酸奶軟塑包裝在低溫下氧氣阻隔性的監測方案

摘要：酸奶因其脂肪酸等營養物質含量較高，保質期較短，而為了延長用戶食用期限，常采用高阻隔性包材對其進行包裝，特別是便捷的百利包裝也開始使用添加了高阻隔樹脂原料的共擠膜。而酸奶所使用的這些軟塑包裝材料在低溫儲存環境下是否能保證所標示的保質期需求，則需及時進行監測。本文將常見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低溫環境下進行氧氣透過率的檢測與比較，為相關行業客戶提供可靠地技術與數據參考。

關鍵詞：酸奶、保質期、百利包、黑白膜、乳白膜、低溫環境、氧氣阻隔性、阻氧性、氧氣透過率

測試意義：

　　酸奶是向已巴氏殺菌后的牛奶中添加有益菌進行發酵后再冷卻灌裝的一種奶制品，常見的有凝固型、攪拌型和果味型。酸奶不僅保留牛奶應有的營養成分，而且因加工工藝不同，使得牛奶中部分糖和蛋白質水解為半乳糖、乳酸和氨基酸等小分子，發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，各種營養素的利用率得以提高。而為了保證酸奶中營養價值得以完好保存，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上具有更長的保質期，越來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。

　　酸奶包裝形式多樣，主要分為百利包、塑料盒及無菌磚包裝，其中無菌磚是近期新興的包裝形式，是紙板、金屬薄片與塑料復合膜材質結構，該包裝搭配特殊酸奶加工工藝可實現常溫儲存下長達6個月的保質期，但價格較高。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脂原料形成的黑白膜可滿足低溫環境下14 ~ 21天的保質期需求。一般情況下，包裝材料的氧氣透過率越低，即氧氣阻隔性越高，酸奶的保質期越長久。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環境下測試其氧氣透過率并進行比較，從而實現酸奶軟塑包裝低溫下氧氣阻隔性的監測，便于乳制品生產企業及時監控包材質量。

檢測方法：

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

　　目前，國內壓差法測試氧氣透過率（23℃標準測試環境）試驗遵循GB 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法壓差法》此項國家標準。考慮到測試5℃測試環境的需求，我們將采用Labthink蘭光公司自主研發的VAC-V3壓差法氣體滲透儀參考上述標準方法對高阻隔黑白膜與乳白膜酸奶袋分別進行氧氣透過率試驗。

圖1  袋裝酸奶

1、試驗儀器

　　VAC-V3壓差法氣體滲透儀（Labthink蘭光），行業內zui的六腔獨立設計，可同時測試六件相同或不同試樣，5℃ ~ 95℃的寬范圍、高精度的溫度控制，可測試氣體透過量zui低至0.01 cm³/m²·24h·0.1MPa、zui高可達500,000 cm³/m²·24h·0.1MPa，測試腔真空度可滿足< 20 Pa的高水平要求。該儀器滿足ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB 00082003多種國家和標準，可滿足不同溫濕度環境下各種塑料薄膜、紙塑復合膜、片材、金屬箔片、鋁塑復合膜及各種高阻隔材料、片材等材料的氣體滲透性測試，可測試氣體為O₂、N₂、CO₂、He等無機氣體或惰性氣體。

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℃的干燥環境中調節狀態48小時。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。

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：5℃，0%RH
試驗氣體：純干氧氣
試驗方法：壓差法

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

　　VAC-V3采用壓差法測試原理，將預先處理好的試樣放置在上下測試腔之間，夾緊。首先對低壓腔（下腔）進行真空處理，然后對整個系統抽真空；當達到規定的真空度后，關閉測試下腔，向高壓腔（上腔）充入一定壓力的試驗氣體，并保證在試樣兩側形成一個恒定的壓差（可調）；這樣氣體會在壓差梯度的作用下，由高壓側向低壓側滲透，通過對低壓側內壓強的監測處理，從而得出所測試樣的各項阻隔性參數。

4.2 試樣裝夾

在試驗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上；在試驗腔中的圓盤上放置濾紙后，將從高阻隔黑白膜上裁取的3個已狀態調節完畢的試樣分別裝夾于VAC-V3壓差法氣體滲透儀的3個試驗腔上，試樣應保持平整，不得有皺褶，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸，再用試驗腔夾緊結構夾緊試樣。

a. 涂抹真空油脂

b. 放置濾紙

c. 放置試樣

d. 夾緊試樣

圖3 試驗裝夾過程

4.3 檢測過程

　　VAC-V3為自動化試驗儀器，測試過程便捷易操作：

　　√　利用溫度控制裝置將試驗溫度調整至5℃，將相對濕度調整為0%RH。

　　√　打開設備軟件，設置試驗參數，啟動試驗。試驗參數包括控制參數（試驗模式、上腔吹洗時間、上腔壓力、試驗時間、脫氣時間等）和試樣參數（編號、類型、面積、厚度等）。

　　√　試驗結束、數據處理。

　　√　按照上述方法測試乳白膜樣品的氧氣透過率。

　　√　關閉氣源和電源。

　　高阻隔黑白膜與乳白膜樣品在5℃，0%RH測試條件下的氧氣透過率分別為1.4071 cm³/m²·24h·0.1MPa、568.2024 cm³/m²·24h·0.1MPa，每個樣品3個試樣之間試驗結果的相對偏差均小于10%。所以，不同材質的酸奶包裝袋在低溫環境下對外界氧氣阻隔性差別仍然較大，進一步影響酸奶的保質期范圍。

總結：

　　采用VAC-V3壓差法氣體滲透儀測試不同材質酸奶包裝袋的氧氣透過率時，可獲得穩定、的試驗結果，可嚴格監控酸奶包裝的氧氣阻隔性對酸奶質量的影響如何，特別是如何監控低溫環境下包裝材料的氧氣透過性則更為關鍵。酸奶塑料包裝袋僅是塑料包裝薄膜的典型代表，其他用于低溫環境下存儲使用的軟塑包裝材料進行氧氣透過率測試皆可遵循本監測方案中的試驗方法。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不同溫濕度環境下透氧性檢測服務，包括國內外多家公司不同種類的容器產品，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。