摘要：液態(tài)奶正成為人們生活中*的一部分，然而因包裝阻氧性差引起液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)變質(zhì)的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，這不僅困擾著液態(tài)奶生產(chǎn)企業(yè)，也危害著消費(fèi)者的身體健康。常見(jiàn)的塑料包裝的阻氧性測(cè)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(duì)多款常見(jiàn)的液態(tài)奶包裝材料——黑白膜的阻氧性進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果顯示數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性好，可真實(shí)反應(yīng)現(xiàn)階段黑白膜的阻氧性能處于何種水平。
關(guān)鍵詞：液態(tài)奶、黑白膜、氧氣透過(guò)率

　　隨著人們生活節(jié)奏的加快及對(duì)飲食需求的提高，液態(tài)奶這種高蛋白質(zhì)含量的食品已越來(lái)越受到消費(fèi)者的青睞，并成為人們飲食結(jié)構(gòu)中*的一部分。然而在液態(tài)奶行業(yè)如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)下，一些乳制品質(zhì)量安全事件時(shí)有發(fā)生，如液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生變質(zhì)等，既影響了液態(tài)奶生產(chǎn)廠(chǎng)家的信譽(yù)及產(chǎn)品形象，同時(shí)還危害著食用者的身體健康。液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)變質(zhì)常表現(xiàn)為苦味、絮狀沉淀[1]等質(zhì)量問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)很可能是由包裝材料的阻氧性差(即氧氣透過(guò)率高)引起的。因此，氧氣透過(guò)率是考查液態(tài)奶包裝質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。

　　根據(jù)消費(fèi)者飲食需求的不同，液態(tài)奶的種類(lèi)越來(lái)越多，包裝形式也可謂五花八門(mén)，其中黑白膜以其阻光、成本低、運(yùn)輸方便、環(huán)境衛(wèi)生性好等優(yōu)點(diǎn)而在液態(tài)奶包裝市場(chǎng)中占據(jù)了相當(dāng)大的比例[2]。市面上常見(jiàn)的液態(tài)奶包裝用黑白膜是通過(guò)共擠工藝生產(chǎn)的[3]，根據(jù)其氧氣透過(guò)率的不同可分為阻隔膜與非阻隔膜兩類(lèi)。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，并在外層、中間層聚乙烯中添加了一定量的白母料，在內(nèi)層(熱封層)聚乙烯中添加一定量的黑母料；阻隔膜常見(jiàn)的有兩種，一種是在上述三層共擠黑白膜的基礎(chǔ)上，中間層增加了阻隔性材料EVOH，常見(jiàn)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(chǔ)上，在外層涂布或中間層增加阻隔材料PVDC[2]。這兩類(lèi)黑白膜在包裝同種液態(tài)奶時(shí)，由于其阻隔性的不同，故在液態(tài)奶的保質(zhì)期方面存在很大差別，如液態(tài)奶均采用高溫瞬時(shí)殺菌，若用非阻隔類(lèi)黑白膜包裝時(shí)，保質(zhì)期為30天左右，而用阻隔類(lèi)黑白膜包裝時(shí)，保質(zhì)期可達(dá)到90天左右[4]。

　　目前，常見(jiàn)包裝材料的氧氣透過(guò)率測(cè)試儀有壓差法和等壓法兩種，其中壓差法氧氣透過(guò)率測(cè)試儀是將被測(cè)試樣置于高、低壓腔之間，對(duì)低壓腔抽真空，向高壓腔充入一定壓力的氧氣，通過(guò)測(cè)試低壓腔內(nèi)壓力的變化，得到試樣的氧氣透過(guò)率；而等壓法氣體透過(guò)率測(cè)試儀的測(cè)試原理則是使氧氣在試樣的一側(cè)流動(dòng)，氮?dú)庠谠嚇拥牧硪粋?cè)流動(dòng)，在濃度差的作用下，氧氣通過(guò)被測(cè)試樣滲透到氮?dú)庖粋?cè)，并被流動(dòng)的氮?dú)鈹y帶至氧氣傳感器，從而得到試樣的氧氣透過(guò)率[5]。本研究是利用濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)的壓差法氣體滲透儀VAC-V3對(duì)市面上常見(jiàn)的四種液態(tài)奶包裝用黑白膜的氧氣透過(guò)率進(jìn)行測(cè)試，從而得到四種黑白膜的阻隔性。

一、試驗(yàn)儀器與方法

1. 試驗(yàn)儀器

　　VAC-V3壓差法氣體滲透儀：濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)，六腔獨(dú)立，可同時(shí)測(cè)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(guò)量測(cè)試范圍為(0.1~ 50000)cm3/m2·24h·0.1MPa，適用于各種塑料薄膜、塑料復(fù)合膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復(fù)合膜及各種工程塑料、橡膠、建材等片材的氣體滲透性測(cè)試，測(cè)試氣體為O2、N2、CO2等。

2. 試驗(yàn)步驟

2.1 制取試樣

　　挑選市面上質(zhì)量水平不一的四種乳制品企業(yè)所用的黑白膜，將四種黑白膜樣品依次編號(hào)為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，并置于23℃的環(huán)境中，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時(shí)。取出四種樣品后，分別從每種樣品上裁取直徑為97mm的試樣12個(gè)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)條件測(cè)試

　　從樣品1的12個(gè)試樣中隨機(jī)選取6個(gè)，分別裝夾于VAC-V3壓差法氣體滲透儀的6個(gè)試驗(yàn)腔上，并用試驗(yàn)腔夾緊結(jié)構(gòu)夾緊試樣。將試驗(yàn)條件設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)條件，即試驗(yàn)溫度為23℃，相對(duì)濕度為0%RH，開(kāi)始試驗(yàn)。

