果凍杯包裝常見質量問題及改進方法

摘要：果凍杯是當前果凍食品的主要包裝形式，但在應用中卻經常發生一些質量問題。本文從包裝材料的角度深入分析了杯體阻隔性和封口膜熱封性能對果凍品質的影響，並根據經驗就此問題提出了檢測方法層面的質量控制建議，以期為相關企事業單位和科研機構提供實用性的幫助。

關鍵詞：果凍杯、封口膜、阻隔性、熱封性、開啟力

作者：濟南蘭光機電技術有限公司

　　六十年代，日本把果凍制作從家庭廚房引入工廠，自動化生產、包裝使果凍成為深受各階層人民喜愛的時尚休閑食品。果凍包裝品類繁多——杯狀、自立袋、異形，其中果凍杯最為常見。果凍杯一般由PP材料經熱成型工藝制成杯體，多層復合膜在高溫和壓力的作用下與杯體粘合封口，形成果凍杯完整包裝。這一過程涉及多種工藝配合和參數設置，操作科學與否直接影響著果凍杯的包裝效果。接下來筆者就果凍杯包裝在產品貨架期、物流運輸、用戶食用體驗中常見的質量問題進行分析，並提出幾點改進方法，希望對相關企事業單位有所幫助。

常見問題一：果凍易變質，包裝保質效果差

1、原因

　　為保證果凍品質，延長貨架期，在生產環節普遍加入防腐劑或控制果凍PH值來實現，隨後通過37度加速試驗或45度加速試驗初步預測成品的保質期天數。但這種預估手段大多建立在接近真空環境的基礎上，倘若果凍包裝存在質量問題，那麼一切預測結果將失去現實意義。果凍杯最重要功能即是阻隔外部氧氣，同時維持杯內的低氧環境，從而抑制微生物的大量繁殖。但由於杯體內外部存在氧濃度的差異，外部氧氣會順應梯度差透過果凍杯滲透到包裝內部，引起杯體內氧濃度上昇，加快果凍腐敗。。多種研究表明，這種滲透速率的快慢主要取決於包裝材料的阻止氧氣滲透的能力，簡言之為包裝材料的阻氧性能，可通過測試材料的氧氣透過率來評定。，

2、氧氣透過率檢測

　　果凍杯的氧氣透過率研究涉及到杯體的氧氣透過率和杯口蓋膜的氧氣透過率分析，由於膜材料的阻氧測試技術相對成熟，本文不再贅述。就杯體氧氣透過率測試方法而言，等壓法由於測試精度較高被廣大企業所選用，接下來筆者結合ASTM F 1307 標准簡述果凍杯氧氣透過率的測試原理和過程。

　　該標准是目前容器氧氣透過率測試的唯一標准，采用的是等壓法測試原理。取一果凍杯（圖1），用透明快固膠將試樣密封在黃銅材質的容器封口裝置上（圖2）。此環節需要重點注意果凍杯封口處以及進氣、出氣管的密封處理。將制備好的試樣及裝置安裝在OX2/230氧氣透過率測試系統容器測試腔內。一般情況下，試樣可以暴露在環境空氣中進行測試，但為了獲得更好的試驗效果，本次試驗采用將阻隔性優異的鋁箔袋罩在果凍杯外部，為後續試驗營造高濃度氧氣環境提供條件（圖3）。接著，向果凍杯內充入氮氣吹掃以清除內部空氣。當吹掃時間結束後，系統自動向鋁箔袋內充入純乾氧氣，氧氣通過果凍杯壁滲透入載氣氮氣流中，它會被載氣流攜帶至庫侖傳感器處，庫侖傳感器探測到氧氣會輸出電流，由於電流的大小與單位時間內流入傳感器的氧氣總量成正比，由此可計算出透過氧氣的含量（圖4）。本次測試結果為：該果凍杯氧氣透過率為0.0018 cc/pkg·day。

圖1、果凍杯試樣

圖2、試樣密封

圖3、試樣裝夾

圖4、測試原理圖

3、改進方法

　　針對某些果凍杯整體阻氧性較差的問題，可嘗試以下方法進行改進：（1）原料混合。將阻氧性較好的原料與阻氧性較差的原料混合、成型，可有效改善成品的氧氣透過率。（2）在塑料表面涂覆薄金屬層，借助分子特有結構可大大提高塑料容器的阻氧性能。   

常見問題二：存儲、運輸過程中，果凍杯封口易破損

1、原因

　　保護產品是包裝的首要功能，但在存儲、運輸中因為包裝質量問題造成貨品損失的事例屢見不鮮：海口李先生通過物流公司托運42箱果凍，運達目的地後5箱果凍由於運輸不慎導致封口破損，客戶拒收，帶給李先生嚴重的經濟損失。此類問題警醒我們，果凍在存放和運輸過程中會由於貨品的疊壓而引起果凍杯內壓增大，進而引起果凍杯封口膜的破損。由於這種破損多發於封口膜與杯體的熱封部位，因此可以通過調整熱封參數或更換材料來解決。熱封工藝是指利用外界加熱條件使塑料薄膜的封口部位變為熔融粘流狀態，借助封頭加壓並保持一定時間，使上下兩層粘合，冷卻後具備一定的強度。該工藝的影響因素很多，其中熱封溫度、壓力和時間影響最大。就果凍杯包裝而言，熱封溫度一般在封口膜的熔融溫度和分解溫度之間，若溫度過高，易使封口部位的膜材在壓力的作用下熔融擠出，降低了熱封部位的厚度和熱封強度。若溫度過低，封口膜達不到熔融狀態，無法封合。膜材熔融後，在粘流面上施加一定的壓力，使膜材與杯口相互接觸、滲透、融合，壓力的大小亦會對熔融材料的封合產品極大影響。需要注意的是熱封壓力的大小與封口膜的性能、厚度、寬度等條件有直接關系，例如花紋封口形式由於接觸面積縮小，需要適當增加熱封壓力。熱封時間是指封頭在膜材上面停留的時間。在溫度和壓力恆定的情況下，時間越長，封合越牢固，但過長又會引起封口膜材的變形甚至發生降解現象。因此，果凍杯發生封口破損的根源主要在於以上三項指標的設置失衡，那麼如何獲取合理的工藝參數是一個需要重點關注的問題。

