置能快速和准确地检测两片易拉罐内涂层完整性,用于在易拉罐灌装食品饮料前后预测易拉罐金属离子析出倾向性,避免采用费时费力的实罐货架试验,能在易拉罐灌装食品饮料前后有效规避易拉罐食品生产可能发生的质量风险。
附图说明
图1本实用新型提供的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置示意图;
图2为所示装置的电极盘结构示意图。
图中:1—底座;2—导电环;3—夹具;4—支架;5—电极盘;6—参比电极;7—待测罐体;
8—液位;9—辅助电极;RE—参比电极接口;CE—辅助电极接口;WE—工作电极接口;
10—计算机;11—电化学工作站;12—参比电极插孔;13—辅助电极插孔;14—密封胶圈;
15—螺杆孔;16—排气孔;17—密封塞;18—气管插孔。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型,下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容,但实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本实用新型提供一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,所述装置包括支架4和与支架4下端连接的底座1,底座1与用于固定易拉罐的夹具3连接,在支架4上安装有用于与易拉罐钢基体连通的导电环2,导电环2为圆环形不锈钢薄片,其与电化学工作站的工作电极接口连接,在导电环2内部均匀设置用于刺破罐外壁涂膜的1-5个钢针;在夹具3上部设置电极盘5,电极盘5中部设置圆孔,参比电极、辅助电极和用于通入氮气的导管通过所述圆孔插入易拉罐内部,参比电极、辅助电极和罐体组成了三电极工作系统,参比电极与电化学工作站的参比电极接口连接,辅助电极与电化学工作站的辅助电极接口连接,辅助电极为铂金丝,在电极盘5上安装用于固定参比电极、辅助电极和氮气导的密封塞;电极盘5和易拉罐罐体通过螺母和螺杆固定在底座1上,易拉罐为已封盖的易拉罐,罐底打孔倒置在底座1上;该装置在测试时,易拉罐内倒入1/3体积的特定测试液。
本实用新型提供一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,待测易拉罐可以是已经灌装食品饮料的成品罐,也可以是未灌装食品饮料但模拟灌装条件进行封盖的易拉罐。检测前将待测易拉罐的罐底进行打孔,罐身和罐顶区域保持原样。待测易拉罐内应不含任何内容物,且罐内壁应被清洗干净。
将待测易拉罐倒置于本实用新型所述的检测装置中,使罐盖朝下,罐底开孔朝上,从罐底开孔处倒入本实用新型所涉及的一种特定的测试溶液,注入测试液体积为易拉罐容积的三分之一即可。配置好电化学测试系统,通过气体导管向罐内通入保护气体氮气,静置一段时间待测。选择电化学方法中的极化电阻测量技术对涂层耐蚀性能进行测定。建立极化电阻与金属离子析出的关系模型,根据所测得的极化电阻来判断易拉罐内涂层的完整性和耐蚀性,在此基础上评估和预测所测易拉罐的金属离子析出倾向。
随机抽取封盖样罐,按不同试验号检测极化电阻值,样罐平行数为6。
表1钢制易拉罐样罐不同试验极化电阻检测值(单位:MΩ)
试验号 | 样罐1 | 样罐2 | 样罐3 | 样罐4 | 样罐5 | 样罐6 | 平均值 |
1 | 0.17 | 0.14 | 0.17 | 0.19 | 0.12 | 0.11 | 0.15 |
2 | 0.19 | 0.22 | 0.16 | 0.26 | 0.28 | 0.15 | 0.21 |
3 | 0.2 | 0.19 | 0.17 | 0.16 | 0.23 | 0.07 | 0.17 |
4 | 0.24 | 0.15 | 0.27 | 0.12 | 0.09 | 0.11 | 0.16 |
5 | 0.09 | 0.06 | 0.08 | 0.12 | 0.11 | 0.14 | 0.10 |
6 | 0.11 | 0.18 | 0.15 | 0.24 | 0.07 | 0.09 | 0.14 |
本实用新型的提供的一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,该装置能快速和准确地检测两片易拉罐内涂层完整性,用于在易拉罐灌装食品饮料前预测易拉罐金属离子析出倾向性,避免采用费时费力的实罐货架试验,能在易拉罐灌装食品饮料前后有效规避易拉罐食品生产可能发生的质量风险。
Claims (10)
1.一种测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,所述装置包括支架(4)和与支架(4)下端连接的用于支撑罐底设置孔洞且倒置易拉罐的底座(1),所述底座(1)与用于固定易拉罐的夹具(3)连接,其特征在于,在所述支架(4)上安装有用于与易拉罐钢基体连通的导电环(2),所述导电环(2)与工作电极接口连接,在所述导电环(2)内部设置用于刺破罐外壁涂膜的钢针;在所述夹具(3)上部设置电极盘(5),所述电极盘(5)中部设置圆孔,参比电极、辅助电极和用于通入氮气的导管通过所述圆孔插入易拉罐内部。
2.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述参比电极与参比电极接口连接,所述辅助电极与的辅助电极接口连接。
3.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述参比电极、辅助电极和罐体组成了三电极工作系统。
4.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述辅助电极为铂金丝。
5.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述导电环(2)为圆环形不锈钢薄片。
6.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述钢针数量1-5个钢针,均匀分布在导电环(2)内侧。
7.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述电极盘(5)上安装用于固定参比电极、辅助电极和氮气导的密封塞。
8.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述电极盘(5)和易拉罐罐体通过螺母和螺杆固定在底座(1)上。
9.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述底座(1)为圆盘形。
10.根据权利要求1所述的测定钢制易拉罐罐口内涂层阻隔性的装置,其特征在于,所述参比电极接口、辅助电极接口和工作电极接口设置在电化学工作站上,所述电化学工作站与计算机连接。
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