液態奶包裝用黑白膜的阻氧性分析

摘要	液態奶正成為人們生活中不可或缺的一部分，然而因包裝阻氧性差引起液態奶在保質期內變質的問題時有發生，這不僅困擾著液態奶生產企業，也危害著消費者的身體健康。常見的塑料包裝的阻氧性測試方法有等壓法和壓差法兩種，本文利用壓差法氣體滲透儀VAC-V3對多款常見的液態奶包裝材料——黑白膜的阻氧性進行分析。試驗結果顯示數據的穩定性好，可真實反應現階段黑白膜的阻氧性能處於何種水平。
關鍵詞	液態奶、黑白膜、氧氣透過率
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　　隨著人們生活節奏的加快及對飲食需求的提高，液態奶這種高蛋白質含量的食品已越來越受到消費者的青睞，並成為人們飲食結構中必不可少的一部分。然而在液態奶行業如火如荼的發展態勢下，一些乳制品質量安全事件時有發生，如液態奶在保質期內發生變質等，既影響了液態奶生產廠家的信譽及產品形象，同時還危害著食用者的身體健康。液態奶在保質期內變質常表現為苦味、絮狀沈淀^[1]等質量問題，這些問題的出現很可能是由包裝材料的阻氧性差(即氧氣透過率高)引起的。因此，氧氣透過率是考查液態奶包裝質量的一個重要指標。

　　根據消費者飲食需求的不同，液態奶的種類越來越多，包裝形式也可謂五花八門，其中黑白膜以其阻光、成本低、運輸方便、環境衛生性好等優點而在液態奶包裝市場中佔據了相當大的比例^[2]。市面上常見的液態奶包裝用黑白膜是通過共擠工藝生產的^[3]，根據其氧氣透過率的不同可分為阻隔膜與非阻隔膜兩類。非阻隔膜以三層共擠黑白膜為主，這種黑白膜以聚乙烯為主要原料，並在外層、中間層聚乙烯中添加了一定量的白母料，在內層(熱封層)聚乙烯中添加一定量的黑母料；阻隔膜常見的有兩種，一種是在上述三層共擠黑白膜的基礎上，中間層增加了阻隔性材料EVOH，常見的有五層、七層黑白共擠膜，另一種是在上述三層共擠黑白膜的基礎上，在外層涂布或中間層增加阻隔材料PVDC^[2]。這兩類黑白膜在包裝同種液態奶時，由於其阻隔性的不同，故在液態奶的保質期方面存在很大差別，如液態奶均采用高溫瞬時殺菌，若用非阻隔類黑白膜包裝時，保質期為30天左右，而用阻隔類黑白膜包裝時，保質期可達到90天左右^[4]。

　　目前，常見包裝材料的氧氣透過率測試儀有壓差法和等壓法兩種，其中壓差法氧氣透過率測試儀是將被測試樣置於高、低壓腔之間，對低壓腔抽真空，向高壓腔充入一定壓力的氧氣，通過測試低壓腔內壓力的變化，得到試樣的氧氣透過率；而等壓法氣體透過率測試儀的測試原理則是使氧氣在試樣的一側流動，氮氣在試樣的另一側流動，在濃度差的作用下，氧氣通過被測試樣滲透到氮氣一側，並被流動的氮氣攜帶至氧氣傳感器，從而得到試樣的氧氣透過率^[5]。本研究是利用濟南蘭光機電技術有限公司自主研發的壓差法氣體滲透儀VAC-V3對市面上常見的四種液態奶包裝用黑白膜的氧氣透過率進行測試，從而得到四種黑白膜的阻隔性。

一、試驗儀器與方法

1. 試驗儀器

　　VAC-V3壓差法氣體滲透儀：濟南蘭光機電技術有限公司生產，六腔獨立，可同時測試六組相同或不同試樣，控溫范圍為5℃~ 95℃，控濕范圍為0%RH、10%RH～90%RH、100%RH，氣體透過量測試范圍為(0.1~ 50000)cm³/m²·24h·0.1MPa，適用於各種塑料薄膜、塑料復合膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復合膜及各種工程塑料、橡膠、建材等片材的氣體滲透性測試，測試氣體為O₂、N₂、CO₂等。

2. 試驗步驟

2.1 制取試樣

　　挑選市面上質量水平不一的四種乳制品企業所用的黑白膜，將四種黑白膜樣品依次編號為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，並置於23℃的環境中，放在乾燥器內調節狀態48小時。取出四種樣品後，分別從每種樣品上裁取直徑為97mm的試樣12個。