2、熱封性能檢測

　　熱封性能檢測可以利用熱封試驗儀來模擬生產線的熱封過程，然後通過對封口處熱封強度測試來判斷熱封工藝的適用性，以此獲得最佳熱封參數。

　　熱封試驗儀是一種由空氣驅動系統、熱封裝置、溫度系統、壓力系統和時間系統共同組成的儀器，一般采用熱壓封口法對塑料薄膜或復合軟包材的熱封溫度、壓力和時間等參數進行測定。由於本次試驗對象為杯狀試樣，因此需要根據形狀進行封頭定制。測試時首先准備待熱封的果凍杯和封口膜，啟動HST-H3儀器設定熱封時間和壓力參數。其次將封頭加熱至預設溫度，此過程一般約30分鍾左右，當確認封頭達到設定溫度後保持5分鍾，即可開始進行熱封試驗。把果凍杯封口邊緣和封口膜平放在下封頭上，按下“試驗”鍵，系統自動調節減壓閥使氣缸達到預期的熱封壓力，由單片機系統進行計時、控制電磁閥的換向，從而控制熱封頭上下移動，上下兩封頭按設定壓力夾緊試樣，預設時間到時，上封頭抬起，取出已熱封好的果凍杯。

　　熱封強度指的是將兩類材料通過熱合的方式黏在一起到完全冷卻後的黏結強度，基於檢測方法的不同，可分為拉伸熱封強度和膨脹熱封強度。對於果凍杯測試，拉伸熱封強度指的是封口膜在受力方向一致、力值均勻的情況下熱封處抵抗分離的能力，通常采用拉力機檢測。但是，經過分析果凍杯的貯存和運輸狀態，發現封口破損的另一原因是由於封口膜遭受擠壓、杯內內壓增大引起，所以必須進行膨脹熱封強度檢測。此項測試借助泄漏與密封強度測試儀，向果凍杯內加壓，通過壓力的變化記錄果凍杯封口爆破的時間和最大爆破力，以此進一步調整熱封工藝參數、改善封口效果。

3、改進方法

　　通過采用上述熱封試驗，操作者可嘗試不同材料在同一條件（熱封溫度、時間、壓力）下進行模擬熱封，或者分析同一種材料在不同條件下的熱封效果，以獲取合理熱封參數。另外以下幾個問題需要重點關注：（1）在果凍灌裝過程中要避免灌裝物污染封口，污染物會致使果凍杯的熱封質量和強度顯著下降。（2）果凍杯封口膜的均勻性。若膜材的均勻度和平整度較差會使熱封壓力、溫度無法均勻傳遞到熱封區域，這樣會導致熱封效果大打折扣。

常見問題三：食用過程中，果凍杯開啟困難

1、原因

　　果凍好吃口難開，有時在開啟果凍杯時，甚至出現封口膜被撕破仍無法打開的情況，這是消費者在食用過程中常見的問題。這個問題無關果凍品質和貨架期，因而被許多企業在質量管控環節忽略，但這卻極大影響消費者的使用體驗。從包裝工藝的角度分析，果凍杯開啟困難實際上體現了封口膜的熱封強度過大這一問題，同時亦反映了熱封工藝的不合理。

2、開啟力測試

　　開啟力是指包裝物封口開啟的最大力值，可通過拉力機的剝離試驗獲取。由於果凍杯形狀的特殊性，所以特制上下夾具加持，另外根據測試的需要，調整二者相對角度來滿足45°、90°和180°開啟力測試要求。以90°開啟力測試為例，首先將果凍杯封口膜撕開處和杯體分別緊密裝夾於XLW（PC）智能電子拉力試驗機上下夾頭，並使上下夾頭呈90°（圖5）。其次選擇系統軟件中“剝離試驗”選項，設置試驗速度等參數，點擊開始試驗，上下夾頭以恆定的速率逐漸分離，系統自動記錄剝開瞬間的最大力值，並以曲線的形式顯示力值波動趨勢（圖6）。本次試驗最大開啟力為33.89N.

圖5、果凍杯開啟力測試

圖6、果凍杯開啟力測試曲線圖

　　果凍杯是當前果凍食品的主要包裝形式，但在應用中卻經常發生一些質量問題。筆者從包裝材料的角度深入分析了杯體阻隔性和封口膜熱封性能對果凍品質的影響，並根據經驗就此問題提出了檢測方法層面的改進方法，以期為相關企事業單位和科研機構提供實用性的幫助。