一、前言-老化现象是自然的、必然的

近些年来，可口可乐、百事、佳得乐、农夫山泉、IFF、芬美意….越来越多的食品行业巨头发现，控制外观和内容物质量的稳定性已经变得非常重要，相比于其他产品来讲，食品本身和包装的一致性和稳定性研究更为重要，因为消费者在货架上看到颜色等不一致的产品，第一反应就是质量和食品安全。随着消费者从吃饱到吃好的消费观念的转移，消费者越来越关注食品安全，营养和保健等方面，食品产品研究和制造单位也开始向食品的稳定性研究，保质期研究，功能性研究等方向转移，我们韵鼎在食品领域，也从食品颜色测试深入到食品的稳定性测试，我们与农夫山泉，百事食品，IFF，佛山科技学院，崂山矿泉水等单位一起研究他们的产品在光照，温度和湿度下的变化，从而帮助他们优化配方、改善包装、确定保质期和货架环境等，在这个方面，我们积累了一些经验，我们愿意与蒙牛分享我们的经验，更加愿意通过一起合作，为牛奶行业的光稳定性研究尽微薄之力。

 由于光照、空气、温度和湿度的共同作用，太阳光中的紫外波段（UVA、UVB）会破坏包装材料和内容物中的某些化学键，自295nm起始点开始，导致材料稳定性变异、性能衰减、外观变色、强度下降、功能失效的现象，给产品质量、使用安全和企业形象带来影响，造成甚至难以估量不可挽回的损失。

图1：UVA/UVB/UVC在光谱中的位置，通常户外最多用到UVB，氙灯用UVA的多

图2：常见的化学键-容易被老化的波长

 食品的应用领域对产品的老化性能要求非常高，通常食品饮料行业虽然密封生产、运输、储藏、室内光源环境下销售、货架期1-2月……但是碰到自然光的概率仍然高达7天/年（1.9%），在景区门口，在自动售货机里，在靠近窗边的冷藏箱中，在沙滩边，在各种运输途中临时堆放，在其它你想都想不到的可能性中。国际上，对药品和食品的要求比较高，只要有千分之一的可能，生产单位就要做相关的研究和测试需求。

 包装褪色带来的可能是库存积压，内容物变质可能带来的是品牌的巨大风险。国际标准太阳能谱最大辐射强度0.68w/㎡，是夏日午后两点的毒辣太阳。这个烈日强度，只需数小时的能量总和，将对某些产品产生强烈破坏性！而我们的客户发现，即使0.35w/㎡的能量，也很快就会带来破坏!

 2017年，喀纳斯景区门口的小商贩，将商品在屋里屋外互换，游人购买了新疆知名品牌酸奶，随后在进景区的途中呕吐不止…这是我亲身经历的故事。但是，那个包装一点都没变色。

 有没有一种可能，超过保质期的包装或者经过日晒的包装会有提示呢？我们利用光老化的特点做一些包装上的反向突破呢？

图3：某超市消费者发现饮料自然老化现象

二、美国Xe-3氙灯老化箱和国产设备比较的几个关键点

1. 和自然老化的关联性。老化试验箱最关键的功能是模拟太阳光照环境下自然老化现象并加速实现，其中的关联性是同样的样品在不同地球环境下不同时间段的数据趋势和仪器测试间的相关性研究。

相关性指数完全符合就是1，0是完全无关，-1则是完全相反的趋势。

2. 氙灯和滤光片。标准太阳光谱的模拟很重要，氙弧灯（简称氙灯）可以买到，但将氙弧灯过滤到模拟太阳光谱，这个就是老化箱中的最技术难点，也是Q-Lab公司的专利。对应的产品是“滤光片”，这是核心技术，太阳直接照射、隔着窗玻璃照射、强紫外区域照射、外太空照射等等，通过滤光片把氙灯模拟成不同环境下的太阳光谱，这是核心，也是Q-Lab规范性的最大表现之一；

