摘要：奶粉作為高脂肪,、高蛋白的營養(yǎng)食品,，需要采用鋁箔復(fù)合包裝袋等高阻隔包材進(jìn)行包裝儲(chǔ)存，并且常以充氮包裝或氣調(diào)包裝為主,，以保證內(nèi)部無氧或低氧環(huán)境,，避免奶粉被氧化變質(zhì)。但包裝材料對(duì)上述包裝形式所充入的氮?dú)饣蚨趸嫉葰怏w的阻隔性如何,，則需要專業(yè)的檢測(cè)儀器及相關(guān)檢測(cè)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè),，從而確保內(nèi)部氣體不易散失。本文通過檢測(cè)奶粉用鋁箔復(fù)合膜的氮?dú)?/span>透過率與二氧化碳透過率,，為相關(guān)行業(yè)客戶提供相關(guān)檢測(cè)的技術(shù)參考,。
關(guān)鍵詞：奶粉、鋁箔復(fù)合膜,、充氮包裝,、氣調(diào)包裝、氮?dú)庾韪粜?、二氧化碳阻隔性,、氮?dú)馔高^率、二氧化碳透過率,、無氧或低氧環(huán)境,、壓差法氣體滲透儀
測(cè)試意義：
奶粉鋁箔包裝是采用塑料與鋁箔復(fù)合膜作為包裝袋,，具有對(duì)O2、H2O高阻隔性以及良好的遮光性,。鋁箔作為復(fù)合膜中間的阻隔層,，對(duì)O2、CO2,、N2,、空氣、H2O都有較高的阻隔性能,，因此含有鋁箔的復(fù)合膜作為奶粉包裝袋時(shí),，在23℃、0%RH的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的氧氣透過率（即阻氧性）可達(dá)到0.05 cm3/(m2?24h?0.1MPa),，在38℃,、90%RH環(huán)境下的水蒸氣透過率（即阻濕性）可達(dá)到0.01 g/(m2?24h)。但為了延長奶粉保質(zhì)期并保證奶粉的感官質(zhì)量,，鋁箔復(fù)合膜袋裝奶粉常采用充氮包裝或氣調(diào)包裝,，以滿足奶粉的無氧或低氧存儲(chǔ)環(huán)境。
奶粉充氮包裝或氣調(diào)包裝是將奶粉裝入包裝袋,，抽出包裝袋內(nèi)的空氣達(dá)到預(yù)定的真空度后,，再充入純N2或者一定比例的N2、CO2等氣體,，然后完成封口工序。充氮包裝使得奶粉*處于惰性氣體N2的保護(hù)中,，則杜絕了氧環(huán)境對(duì)奶粉造成的氧化變質(zhì)反應(yīng),；而氣調(diào)包裝中采用的CO2則是為了使奶粉處在酸性環(huán)境中，抑制奶粉中大多數(shù)需氧菌的生長,，其效果是N2的30倍,，而且包裝內(nèi)奶粉的水分會(huì)與CO2反應(yīng)形成液態(tài)碳酸，使得包裝內(nèi)氣體變少,，形成微負(fù)壓,，防止?jié)q袋或漲罐的現(xiàn)象發(fā)生。但是,，如果充氮包裝或氣調(diào)包裝對(duì)N2或CO2的阻隔性較差,，即氮?dú)馔高^率或二氧化碳透過率較高，則會(huì)導(dǎo)致奶粉內(nèi)部氣體成分透出量較大,，奶粉易細(xì)菌繁殖導(dǎo)致氧化變質(zhì)等質(zhì)量問題,。本文選擇某品牌氣調(diào)形式的鋁箔復(fù)合膜包裝袋，在23℃,、0%RH標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下測(cè)試其氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率,，從而驗(yàn)證包裝袋對(duì)內(nèi)部N2或CO2的阻隔性如何,，亦為乳制品生產(chǎn)企業(yè)把控包材質(zhì)量提供技術(shù)指導(dǎo)。
檢測(cè)方法：
目前,，軟塑包裝的N2或CO2的阻隔性測(cè)試僅有壓差法這一種原理方法,，相應(yīng)的壓差法測(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N2（或CO2），通過測(cè)試低壓腔內(nèi)壓力的變化,，得到試樣的氮?dú)猓ɑ蚨趸迹┩高^率,，此方法測(cè)試量程較寬，適合高阻隔材料低氮?dú)猓ɑ蚨趸迹┩高^率的檢測(cè),。
目前,，國內(nèi)壓差法測(cè)試氣體透過率（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性試驗(yàn)方法壓差法》此項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發(fā)的VAC-VBS壓差法氣體滲透儀參考上述標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)高阻隔鋁箔復(fù)合膜包裝袋分別進(jìn)行氮?dú)馔高^率及二氧化碳透過率試驗(yàn),。
圖1 鋁箔復(fù)合膜奶粉包裝（氣調(diào)包裝）
1,、試驗(yàn)儀器
