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流通环境对牛奶包装阻氧性能的影响

时间:2013-06-28 14:49:35来源:作者:李树静
牛奶对包装材料阻氧性能的要求很高。当包装内渗入的氧气达到一定含量时,牛奶中的脂肪会氧化变质,同时牛奶也因滋生大量细菌发生变质。所以,包装材料阻氧性能的优劣是影响牛奶保质期的直接原因。
  针对不同种类牛奶的特点,乳品企业会选择不同的包装材料及存储条件,以确保产品保质期。常见的液态奶包装形式主要有利乐包、利乐枕、百利包等。
  利乐包或者利乐枕由纸铝塑复合材料制成,铝层的添加使包装具有更高的阻氧性能,采用这种包装形式的牛奶只需常温存贮即可,一般保质期在30~90天。百利包主要采用PE共挤膜,层数不同、原料配比不同,包装的阻氧性能也会有所不同。通常来说,采用3层共挤膜包装的鲜奶,常温下保质期在30天左右;采用5层黑白共挤膜,因吹膜时增加了EVA中间阻隔层,阻氧性较高,常温下保质期可达45天左右。单层的普通塑料薄膜阻氧性较差,通常采用冷链储运,4℃~6℃温度下的保质期在3天左右。
  无论采用哪种包装形式,从牛奶完成包装至消费者使用前,都需要经过或长或短的运输、存储、批发、零售周期。在每一个阶段,牛奶包装都可能遭受高温、阳光照射等环境影响以及揉搓等外力作用。很多企业在进行牛奶包装材料的性能检测时,很少专门检测高温及揉搓这两个因素对包装材料阻氧性能的影响。那么,在流通环节中,高温、揉搓因素究竟会对包装材料的阻氧性产生何种影响呢?

  高温的影响
  在流通过程中,包装牛奶往往会遭遇一些与规定储存温度不同的温度环境。例如,保存条件为常温的牛奶因不需要冷链运输,在产品运输、销售过程中有时会遇到高温或强光暴晒的情况;需要全程冷链运输的牛奶因为断电或其他意外情况,也会遇到冷链环境无法实现的突发问题。
  如何判定温度对包装材料阻氧性能的影响?
  我们针对三种常用的牛奶包装材料(分别为PE单层膜、五层共挤复合膜以及纸铝塑复合膜),按照GB/T1038-2000的要求,测试比对5℃、23℃及40℃三种温度下,包装材料阻氧性能的变化。我们选取了厚度均匀、无皱褶、无污渍、无其他明显缺陷的试样,使用取样器裁取直径为97mm的圆片,测试前在(23±2)℃的温度环境下将试样置于干燥器中调节48小时,再采用VAC-V2压差法气体渗透仪,测试不同温度下各试样的氧气透过率。
  实测结果表明,当温度升高时,三种牛奶包装材料的氧气透过量增多,阻氧性能随之下降。如温度为5℃时,PE单层膜的氧气透过率为714.6(单位为cm3/m2?4h?.1MPa,下同),温度变为23℃时,该值增大至1899.9,温度变为40℃时攀升至3849.3。五层共挤复合膜在5℃、23℃及40℃时的氧气透过率依次为2.2、8.7、20.9;纸铝塑复合膜在5℃、23℃及40℃时的氧气透过率依次为0.4、1.1、6.2。
  从微观的角度分析,包装材料都是由不同的高分子聚合而成,聚合物分子链越长,其构象越多,分子链间的结合力越强。当温度升高时,分子热运动变得剧烈,分子链构象变化速度加快,聚合物的内聚度下降,平行分子链间的通道变“宽”,能用于渗透质分子渗透通过的聚合物自由体积增大,渗透质分子在聚合物内的扩散速度加快。因而,当温度升高时,材料的阻氧性能会降低。


  另外,由于不同材料的分子结构存在差异,温度对不同材料阻氧性的影响也不相同。由此可以得出,明确牛奶包装材料的使用温度范围是选择包装材料的一项重要指标。否则,不适宜的包装材料将会导致牛奶在预设保质期之前发生变质。

  揉搓的影响
  牛奶包装在生产、加工、运输及使用过程中,不可避免会受到揉搓等外力作用,揉搓是否会对牛奶包装材料的阻氧性能产生影响?如何去判定?
  我们选择了两种利乐枕包装的牛奶袋,厚度均匀,无皱折、褶痕、污渍及其他明显缺陷,采用济南兰光机电技术有限公司提供的FDT-02揉搓试验仪分别进行C模式及D模式两种揉搓实验(揉搓角度为440°,揉搓行程均为155mm,其中C模式为揉搓270次,D模式为揉搓20次)。然后裁取揉搓前、后的试样,将其在(23±2)℃的温度环境下放在干燥器中调节48小时。之后按照GB/T1038-2000的要求,采用VAC-V2压差法气体渗透仪,测试比对揉搓前后各试样的氧气透过率。
  从实测结果中我们可以看出,揉搓会使包装材料的阻氧性能下降。随着揉搓次数、揉搓程度的增大,包装材料的氧气透过率随之增大。如揉搓前,第一种纸铝塑复合膜的氧气透过率为0.8,采用D模式揉搓20次,该值增至74.6,若采用C模式揉搓270次后,其氧气透过率为185.9。第二种纸铝塑复合膜在揉搓前、D模式揉搓20次、C模式揉搓270次的氧气透过率依次为0.7、53.6、136.2。脆性大的材料在揉搓过程中易产生一些细缝或不易察觉的针孔,这些地方都会造成气体渗透,使材料的阻氧性能下降。因此,材料的抗揉搓性能会影响到整个流通过程中包装材料阻氧性能的稳定性,严重时会缩短牛奶的保质期。倘若由于材料阻隔层抗揉搓性能差而使其失去阻隔效用,导致产品变质失效,那么对于包装企业以及牛奶生产商来讲,损失都是巨大的。然而过度要求包装材料具有极强的抗揉搓性能,会导致包装成本的增加,也不符合适度包装的发展趋势。只有通过分析产品在整个流通过程中可能遇到的揉搓、折压强度,并对各种结构的包装材料进行抗揉搓性能评定,才能获得最具说服力的数据以提供最佳的包装保护功能。
  总体来说,测试高温以及揉搓条件下牛奶包装材料的透氧率是非常必要的。它可以帮助客户更好地了解包装材料的性能,以选择适合牛奶保质期要求的包装材料,这样能够有效避免不必要的损失。
                                                                                                                                                                  (作者任职于济南兰光机电技术有限公司)
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