　　按照樣品1的方法，分別測(cè)試樣品2、樣品3、樣品4在標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過(guò)率。

2.3 低溫條件測(cè)試

　　按照2.2中的試驗(yàn)方法分別測(cè)試樣品1、樣品2、樣品3、樣品4剩余6個(gè)試樣在試驗(yàn)溫度為5℃、相對(duì)濕度為60%RH時(shí)的氧氣透過(guò)率。

二、結(jié)果與討論

1. 標(biāo)準(zhǔn)條件下試驗(yàn)結(jié)果

　　標(biāo)準(zhǔn)條件下四種試樣的氧氣通過(guò)率測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過(guò)率

　　從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，四種樣品氧氣透過(guò)率的測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，其氧氣透過(guò)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(yōu)劣程度為樣品3，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(guò)率低，屬于阻隔類(lèi)薄膜，而樣品1、樣品4的氧氣透過(guò)率高，屬于非阻隔類(lèi)薄膜，這種阻隔性差異主要是由黑白膜內(nèi)是否含有阻隔層引起的。另外，從表1中的數(shù)據(jù)不難看出，同類(lèi)薄膜間的氧氣透過(guò)率也存在差別，即非阻隔類(lèi)黑白膜樣品1與樣品4、阻隔類(lèi)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(zhì)、厚度不同等因素有關(guān)。

2. 低溫條件下的測(cè)試結(jié)果

　　用黑白膜包裝的液態(tài)奶通常是在低溫下儲(chǔ)存的，且儲(chǔ)存環(huán)境的濕度較大，為了探究各黑白膜在液態(tài)奶儲(chǔ)存溫度下的阻氧性，本研究分別測(cè)試了四種黑白膜在溫度為5℃、相對(duì)濕度為60%RH條件下的氧氣透過(guò)率，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2低溫條件下的氧氣透過(guò)率

　　從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，在5℃、60%RH的測(cè)試條件下，四種試樣的氧氣透過(guò)率測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，各樣品阻隔性能的高低與標(biāo)準(zhǔn)條件下的測(cè)試結(jié)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(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過(guò)率相比，該試驗(yàn)條件下四種試樣的氧氣透過(guò)率均下降，說(shuō)明四種黑白膜在低溫條件下的阻氧性均提高。同種材質(zhì)結(jié)構(gòu)的薄膜其阻氧性的高低是由氧氣在薄膜中的擴(kuò)散速度決定的，當(dāng)環(huán)境溫度降低后，氧氣分子的擴(kuò)散速度降低，則在宏觀上表現(xiàn)為阻氧性的提高，這就是引起四種黑白膜樣品在5℃時(shí)的阻氧性明顯優(yōu)于23℃時(shí)的主要原因。

三、結(jié)論

　　1. 利用VAC-V3壓差法氣體滲透儀測(cè)試包裝薄膜的氣體透過(guò)率時(shí)，一次試驗(yàn)可得到六個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在用于測(cè)試高、中、低阻隔性薄膜的氧氣透過(guò)率及不同溫度下薄膜的氧氣透過(guò)率時(shí)，均可得到穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)偏差均小于10%，相對(duì)平均偏差均低于5%，可真實(shí)反應(yīng)包裝薄膜的阻隔性能。

　　2. 目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的液態(tài)奶包裝用黑白膜的阻氧性能差異較大，包括阻隔類(lèi)黑白膜與非阻隔類(lèi)黑白膜之間的差異、阻隔類(lèi)黑白膜之間的差異、非阻隔類(lèi)黑白膜之間的差異，而這種差異是無(wú)法用肉眼進(jìn)行分辨的，因此，在黑白膜的選購(gòu)過(guò)程中及黑白膜入廠(chǎng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)測(cè)試檢驗(yàn)其阻氧性，防止因黑白膜的阻氧性與所包裝液態(tài)奶的特性及保質(zhì)期等條件不相符，而引起液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生變質(zhì)。

　　3. 同一黑白膜在低溫下的阻氧性能明顯優(yōu)于其在常溫下的阻氧性能，因此，在液態(tài)奶成品包裝的運(yùn)輸、銷(xiāo)售過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制液態(tài)奶所處環(huán)境的溫度，防止因環(huán)境溫度升高，引起黑白膜的阻氧性降低，導(dǎo)致液態(tài)奶被氧化而出現(xiàn)“哈喇”味、絮狀沉淀等質(zhì)量問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭利春,白雪, 胡新宇,劉衛(wèi)星. 包裝材料阻隔性能對(duì)牛奶品質(zhì)的影響[C].中國(guó)奶業(yè)協(xié)會(huì)2008年會(huì)議論文集,233-234.

[2] 龔曉燕.牛奶塑料包裝膜的性能要求. 塑料包裝,2005, 15(2): 32-35.

[3] 王平利,許文才, 曹?chē)?guó)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(jiǎn)析[J]. 今日印刷,4004, (3): 60-63.

[5] 蘇遠(yuǎn),趙德堅(jiān), 方劍.塑料包材透氣性能測(cè)試研究——壓差法和等壓法之異同[J].湖南工業(yè)大學(xué)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 22(2): 9-12.

:OLE_LINK23'>D1894-06, Standard Test Method for Static and Kinetic Coefficients of Frictionof Plastic Film and Sheeting[S].