VAC-VBS壓差法氣體滲透儀（Labthink蘭光），三腔均值設(shè)計(jì),，單次試驗(yàn)可測(cè)試三個(gè)試樣的平均值,，15℃ ~ 55℃的可控溫度范圍，測(cè)試范圍0.1 ~ 100,000 cm3/m2·24h·0.1MPa,，測(cè)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(biāo)準(zhǔn),，可滿足不同溫度環(huán)境下各種塑料薄膜、片材,、金屬箔片及各種高阻隔材料等材料的不同氣體滲透性測(cè)試,，可測(cè)試氣體為O2、N2,、CO2,、He等無機(jī)氣體或惰性氣體。
圖2 VAC-VBS壓差法氣體滲透儀
2. 試樣的制備
將鋁箔復(fù)合膜包裝袋樣品置于23℃的環(huán)境中,，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時(shí),。取出樣品后，從樣品上裁取直徑為97 mm的試樣6個(gè)，分別用于氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率的測(cè)試,，每種氣體測(cè)試需使用3個(gè)試樣,。
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：23℃，0%RH
試驗(yàn)氣體：純干氮?dú)?、純干二氧化碳?xì)怏w
試驗(yàn)方法：壓差法
4. 試驗(yàn)步驟
4.1 試驗(yàn)原理
VAC-VBS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,。打開測(cè)試下腔閥,，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,，使試樣兩側(cè)形成一個(gè)恒定的壓差（可調(diào)）,；氣體在壓差梯度的作用下，由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透,，通過對(duì)低壓側(cè)壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)處理,，得出試樣的氣體透過率。
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上,；在試驗(yàn)腔中的圓盤上放置濾紙后，將裁取的3個(gè)已狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢的試樣分別裝夾于VAC-VBS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. 涂抹完真空油脂后，放置試樣
b. 夾緊試樣
圖3 試驗(yàn)裝夾過程
4.3 檢測(cè)過程
VAC-VBS為自動(dòng)化試驗(yàn)儀器,，測(cè)試過程便捷易操作：
√ 將氮?dú)鈿庠唇尤朐O(shè)備端口。
√ 設(shè)置參數(shù),，將試驗(yàn)溫度調(diào)整至23℃,，將相對(duì)濕度調(diào)整為0%RH。
√ 打開設(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?、上腔吹洗時(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),、類型,、面積、厚度等）,。
√ 試驗(yàn)結(jié)束,、數(shù)據(jù)處理。
√ 關(guān)閉氣源和電源,。
√ 將氣源換成二氧化碳?xì)怏w后,，按照上述方法，測(cè)試樣品的二氧化碳透過率,。
奶粉鋁箔復(fù)合膜包裝袋樣品在23℃,，0%RH測(cè)試條件下的氮?dú)馔高^率與二氧化碳透過率分別為0.0814 cm3/m2·24h·0.1MPa、0.9203 cm3/m2·24h·0.1MPa,，每項(xiàng)試驗(yàn)的3個(gè)試樣的測(cè)試結(jié)果相對(duì)偏差均小于10%,。
總結(jié)：
VAC-VBS壓差法氣體滲透儀在檢測(cè)類似奶粉用鋁箔復(fù)合膜的氮?dú)馔高^率及二氧化碳透過率時(shí)，可獲得的試驗(yàn)結(jié)果,，有助于乳制品生產(chǎn)企業(yè)監(jiān)控包裝材料對(duì)關(guān)鍵性氣體的阻隔性能,，保證產(chǎn)品質(zhì)量安全。本文中提及的檢測(cè)儀器及檢測(cè)方法同樣適用于其他材質(zhì)的軟塑包裝材料進(jìn)行O2,、CO2,、N2、空氣等氣體阻隔性測(cè)試,。Labthink蘭光一直致力于為客戶提供專業(yè)的檢測(cè)服務(wù)與設(shè)備,，多年來為客戶提供了上萬次的各種氣體阻隔性的檢測(cè)服務(wù)，為客戶提供可靠的數(shù)據(jù)參考與,。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。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,。
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