滤光片对模拟太阳光的影响

图4：黑色的是太阳光能谱，其它是通过滤光片模拟后的能谱，在UVA处非常相似

3. 温湿度控制。温湿度的控制没有想象中那么简单，尤其是在变化过程中的线性程度。样品在不同的温湿度环境下是如何一点点变化过去的，这个控制非常难。

温湿度在实验过程中的变化会影响结果，在整个过程中都能达到线性变换是技术的体现。

图5：线性转换时间对实验结果的影响非常大，是技术中的难点。

温度对老化的影响

图6: 不同温度对聚乙烯氧化速率的影响

湿度对老化的影响

图7:迈阿密地区一个月中潮湿和降雨的时间分布

图8: 在光照冷凝条件下VS光照干燥条件下的老化效果对比

4. 故障。Xe-3氙灯大约30年的发展，经历全球各地区的严酷考核和使用，厂家在30年里也经历了很大的技术改进。一开始的十年，就是想不到的各种故障，客户报修，不能工作，从整流器到光管，甚至到喷淋孔，温度调节器，一个螺丝的位置都带来了客户抱怨和技术进步….后来，随着这些问题的逐渐解决，一台耐用的氙灯老化箱就展现在世人面前。目前，在前500强的食品企业中，没有人能使用国产的老化箱，有偶尔尝试者，都面临着高故障率和怨气，我们听说很多其它行业的客户弃用的案例。
5. 标准和校准。我们的设备每一次换灯管，灯管通过滤光片（上文提到专利）发出的辐射量都会被一个小巧的UC系统（类似于一个手掌游戏机大小）校准，而这个校准是一键式的，所有的光通量、温度湿度都会被全球最高端溯源机构-美国国家标准技术研究院（NIST）追踪溯源，可以说，每次更换，每次计量都是和NIST的一次溯源。而国内的老化箱，没有任何溯源。可能会有个别非常负责任的销售会告诉您：“去**计量院计量一下”，而他们自己完全没有能力证明设备各方面的标准性。中国计量院属于一级传递，NIST是0级，地方计量院是2级。我们的校准仪提供每次的一级传递！

Q-sun SOLAR EYE (太阳眼)光辐照度控制系统：Q-sun试验箱的SOLAR EYE®(太阳眼)辐照度控制系统可以不间断地监测和控制灯管输出功率，保证精确的光强辐照，可以最大程度地保证试验结果的重复性和再现性。

Q-sun条件可调节校准，校准结果溯源至NMI美国国家计量院，满足国际主流测试标准，提供可重复的试验环境。

ASTM G155-05a非金属材料氙灯暴露标准试验方法-校准的规定：为保障设备的标准性的准确性，设备必须进行定期校准以保障测试结果的重复性，校准结果须溯源至国家或国际标准。

ASTM G155-05a非金属材料氙灯暴晒标准试验方法—设备校准的规定原文如下：

图9：光老化仪器校准标准摘录

翻译：仪器校准--为了保证标准和精度，仪器的装置（包括计时器、温度计、湿灯泡传感器、干灯泡传感器、湿度探头、紫外探头、辐照度计等）要求阶段性地校准以确保测试结果的重复性。无论可能何时，校准都必须可溯源到国际标准。校准步骤参照生产商手册。

精确的温度控制：Q-sun试验箱都可以使用黑板温度计(非绝缘)或者黑标温度计(绝缘)来控制样品温度。还可以同时控制箱内空气温度；

当我们做一个试验的时候，由于光老化的错误光谱或温湿度传递，差之毫厘，可能谬以千里。单纯的外观模仿和零部件拼凑无法真正满足我们用户购买设备的实际需求，有时候反而其误导作用！！

例如我们在做一个配方研究，我们希望试验结果是由于测试对象本身造成，而不用去怀疑试验设备或者检测设备造成！！标准并且重复性好的设备和检测设备，会让我们的工作变得高效，非标准和一致性差的设备有时候让我们的研究变得毫无方向。

在我们现有的客户中，都是行业的佼佼者，比如可口可乐，百事可乐，农夫山泉等等，他们告诉我们：“哪怕只有千分之一的可能我们都要测试”。

无论购买进口和国产或者哪个品牌，我们会基于以上几点去考虑和比较，当然还有价格，服务和经验，我们需要寻找一款性价比高的产品，服务周到，有行业服务经验的合作伙伴。食品行业光老化研究，还属于起步阶段，目前也只有行业内的领军企业在探索和研究，所以供应商的经验就显得尤为重要，无论是供应商在其它行业或其它地区的丰富经验，还是本身在我们行业的服务经验，对一个初步探索的行业和客户来说至关重要，我们有时候买的不仅仅是一个产品而是一个全球共享的经验和服务。

