酸奶軟塑包裝在低溫下氧氣阻隔性的監(jiān)測(cè)方案

摘要：酸奶因其脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量較高，保質(zhì)期較短，而為了延長(zhǎng)用戶(hù)食用期限，常采用高阻隔性包材對(duì)其進(jìn)行包裝，特別是便捷的百利包裝也開(kāi)始使用添加了高阻隔樹(shù)脂原料的共擠膜。而酸奶所使用的這些軟塑包裝材料在低溫儲(chǔ)存環(huán)境下是否能保證所標(biāo)示的保質(zhì)期需求，則需及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文將常見(jiàn)的高阻隔黑白膜酸奶包裝與乳白膜酸奶包裝放置在5℃、0%RH低溫環(huán)境下進(jìn)行氧氣透過(guò)率的檢測(cè)與比較，為相關(guān)行業(yè)客戶(hù)提供可靠地技術(shù)與數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：酸奶、保質(zhì)期、百利包、黑白膜、乳白膜、低溫環(huán)境、氧氣阻隔性、阻氧性、氧氣透過(guò)率

測(cè)試意義：

　　酸奶是向已巴氏殺菌后的牛奶中添加有益菌進(jìn)行發(fā)酵后再冷卻灌裝的一種奶制品，常見(jiàn)的有凝固型、攪拌型和果味型。酸奶不僅保留牛奶應(yīng)有的營(yíng)養(yǎng)成分，而且因加工工藝不同，使得牛奶中部分糖和蛋白質(zhì)水解為半乳糖、乳酸和氨基酸等小分子，發(fā)酵后的脂肪酸含量相比原料奶增加2倍，使得酸奶更易被人體消化和吸收，各種營(yíng)養(yǎng)素的利用率得以提高。而為了保證酸奶中營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得以完好保存，通常將酸奶成品包裝置于低溫保存，為了讓酸奶在低溫保存的基礎(chǔ)上具有更長(zhǎng)的保質(zhì)期，越來(lái)越多的酸奶包裝采用高阻隔性材料，以阻止外界O₂的大量滲入而引起酸奶變質(zhì)。

　　酸奶包裝形式多樣，主要分為百利包、塑料盒及無(wú)菌磚包裝，其中無(wú)菌磚是近期新興的包裝形式，是紙板、金屬薄片與塑料復(fù)合膜材質(zhì)結(jié)構(gòu)，該包裝搭配特殊酸奶加工工藝可實(shí)現(xiàn)常溫儲(chǔ)存下長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的保質(zhì)期，但價(jià)格較高。日常普遍食用的酸奶多為百利包形式，通常采用乳白膜與黑白膜這兩種共擠膜，其中添加了高阻隔樹(shù)脂原料形成的黑白膜可滿(mǎn)足低溫環(huán)境下14 ~ 21天的保質(zhì)期需求。一般情況下，包裝材料的氧氣透過(guò)率越低，即氧氣阻隔性越高，酸奶的保質(zhì)期越長(zhǎng)久。我們分別選擇某品牌高阻隔黑白膜酸奶包裝及乳白膜酸奶包裝，在5℃、0%RH環(huán)境下測(cè)試其氧氣透過(guò)率并進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)酸奶軟塑包裝低溫下氧氣阻隔性的監(jiān)測(cè)，便于乳制品生產(chǎn)企業(yè)及時(shí)監(jiān)控包材質(zhì)量。

檢測(cè)方法：

　　軟塑包裝的氧氣阻隔性測(cè)試方法分為等壓法和壓差法，其中壓差法原理的測(cè)試儀是將試樣置于高、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，此方法測(cè)試量程較寬，既適合高阻隔材料低氧氣透過(guò)率的檢測(cè)，也適用于高氧氣透過(guò)率的非阻隔黑白膜的測(cè)試，而且可以實(shí)現(xiàn)低溫試驗(yàn)條件。

　　目前，國(guó)內(nèi)壓差法測(cè)試氧氣透過(guò)率（23℃標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境）試驗(yàn)遵循GB 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法壓差法》此項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。考慮到測(cè)試5℃測(cè)試環(huán)境的需求，我們將采用Labthink蘭光公司自主研發(fā)的VAC-V3壓差法氣體滲透儀參考上述標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)高阻隔黑白膜與乳白膜酸奶袋分別進(jìn)行氧氣透過(guò)率試驗(yàn)。

圖1  袋裝酸奶

1、試驗(yàn)儀器

　　VAC-V3壓差法氣體滲透儀（Labthink蘭光），行業(yè)內(nèi)zui的六腔獨(dú)立設(shè)計(jì)，可同時(shí)測(cè)試六件相同或不同試樣，5℃ ~ 95℃的寬范圍、高精度的溫度控制，可測(cè)試氣體透過(guò)量zui低至0.01 cm³/m²·24h·0.1MPa、zui高可達(dá)500,000 cm³/m²·24h·0.1MPa，測(cè)試腔真空度可滿(mǎn)足< 20 Pa的高水平要求。該儀器滿(mǎn)足ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB 00082003多種國(guó)家和標(biāo)準(zhǔn)，可滿(mǎn)足不同溫濕度環(huán)境下各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、片材、金屬箔片、鋁塑復(fù)合膜及各種高阻隔材料、片材等材料的氣體滲透性測(cè)試，可測(cè)試氣體為O₂、N₂、CO₂、He等無(wú)機(jī)氣體或惰性氣體。

