密封塑料软包装袋胀袋机理

宁静*，任志敏，马丽娅

内蒙古红太阳食品有限公司（呼和浩特 010000）

包装袋是食品商品流通销售过程的重要组成部分。它既能保持食品质量稳定，防止生物的、化学的、物理的外来因素损害，还能表现食品外观，吸引消费[1-2]。食品包装按包装材料分为金属、玻璃、纸质、塑料、复合材料等[3]。近10年，中国塑料软包装材料不断增加，软包装材料产品年产量递增率超过10%，因为塑料软包装袋具有质轻、美观、成本低、占用空间小、加工能耗低、生产方法多样等多个优点，使得其在食品包装业中的发展迅速[4]。

但是塑料软包装材料在实际生产使用过程中，也有很多缺点，如对环境污染的问题。此外，塑料软包装的耐热性、阻隔性、抗破坏性都不如金属和玻璃容器。采用塑料软包装材料包装的3个系列产品，在上市流通销售过程中，均发生不同程度的涨胀袋现象，胀袋率在30%左右。3个系列产品包装均为双层包装袋形式，即产品（食品）先采用透明内层袋进行包装，制备成半成品，再进行外层袋包装。

对于软包装袋的胀袋现象已有较多研究，多数是由于微生物污染使食品发生腐败变质，产生大量气体，因而发生胀袋[5]。但是发生胀袋的3个系列产品，食品均未发生腐败、变质，内层包装袋均完好无损，未出现胀袋现象，而外层包装袋发生胀袋。试验以其中1款酸菜鱼调味料产品为研究对象，从微生物因素和非微生物因素2个方面研究外层包装袋的胀袋原因及机理，并通过实际生产验证，解决三大系列产品的胀袋问题。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

酸菜（四川盈棚食品有限公司）；酸菜内层袋（材质为KPA/PE，河北永新包装有限公司）；酸菜外层袋（材质为BOPP/VMPET/PE，呼和浩特市东程科技包装制品有限公司）。

1.2 主要仪器和设备

全自动给袋式真空包装机（瑞安市瑞志机械有限公司）；UTW自动包装机（青岛优耐特包装机械有限公司）；SW-CJ-LFD超净台（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；LDZF-50L立式高压蒸汽灭菌锅（上海申安医疗器械厂）；ME104分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；DHG-9055A数显鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3 方案设计

1.3.1 样品制备

步骤1：220 g酸菜固形物，加40 g酸菜汁，采用全自动真空灌装设备，进行透明内层袋抽真空包装，制成的酸菜半成品，分别进行121 ℃高压蒸汽灭菌20 min、75%酒精浸泡消毒2 min、无菌水清洗2 min，采用鼓风干燥箱30 ℃将样品吹干（至前后2次质量差＜0.2 mg），制备得到不同处理条件下的半成品，同时不进行处理的样品作为空白对照组[6]。

步骤2：试验制备得到的半成品分别采用自动包装机进行外层袋包装，对应外层包装袋分别经过121℃高压蒸汽灭菌20 min、75%酒精浸泡消毒2 min、无菌水清洗2 min、不处理，30 ℃鼓风干燥将样品吹干，得到高压蒸汽灭菌A组样品、酒精消毒A组样品、清水清洗A组样品、对照A组样品，同时外袋采用不同方式处理后添加10 mL无菌水进行包装得到的样品设置为B组。详见表1。

表1 样品制备步骤

1.3.2 影响胀袋的微生物因素确定

对照组A、高压蒸汽灭菌组A、酒精消毒组A、纯净水清洗组A，放置于自然光照条件下，每隔7 d进行外袋表面和内袋涂抹，涂抹方法参考侯晓君等[7]的方法，检测酵母菌、乳酸菌、菌落总数，连续检测4次，同时观察样品胀袋程度，统计染菌率与胀袋率，确定引起产品胀袋的微生物因素。

1.3.3 影响胀袋的非微生物因素确定

将B组样品，放置于自然光照条件下，观察样品胀袋程度，确定引起产品胀袋的非微生物因素。

1.3.4 微生物的测定方法

1.3.4.1 酵母菌的测定

参考GB 4789.15—2016《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》[8]。

1.3.4.2 乳酸菌含量测定

参考GB 4789.35—2016《食品微生物学检验 乳酸菌检验》[9]。

1.3.4.3 菌落总数的测定

参考GB 4789.2—2016《食品微生物学检验 菌落总数测定》[10]。

1.3.5 染菌率和涨袋率的统计方法

染菌率（X）统计方法如式（1）所示。

式中：y为染菌的样本量；Y为送检样品总数。

涨袋率（A）统计方法如式（2）所示。

式中：n为涨袋样品数量；N为总样品数量。

1.3.6 数据分析

所有试验重复3次，每个处理做10个平行样，试验结果取平均值，采用Microsoft Excel 2015对试验数据进行处理。

2 结果与分析

2.1 影响胀袋的微生物因素确定

对于食品的胀袋现象已有较多研究，多数是由于微生物污染使食品发生腐败变质，产生气体，而发生胀袋[11-12]。发生胀袋的酸菜鱼产品，食品（酸菜）均未发生腐败变质，且内层包装袋均未发生胀袋，只有外层包装袋发生胀袋。