三、评估方法

3.1光学评估

色差法：包装的图案经过油墨印刷，可能会变色，但不一定是所有在图片中的颜色都变，所以图案中局部图像有变色，可以通过电子眼拍照确定L*a*b*的趋势，进而进行改进；对于整块色斑来说，用色差仪也可以处理色差问题。

3.2力学评估

a)GBT 1040-2006 塑料拉伸性能的测定；

b)GB/T 1843-2008 塑料　悬臂梁冲击强度的测定

四、Q-SUN Xe-3HBS氙灯老化试验箱详细资料

Q-SUN Xe-3-HBS氙灯老化试验箱模拟控制光照条件，对温度和相对湿度做精确控制，带水喷淋和背喷功能，短时间内即可再现户外常规条件下几个月甚至几年的老化效果。Q-SUN Xe-3HBS氙灯老化试验箱提供一个标准可校准可重复的试验环境，强度可调节设定，参数可校准，校准溯源至NMI美国国家计量院，国内上海实验室即可提供校准服务。

图10. Q-SUN氙灯老化试验箱实物和测试图

优势：

符合全球最严苛的标准规范和下游客户要求，拥有庞大的高端客户群。

风冷式设计，无须耗费大量纯水冷却灯管，寿命长，并且最大限度地降低了运行成本。控制温度和相对湿度，带水喷淋和背喷功能；

长效滤光器：滤光器可模拟产品的各种使用环境。不同于许多其他同类产品，正常使用情况下， Q-SUN滤光器可以一直长期使用，无需更换；

通过纯水喷淋模拟户外潮湿造成的损害,这是所有Q-SUN型号的可选功能。可对喷水功能进行编程，选择使其在黑暗条件下或在光照条件下进行；

Q-SUN氙灯试验箱的安装、设置和操作都十分简便。专门设计的样品架使样品固定和评估非常简单。所有型号的设备都是全自动的，可在无人监管的情况下全天24小时，每周7天地连续运行。测试过程中如遇问题，设备会智能提示报警；

引入Q-SUN国际标准老化箱带来的价值

1)  老化对产品的不利影响

老化影响产品的美观和功效；

老化影响产品的使用安全

自然老化时间比较久，条件不能控制；

2)  价值体现

优化了工艺，带来稳定的产品质量；

带来更多订单；

提升品牌价值。

3) 技术参数

样品放置：平板式

样品容量：55块

样品倾斜角度（与水平面夹角）：10°

全光谱氙弧灯：1800w/支，共3支

水喷淋功能：标配

太阳眼辐照度控制：340nm、420nm或TUV

相对湿度控制：标配

滤光片：Daylight-Q、B/B、F可选

窗玻璃滤光片：Window-Q、B/SL、SF5可选

超强紫外滤光片:Extended UV-Q、Q/B可选

校准：带自动UC校准，配1年NIST溯源证书

温度传感器：带自动温度传感器，配NIST溯源证书

黑板温度：45-110℃

黑标温度：50-120℃

箱体空气温度：35-65℃

样品面积：45*72cm

水消耗量：44L/天（加湿器）

五、国产品牌举例

上海林频（信息来自林频公司网站，其真实性我公司不负责核对）

图11：上海林频风冷式氙灯老化试验箱图片

技术说明：

模拟真实环境 . 创造品质未来

　　氙灯老化试验箱采用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波，可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验用数天或数周的时间即可重现户外数月乃至数年出现的危害，人工加速老化试验数据可以帮助选择新材料，改造现有材料，以及评价配方的变化是如何影响产品的耐久性。

　　高清触碰 . 一流人机界面 . 稳定性高

　　采用“台湾威伦”5.7寸彩色触摸屏及“德国西门子”PLC模块控制，全自动式手写直接设定温度、湿度、光照、雨淋循环周期，直观的操作界面，整体美观大方，操作方便简捷。