圖2  VAC-V3壓差法氣體滲透儀

2. 試樣的制備

　　將高阻隔性黑白膜與乳白膜兩種樣品均置于5℃的干燥環(huán)境中調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時(shí)。取出樣品后，分別從每種樣品上裁取直徑為97 mm的試樣3個(gè)。

3. 試驗(yàn)條件

地點(diǎn)：濟(jì)南蘭光包裝安全檢測(cè)中心
試驗(yàn)溫度與濕度：5℃，0%RH
試驗(yàn)氣體：純干氧氣
試驗(yàn)方法：壓差法

4. 試驗(yàn)步驟

4.1 試驗(yàn)原理

　　VAC-V3采用壓差法測(cè)試原理，將預(yù)先處理好的試樣放置在上下測(cè)試腔之間，夾緊。首先對(duì)低壓腔（下腔）進(jìn)行真空處理，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)抽真空；當(dāng)達(dá)到規(guī)定的真空度后，關(guān)閉測(cè)試下腔，向高壓腔（上腔）充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，并保證在試樣兩側(cè)形成一個(gè)恒定的壓差（可調(diào)）；這樣氣體會(huì)在壓差梯度的作用下，由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，通過(guò)對(duì)低壓側(cè)內(nèi)壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)處理，從而得出所測(cè)試樣的各項(xiàng)阻隔性參數(shù)。

4.2 試樣裝夾

在試驗(yàn)腔外表面涂抹一層真空油脂，避免油脂涂在腔體空穴中間圓盤(pán)上；在試驗(yàn)腔中的圓盤(pán)上放置濾紙后，將從高阻隔黑白膜上裁取的3個(gè)已狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢的試樣分別裝夾于VAC-V3壓差法氣體滲透儀的3個(gè)試驗(yàn)腔上，試樣應(yīng)保持平整，不得有皺褶，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸，再用試驗(yàn)腔夾緊結(jié)構(gòu)夾緊試樣。

a. 涂抹真空油脂

b. 放置濾紙

c. 放置試樣

d. 夾緊試樣

圖3 試驗(yàn)裝夾過(guò)程

4.3 檢測(cè)過(guò)程

　　VAC-V3為自動(dòng)化試驗(yàn)儀器，測(cè)試過(guò)程便捷易操作：

　　√　利用溫度控制裝置將試驗(yàn)溫度調(diào)整至5℃，將相對(duì)濕度調(diào)整為0%RH。

　　√　打開(kāi)設(shè)備軟件，設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，啟動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)包括控制參數(shù)（試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⑸锨淮迪磿r(shí)間、上腔壓力、試驗(yàn)時(shí)間、脫氣時(shí)間等）和試樣參數(shù)（編號(hào)、類(lèi)型、面積、厚度等）。

　　√　試驗(yàn)結(jié)束、數(shù)據(jù)處理。

　　√　按照上述方法測(cè)試乳白膜樣品的氧氣透過(guò)率。

　　√　關(guān)閉氣源和電源。

　　高阻隔黑白膜與乳白膜樣品在5℃，0%RH測(cè)試條件下的氧氣透過(guò)率分別為1.4071 cm³/m²·24h·0.1MPa、568.2024 cm³/m²·24h·0.1MPa，每個(gè)樣品3個(gè)試樣之間試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)偏差均小于10%。所以，不同材質(zhì)的酸奶包裝袋在低溫環(huán)境下對(duì)外界氧氣阻隔性差別仍然較大，進(jìn)一步影響酸奶的保質(zhì)期范圍。

總結(jié)：

　　采用VAC-V3壓差法氣體滲透儀測(cè)試不同材質(zhì)酸奶包裝袋的氧氣透過(guò)率時(shí)，可獲得穩(wěn)定、的試驗(yàn)結(jié)果，可嚴(yán)格監(jiān)控酸奶包裝的氧氣阻隔性對(duì)酸奶質(zhì)量的影響如何，特別是如何監(jiān)控低溫環(huán)境下包裝材料的氧氣透過(guò)性則更為關(guān)鍵。酸奶塑料包裝袋僅是塑料包裝薄膜的典型代表，其他用于低溫環(huán)境下存儲(chǔ)使用的軟塑包裝材料進(jìn)行氧氣透過(guò)率測(cè)試皆可遵循本監(jiān)測(cè)方案中的試驗(yàn)方法。Labthink蘭光一直致力于為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)服務(wù)與設(shè)備，多年來(lái)為客戶(hù)提供了上萬(wàn)次的不同溫濕度環(huán)境下透氧性檢測(cè)服務(wù)，包括國(guó)內(nèi)外多家公司不同種類(lèi)的容器產(chǎn)品，為客戶(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。了解關(guān)于更多相關(guān)檢測(cè)儀器信息，您可以登陸濟(jì)南蘭光公司查看具體信息或直接致電咨詢(xún)。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。