因此，胀袋并非食品本身微生物污染导致，分析污染菌主要来源有2个方面：一方面可能是由于酸菜半成品生产过程中，酸菜汁中携带的微生物淋沾在内包装袋表面导致污染菌；另一方面是裸露在空气中的包材（内、外）自然携带的微生物导致。试验通过涂抹对内包装袋外表面、外包装袋内表面进行染菌率监测，研究内、外袋染菌对胀袋的影响。结果详见表2。

从表2可以看出，与对照组相比，半成品和外袋分别经过纯净水清洗、酒精消毒、高压蒸汽灭菌处理，染菌率明显减少，且呈现不断下降趋势，采用高压蒸汽灭菌、酒精消毒、纯净水清洗后，染菌率分别下降86.6%～100%，20%～26%和23.3%～33.3%。

但在不同染菌率条件下，胀包率均为0，胀包率与染菌率没有相关关系。对照组样品也未发生胀袋现象，与前期流通产品30%左右的胀袋率不符，对照组样品与市场流通样品，唯一区别是对照组样品经过低温鼓风干燥处理，推测导致外袋胀袋的原因并非微生物引起。

2.2 影响胀袋的非微生物因素确定

导致密封包装材料胀袋的非微生物因素可能有为：（1）袋内空气热胀冷缩导致；（2）袋内水蒸气受热汽化导致。通过试验观察包装材料内密封空气的A组样品和包装材料内密封水蒸气的B组样品，验证导致涨袋非微生物作用。

从表3可以看出，与A组样品相比较，添加蒸馏水的B组样品，在光照条件下均发生不同程度胀袋现象，因此推测产品胀袋现象可能与袋内水分高有关。多次温度的冷热变换会导致包材涨袋，这可能与水蒸气分压有关[13]。

表2 染菌率及胀包率统计

表3 A、B组胀包率统计

部分涨袋的样品微生物指标检测结果如表4所示。可以看出，胀袋率100%的高压蒸汽灭菌B组样品，酵母菌、乳酸菌、菌落总数检测结果均小于10，根据微生物计数的报告原则，若所有稀释度（包括液体样品原液）平板均无菌落生长，则以小于1乘以最低稀释倍数计算。可以认为半成品和外袋经过高压蒸汽灭菌后，几乎是处于完全无菌状态，由此进一步验证2.1的结论，导致产品外袋胀袋的原因并非微生物引起。

表4 涨袋样品微生物涂抹结果

2.3 影响胀袋的非微生物因素验证

产品在实际生产过程中，由于自动化包装有时会存在封合不严、漏料、夹料等现象，导致半成品表面可能会污染料液，料液中的水分是导致产品胀袋的根本原因。因此，进一步以酸菜鱼产品为对象，在生产过程中进一步进行实际验证。

酸菜鱼产品生产工艺：220 g酸菜固形物，加40 g酸菜汁，采用全自动真空灌装设备，进行透明内层袋抽真空包装，制成酸菜半成品。采用自动包装机将半成品进行外层袋包装即为产品，将车间正常生产包装的产品设置为A组。在生产工艺过程中添加酸菜半成品低温鼓风干燥环节，设置为B组，放置于光照条件下，统计30 d的胀袋率，每组产品留样100袋，结果见表5。

随着温度升高，水分的饱和蒸汽压呈现不断上升趋势[14]。温度由0 ℃增加到40 ℃时，水蒸气饱和蒸汽压可以从0.61 p/kPa上升到7.38 p/kPa，增加12.10倍[15]。因此，推测对于密封软包装产品，袋体内本身水分较高时，在流通销售过程中遇到高温条件，袋内会产生较大的蒸汽压，这是造成其胀袋的根本原因。

表5 酸菜鱼产品胀袋结果

3 结论及建议

以实际生产、销售过程中，三大系列产品发生外层包装袋胀包问题为研究背景，以胀袋率较高的酸菜鱼产品为研究对象，通过单因素试验，从微生物因素和非微生物因素2个方面研究外层包装袋的胀袋原因及机理。

结果显示，外袋胀包的原因，并非是普遍研究认为的微生物污染使食品发生腐败变质，产生大量气体，进而引发胀袋。而袋内水分高、湿度大，是引起外袋胀袋的真正原因。结合实际生产试验进行验证，将袋内水分进行烘干处理，胀袋率由原来的33%下降到0，效果非常显著。同时，在实际生产工艺过程，对袋内湿度进行严格管控，三大系流通产品胀袋率接近0。

随着化工技术与材料科学发展，用于食品的包装材料不断进步，对包装材料的要求不断提高。对于系列密封软包装产品，内袋湿度大会出现胀袋问题，可能会引起客户对产品变质的疑虑进而引发投诉，可见此类包装材料在实际使用过程中还存在一定缺陷。通过试验研究，为包装材料行业的进一步深入研究提供更多思路。