牛奶包装阻氧性能受流通环境影响的研究

文 / 李树静

（山东济南兰光优班云检测实验室）

目前市场上针对不同的消费群体推出了一系列包装形式不同的牛奶，例如有针对农村等低消费群体的塑料袋包装的纯牛奶，有针对南方市场或高消费群体的利乐包、利乐枕包装的早餐奶或舒化奶等。这些牛奶在包装完成之后到消费者食用之前需要经过或长或短的运输、贮存、销售阶段，而且在每一个阶段中都可能遭遇揉搓、折压等外力作用，以及高温、日光照射等环境影响，这些都会对材料的性能产生影响。然而目前进行的各种软包材性能检测多是针对未进行包装之前的材料，而对于那些已经完成包装、正在出售中，或者即将使用的包装物，除仅有的密封试验、老化试验以及一些理化检测外，对于阻隔性能、力学性能这些初期非常关注的包装材料的性能检测几乎完全没有，因此在流通过程中包装物所使用的包装材料其阻氧性能是否仍能够满足产品保质期的要求是无法确定的。本文旨在重点模拟和分析流通环节中温度和揉搓对包装材料阻氧性能的影响。

1 包装材料阻隔性能受温度的影响

乳品包装材料氧气阻隔性能的优劣，是影响牛奶保质期的直接原因。当产品暴露于空气中时，从微观方面考虑，空气中的氧气分子会通过包装材料的分子间隙渗透到包装内侧与牛奶直接接触，当透过的氧气达到一定数量时，牛奶中的脂肪会氧化变质，同时牛奶中细菌会大量繁殖，导致产品变质。

针对不同牛奶产品的特点，乳品企业会选择不同的包装材料与存储条件，以确保产品具有一定的保质期。利乐包是一种纸铝塑复合材料，因为铝层的添加使包装材料具有很高的阻氧性能，采用这种包装的乳品常温存贮即可，一般保质期在30～90 天。复合包装膜所用的薄膜材料主要为聚乙烯（PE）共挤膜，其层数不同、原料配比不同会造成包装阻氧性能的不同，采用3 层共挤膜包装的牛奶，常温下保质期在30 天左右；采用5 层结构的黑白共挤膜时，由于吹膜时增加了中间阻隔层（由EVA、EVAL等高阻隔性树脂组成），属于高阻隔性无菌包装膜，常温下可达45 天左右。另外，单层的普通塑料包装膜为非阻隔型结构，需要冷链贮运。

在实际流通过程中，产品往往会遇到一些与正常使用温度不同的环境。例如保存条件为常温的乳品因为不需要冷链运输，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；需要全程冷链的乳品因为断电或其它意外情况造成冷链无法实现，这对产品的品质都会造成影响。因此乳品企业不仅要检测包装材料在常温下的透氧量，必要时更要检测其在高温或低温下的阻氧性能。

为了研究温度对包装材料阻氧性能的影响，本文选取了3 种不同包装材料的牛奶袋，按照标准GB/T 1038—2000检测并分析不同贮存温度下包装材料阻氧性能的变化。试验过程如下：首先选取厚度均匀，无皱折、褶痕、污渍及其它明显缺陷的试样，使用取样器裁取直径为97 mm的圆片，测试前将试样在（23±2）℃的环境下，放在干燥器中调节48 h。使用济南兰光优班云检测实验室的i-Gastra 7100气体透过率测试仪测试不同温度下（24 h，0.1 MPa）各试样的氧气透过率，测试结果见表1。

试验结果显示，温度升高，包装材料的阻氧性能下降，氧气透过量增多；同时，由于不同的材料其分子结构存在差异，因此温度对不同材料阻氧性的影响也不相同，所以每种材料都需要进行独立的温度影响分析，检测不同温度下的氧气透过率，尤其是高温下的阻氧性能，这样才能更好地确保产品安全。

表1 试样氧气透过率测试结果

从微观方面考虑，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，聚合物分子链间的结合力越强，O2受压力差侵入并通过聚合物链的可能性越小，说明阻隔性就越好。当温度升高时，分子热运动加剧，分子链构象变化加快，聚合物的内聚度下降，平行分子链间的通道变“宽”，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。也就是说，当温度升高时，材料的阻隔性会降低。

综上所述，温度变化对材料阻隔性能的影响十分明显，而不同材料的阻隔性能受温度的影响也各不相同，因而明确材料的温度使用范围是选择包装材料的一项重要指标，尤其是产品流通过程中所处环境温度与材料的检测温度不一致时，会导致材料的阻氧性发生改变，由此引起的产品包装不能满足包装预期保质期的情况时常发生。

2 揉搓对包装材料阻隔性能的影响

食品包装及包装材料在生产、加工、运输及使用过程中，不可避免地会发生揉搓、弯曲扭转、挤压等行为，从而影响到材料的包装性能，特别是对阻隔性能的影响极大。通过检测包装材料在揉搓前后阻隔性能的变化，对材料的抗揉搓性能进行科学的量化分析和判断，确保材料有一定的抗揉搓性能。

选择2 种利乐枕包装的牛奶袋，厚度均匀，无皱折、褶痕、污渍及其它明显缺陷，使用济南兰光优班云检测实验室的FDT-02揉搓试验仪分别进行C模式及D模式（揉搓角度为440 °揉搓行程均为155 mm， C模式为揉搓270 次，D模式为揉搓20 次）2 种揉搓，然后裁取揉搓前、揉搓后的试样。测试前将试样在（23±2） ℃的环境下，放在干燥器中调节48 h。按照标准GB/T 1038—2000，使用i-GASTRA 7100气体透过率测试仪测试揉搓前后（24 h，0.1 MPa）各试样的氧气透过率。测试结果见表2。

由表2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。

笔者认为：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。材料的抗揉搓性能会影响产品在整个流通过程中包装材料阻隔性能的稳定性，严重者会缩短产品的保质期。如果由于材料阻隔层抗揉搓性能差而使其失去阻隔效用，从而导致产品变质失效，那么对于包装厂家以及产品生产厂家来讲损失都是巨大的。然而过度要求材料具有优秀的抗揉搓性能会使产品包装成本增加，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，才能获得最具有说服力的数据以保证产品的包装安全。

表2 试样揉搓前后氧气透过率测试数据

3 结论

综上所述，不论牛奶是否采用高阻隔的包装材料，流通环境中温度和揉搓这2 个因素都会导致包装材料阻氧性能下降。不同的包装材料受温度的影响存在差异，同时，不同的揉搓程度对材料的阻氧性能的影响也是不同的，因此除了包装的常规检测之外，测试包装高温下的透氧率以及揉搓后的透氧率是非常必要的。它可以更好地帮助客户了解包装材料的性能，将其更好地应用于实际包装，有效解决由于温度引起的包装阻氧性能变化或由于包装不耐揉搓而导致的产品损失。

[1]王兴东，赵江. 材料阻隔性指标详解. 塑料科技，2007，35（6）：1-3.

[2]王海燕. 塑料包装材料阻隔性能的测试方法. 全球软包装工业，2006（7）：51-54.

[3]赵江. 透明包装与阻隔性. 广东塑料，2006，1（2）：25-26.

[4]谢新华，薛华育. 高阻隔性塑料材料在食品包装中的应用. 塑料包装，2008，18（1）：42-44.

[5]金国斌. 关于商品货架寿命的影响因素与确定方法. 中国包装工业，2001（11）：28-30.