2.2 標准條件測試

　　從樣品1的12個試樣中隨機選取6個，分別裝夾於VAC-V3壓差法氣體滲透儀的6個試驗腔上，並用試驗腔夾緊結構夾緊試樣。將試驗條件設置為標准條件，即試驗溫度為23℃，相對濕度為0%RH，開始試驗。

　　按照樣品1的方法，分別測試樣品2、樣品3、樣品4在標准條件下的氧氣透過率。

2.3 低溫條件測試

　　按照2.2中的試驗方法分別測試樣品1、樣品2、樣品3、樣品4剩餘6個試樣在試驗溫度為5℃、相對濕度為60%RH時的氧氣透過率。

二、結果與討論

1. 標准條件下試驗結果

　　標准條件下四種試樣的氧氣通過率測試結果如表1所示。

表1標准條件下的氧氣透過率

　　從表1中的數據可以看出，在標准條件下，四種樣品氧氣透過率的測試數據重復性好，其氧氣透過率由大到小依次是樣品4、樣品1、樣品2、樣品3，因而可判斷四種樣品阻氧性能的優劣程度為樣品3最好，其次為樣品2、樣品1、樣品4，其中，樣品2、樣品3的氧氣透過率低，屬於阻隔類薄膜，而樣品1、樣品4的氧氣透過率高，屬於非阻隔類薄膜，這種阻隔性差異主要是由黑白膜內是否含有阻隔層引起的。另外，從表1中的數據不難看出，同類薄膜間的氧氣透過率也存在差別，即非阻隔類黑白膜樣品1與樣品4、阻隔類黑白膜樣品2與樣品3，而這種差別的存在主要與黑白膜中起主要阻隔作用層的材質、厚度不同等因素有關。

2. 低溫條件下的測試結果

　　用黑白膜包裝的液態奶通常是在低溫下儲存的，且儲存環境的濕度較大，為了探究各黑白膜在液態奶儲存溫度下的阻氧性，本研究分別測試了四種黑白膜在溫度為5℃、相對濕度為60%RH條件下的氧氣透過率，測試結果如表2所示。

表2低溫條件下的氧氣透過率

　　從表2中的數據可以看出，在5℃、60%RH的測試條件下，四種試樣的氧氣透過率測試數據穩定性好，各樣品阻隔性能的高低與標准條件下的測試結果相同，阻隔性由高到低依次為樣品3、樣品2、樣品1、樣品4；而與標准條件下的氧氣透過率相比，該試驗條件下四種試樣的氧氣透過率均下降，說明四種黑白膜在低溫條件下的阻氧性均提高。同種材質結構的薄膜其阻氧性的高低是由氧氣在薄膜中的擴散速度決定的，當環境溫度降低後，氧氣分子的擴散速度降低，則在宏觀上表現為阻氧性的提高，這就是引起四種黑白膜樣品在5℃時的阻氧性明顯優於23℃時的主要原因。

三、結論

　　1. 利用VAC-V3壓差法氣體滲透儀測試包裝薄膜的氣體透過率時，一次試驗可得到六個獨立的試驗數據，在用於測試高、中、低阻隔性薄膜的氧氣透過率及不同溫度下薄膜的氧氣透過率時，均可得到穩定的試驗結果，試驗結果的相對偏差均小於10%，相對平均偏差均低於5%，可真實反應包裝薄膜的阻隔性能。

　　2. 目前市場上常見的液態奶包裝用黑白膜的阻氧性能差異較大，包括阻隔類黑白膜與非阻隔類黑白膜之間的差異、阻隔類黑白膜之間的差異、非阻隔類黑白膜之間的差異，而這種差異是無法用肉眼進行分辨的，因此，在黑白膜的選購過程中及黑白膜入廠時，應及時測試檢驗其阻氧性，防止因黑白膜的阻氧性與所包裝液態奶的特性及保質期等條件不相符，而引起液態奶在保質期內發生變質。

　　3. 同一黑白膜在低溫下的阻氧性能明顯優於其在常溫下的阻氧性能，因此，在液態奶成品包裝的運輸、銷售過程中，應嚴格控制液態奶所處環境的溫度，防止因環境溫度昇高，引起黑白膜的阻氧性降低，導致液態奶被氧化而出現“哈喇”味、絮狀沈淀等質量問題。

 

參考文獻

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[3] 王平利,許文纔, 曹國榮.牛奶包裝黑白膜的研究[J]. 包裝工程,2006, 27(1): 45-47.

[4] 馬蘭.牛奶包裝膜印刷工藝簡析[J]. 今日印刷,4004, (3): 60-63.

[5] 蘇遠,趙德堅, 方劍.塑料包材透氣性能測試研究——壓差法和等壓法之異同[J].湖南工業大學大學學報, 2008, 22(2): 9-12.

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