　　性价比高 . 安装简易 . 使用方便

　　制造理念 . 追溯初元

　　造成材料老化的主要因素是阳光和潮湿，耐候试验箱可以模拟由阳光、雨水和露水造成的危害，利用氙灯模拟阳光照射的效果，利用冷凝湿气模拟雨水和露水，被测材料放置在一定温度下的光照和潮气交替的循环程序中进行测试，用数天或数周的时间即可重现户外数月乃至数年出现的危害。

　　风冷氙灯耐气候试验箱采用能模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波，可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验。

　　【林频】是风冷氙灯耐气候试验箱的专业生产厂家，公司同时还生产各种标准及非标的环境试验设备!

　　产品广泛应用于航空航天、大专院校、质检科研单位、汽摩行业、电子电工、通迅设备、电镀涂层、汽车饰件等众多领域。获得广大新老客户高度赞扬!

　　以下是风冷氙灯耐气候试验箱的详细资料，请浏览：

　　参照标准

　　GB/T16422.2-1999人工加速老化试验箱

　　GB/T1865-2009色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露

　　GB/T2423.24-1995太阳辐射试验

　　ASTMG155氙灯老化测试

　　ISO10SB02/B04 环境监测仪器

　　SAEJ2527 其它耐气候试验

　　SAEJ2412 基础耐候性测试方法

　　技术指标

　　型号：LRHS-190F-SN

　　工作室尺寸：500×760×500

　　外型尺寸：1220×1270×1860

　　温度范围：RT+10℃～70℃

　　湿度范围：65～98%RH

　　黑板温度：63～100℃

　　温度均匀度：±2.0℃ (空载时)

　　温度波动度：±0.5℃ (空载时)

　　玻璃窗滤光器：3只

　　氙灯灯源：风冷式灯管

　　氙灯数量：4支(其中1支备用)

　　降雨时间：1～999M，连续降雨可调

　　降雨周期：1～240min间隔(断)降雨可调

　　喷水周期(喷水时间/不喷水时间) 18min/102min或12min/48min

　　淋雨水压：0.12～0.15Mpa

　　喷水嘴孔径：Ф0.8mm

　　氙灯功率：1.8KW×3支=5.4 KW

　　加热功率：2KW

　　加湿功率：0.75KW

　　样品托盘尺寸：450×720mm

　　样品架与灯距离：230～280mm

　　波长：290～800nm 辐射强度:≤300W/㎡

　　光照周期连续可调，时间：1～999h、m、s

　　安装场地：

　　地面平整，通风良好

　　设备周围无强烈振动

　　设备周围无强电磁场影响

　　设备周围无易燃、易爆、腐蚀性物质和粉尘

　　安装要求

　　设备周围留有适当的使用及维护空间，如图所示：

　　A：不小于60cm

　　B：不小于60cm

　　C：不小于120cm

　　(注：(设备倾斜角度不能超过15℃))

　　环境条件：

　　温度：5℃～+28℃(24小时内平均温度≤28℃)

　　相对湿度：≤85%RH

　　气压：86kPa～106kPa

　　供电条件：三相四线+保护地线，电压范围：AC(380±38)V

　　频率允许波动范围：(50±0.5)Hz

　　保护地线接地电阻小于4Ω

　　要求用户在安装现场为设备配置相应容量的空气或动力开关，并且此开关必须是独立供本设备使用

　　供水条件：设备加湿用水需采用纯净水

六、我们的建议

   综上所述，设备不能只看外观，就如我们看食品一样，我们的食品生产单位，既要考虑外观跟消费者喜好研究，但我们更关注食品的安全，保健等关键因素，我们购买老化设备也一样，我们不能只看外观和技术参数，我们需要设备具有标准性，可溯源，可校准，设备的一致性，一句话，我们要保准我们的测试结果是可靠的，是可以全球，同业之间比对的。

   最后介绍一下Q-Lab和韵鼎，我们不光提供产品，我们还为各行业的测试方法标准化建立贡献我们的经验，我们与各行业的精英共同探索，建立国际国家方法，在食品领域，我们任重道远，需要食品行业有领导力的公司的信任和支持！！

William@eutin.cn

021-61455225

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