液態奶無菌磚包裝的氧氣阻隔性監測及解決方案

摘要：液態乳無菌磚包裝是現今液態奶包裝形式，可在較長保質期內有效保護液態奶內部脂肪與蛋白質等營養物質，其關鍵性能在于氧氣透過率是否合適，即阻氧性的高低，氧氣透過率越低，阻氧性越好，所以需要采用有效的氧氣透過率測試設備對無菌磚包材進行有效監測，才可保障無菌磚較長的保質期要求。本文詳細介紹了液態奶無菌磚包裝氧氣透過率的檢測原理及方法，為相關行業提供技術與數據指導。

關鍵詞：液態乳、無菌磚、氧氣透過率、阻氧性、阻隔性、變質、保質期、氧氣透過率測試系統

測試意義：  

　　液態奶是乳制品中常見品種，其脂肪與蛋白質含量較高，含有人體所需的多種氨基酸及大量脂溶性維生素，并且容易被人體消化吸收、物美價廉，是*的天然食品。為了保證這種食品方便大眾日常攜帶食用，液態奶的包裝形式以小巧易開啟為主，同時為了zui大程度的保證其口感與營養成分，液態奶所使用的包裝材料也應具有良好的阻隔性，特別是對外界空氣中氧氣應具有高阻隔性。目前，無菌磚是發達國家普遍采用的液態奶包裝形式，它是以食品紙板作為基材，由聚乙烯、紙、鋁箔等復合而成的紙鋁塑包裝。國內常見的無菌磚有利樂磚及康美盒，其所灌裝的液態奶采用超高溫瞬時滅菌技術，然后在無菌條件下進行液態奶灌裝及無菌磚封合。

　　采用無菌磚包裝的液態奶在不添加防腐劑情況下可滿足常溫保質期180天的需求，甚至有些阻隔性較高的無菌磚可達到8個月，這主要取決于無菌磚所采用的包材對氧氣阻隔性如何。但在液態奶無菌磚使用過程中，常發生無菌磚包材阻氧性偏差或達不到預期要求，而出現液態奶在保質期內變質等質量問題。所以，氧氣透過率應作為無菌磚液態奶生產企業的重點監控性能指標，氧氣透過率數值越低，表明材料的阻氧性越好，液態奶在保質期內不易氧化變質或者可滿足更長的保質期需求。本文采用專業的可測試高阻隔包材的氧氣透過率測試設備檢測無菌磚包材樣品的氧氣透過率，為相關行業提供技術與數據參考。

檢測方法：

　　軟塑包裝阻氧性測試方法分為等壓法與壓差法，其中等壓法是通過內部的庫侖電量傳感器吸收透過樣品的氧氣，每一個氧氣分子可釋放出四個電子，利用氧分子數量和電子數量的線性正比關系計算出氧氣透過率，此過程不受滲透濃度和傳感器環境變化影響。因庫侖電量傳感器的輸出效率高，檢測限低，可測試高阻隔材料的氧氣透過率。等壓法可突破壓差法因兩側壓差對塑料容器產生的不可避免的影響，擴展應用于容器測試。

　　目前，國內等壓法測試氧氣透過率試驗遵循GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧化透過性試驗 庫侖計檢測法》此項國家標準。我們將采用Labthink蘭光自主研發的OX2/230氧氣透過率測試系統結合此標準對無菌磚包材樣品進行氧氣透過率試驗。

1、試驗儀器

　　OX2/230氧氣透過率測試系統（Labthink蘭光），具有超高精度，獨立的三腔結構可同時測試三件相同或不同試樣，控溫范圍為15℃ ~ 55℃，控濕范圍為0%RH、35%RH ~ 90%RH，薄膜氧氣透過率測試范圍為(0.01 ~ 6,500) cm³/m²·24h，并可擴展至(0.07 ~ 6,5000) cm³/m²·24h。此系統還可擴展測試氧氣透過率范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)容器。系統可實現10臺儀器并行連接，30個試樣同時試驗的系統。

　　該儀器滿足ISO 15105-2、GB/T 19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003多種國家和標準，可滿足不同溫濕度環境下各種軟塑薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜材及各種材質片材的氧氣阻隔性測試，并可擴展測試各種材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧氣透過率測試。

圖1  OX2/230氧氣透過率測試系統

2. 試樣的制備

　　將無菌磚樣品置于23℃的環境中，放在干燥器內調節狀態48小時。取出后，分別從每種樣品上裁取直徑為108 × 108 mm的試樣3個。

3. 試驗條件

地點：濟南蘭光包裝安全檢測中心
試驗溫度與濕度：23℃，0%RH
試驗方法：等壓法（即庫侖電量傳感器法） 

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

　　OX2/230采用等壓法測試原理，將預先處理好的試樣夾緊于測試腔之間，氧氣在薄膜的一側流動，高純氮氣在薄膜的另一側流動。氧氣分子穿過薄膜擴散到另一側中的高純氮氣中，被流動的氮氣攜帶至傳感器。通過分析傳感器接收的氧氣濃度，從而計算出氧氣透過率等參數。對于包裝容器而言，高純氮氣在容器內流動，空氣或高純氧氣包圍在容器的外側。

4.2 試樣裝夾

　　在透氣室外表面的凸邊邊緣涂抹一層真空油脂，避免油脂涂在腔體空穴中間圓盤上。將從同一個樣品上裁取的3個已狀態調節完畢的試樣分別裝夾于OX2/230氧氣透過率測試系統的3個透氣室外表面涂抹的真空油脂上，避免試樣皺折，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸。蓋上透氣室蓋，緊固密封好。

4.3 檢測過程

　　OX2/230為高智能化的檢測設備，測試過程便捷易操作：

• 添加蒸餾水，打開系統氣源，并按要求調節氣源壓力。根據試驗要求，添加適量蒸餾水以達到要求的O₂、N₂濕度。
• 打開電源、運行軟件。
• 設置試驗溫度、試驗參數、啟動試驗。試驗參數包括設備控制參數（試驗模式、試驗循環次數、試驗時間、REZERO循環次數等）和試樣參數（類型、面積、厚度等）。
• 試驗結束、數據處理。
• 關閉氣源和電源。

　　三個無菌磚包材試樣的氧氣透過率分別為0.2004 cm³/m²·24h、0.1908 cm³/m²·24h、0.2127，每個樣品3個試樣之間試驗結果的相對平均偏差均低于10%。所以，所檢測的液態奶無菌磚包裝材料的氧氣透過率可以滿足液態奶在6個月保質期內的阻隔性需求。

總結：

　　OX2/230氧氣透過率測試系統在監測液態奶無菌磚阻氧性能時，可獲得重復性與再現性較高的氧氣透過率結果，可準確反映無菌磚包材的阻隔性能。本試驗采用的檢測設備及檢驗標準同樣適用于其他用途的軟塑復合膜材料的氧氣透過率測試，例如奶粉鋁塑復合膜、肉制品包裝等。Labthink蘭光一直致力于為客戶提供專業的檢測服務與設備，多年來為客戶提供了上萬次的阻隔性檢測服務，為客戶提供可靠的數據支持。了解關于更多相關檢測儀器信息，您可以登陸濟南蘭光公司查看具體信息或直接致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。