摘要：液態(tài)奶正成為人們生活中*的一部分，然而因包裝阻氧性差引起液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)變質(zhì)的問題時有發(fā)生，這不僅困擾著液態(tài)奶生產(chǎn)企業(yè)，也危害著消費(fèi)者的身體健康。常見的塑料包裝的阻氧性測試方法有等壓法和壓差法兩種，本文利用壓差法氣體滲透儀VAC-V3對多款常見的液態(tài)奶包裝材料——黑白膜的阻氧性進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果顯示數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性好，可真實(shí)反應(yīng)現(xiàn)階段黑白膜的阻氧性能處于何種水平。
關(guān)鍵詞：液態(tài)奶、黑白膜、氧氣透過率

　　隨著人們生活節(jié)奏的加快及對飲食需求的提高，液態(tài)奶這種高蛋白質(zhì)含量的食品已越來越受到消費(fèi)者的青睞，并成為人們飲食結(jié)構(gòu)中*的一部分。然而在液態(tài)奶行業(yè)如火如荼的發(fā)展態(tài)勢下，一些乳制品質(zhì)量安全事件時有發(fā)生，如液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生變質(zhì)等，既影響了液態(tài)奶生產(chǎn)廠家的信譽(yù)及產(chǎn)品形象，同時還危害著食用者的身體健康。液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)變質(zhì)常表現(xiàn)為苦味、絮狀沉淀[1]等質(zhì)量問題，這些問題的出現(xiàn)很可能是由包裝材料的阻氧性差(即氧氣透過率高)引起的。因此，氧氣透過率是考查液態(tài)奶包裝質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。

　　根據(jù)消費(fèi)者飲食需求的不同，液態(tài)奶的種類越來越多，包裝形式也可謂五花八門，其中黑白膜以其阻光、成本低、運(yùn)輸方便、環(huán)境衛(wèi)生性好等優(yōu)點(diǎn)而在液態(tài)奶包裝市場中占據(jù)了相當(dāng)大的比例[2]。市面上常見的液態(tài)奶包裝用黑白膜是通過共擠工藝生產(chǎn)的[3]，根據(jù)其氧氣透過率的不同可分為阻隔膜與非阻隔膜兩類。非阻隔膜以三層共擠黑白膜為主，這種黑白膜以聚乙烯為主要原料，并在外層、中間層聚乙烯中添加了一定量的白母料，在內(nèi)層(熱封層)聚乙烯中添加一定量的黑母料；阻隔膜常見的有兩種，一種是在上述三層共擠黑白膜的基礎(chǔ)上，中間層增加了阻隔性材料EVOH，常見的有五層、七層黑白共擠膜，另一種是在上述三層共擠黑白膜的基礎(chǔ)上，在外層涂布或中間層增加阻隔材料PVDC[2]。這兩類黑白膜在包裝同種液態(tài)奶時，由于其阻隔性的不同，故在液態(tài)奶的保質(zhì)期方面存在很大差別，如液態(tài)奶均采用高溫瞬時殺菌，若用非阻隔類黑白膜包裝時，保質(zhì)期為30天左右，而用阻隔類黑白膜包裝時，保質(zhì)期可達(dá)到90天左右[4]。

　　目前，常見包裝材料的氧氣透過率測試儀有壓差法和等壓法兩種，其中壓差法氧氣透過率測試儀是將被測試樣置于高、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(nèi)壓力的變化，得到試樣的氧氣透過率；而等壓法氣體透過率測試儀的測試原理則是使氧氣在試樣的一側(cè)流動，氮?dú)庠谠嚇拥牧硪粋?cè)流動，在濃度差的作用下，氧氣通過被測試樣滲透到氮?dú)庖粋?cè)，并被流動的氮?dú)鈹y帶至氧氣傳感器，從而得到試樣的氧氣透過率[5]。本研究是利用濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)的壓差法氣體滲透儀VAC-V3對市面上常見的四種液態(tài)奶包裝用黑白膜的氧氣透過率進(jìn)行測試，從而得到四種黑白膜的阻隔性。

一、試驗(yàn)儀器與方法

1. 試驗(yàn)儀器

　　VAC-V3壓差法氣體滲透儀：濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)，六腔獨(dú)立，可同時測試六組相同或不同試樣，控溫范圍為5℃~ 95℃，控濕范圍為0%RH、10%RH～90%RH、100%RH，氣體透過量測試范圍為(0.1~ 50000)cm3/m2·24h·0.1MPa，適用于各種塑料薄膜、塑料復(fù)合膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復(fù)合膜及各種工程塑料、橡膠、建材等片材的氣體滲透性測試，測試氣體為O2、N2、CO2等。

2. 試驗(yàn)步驟

2.1 制取試樣

　　挑選市面上質(zhì)量水平不一的四種乳制品企業(yè)所用的黑白膜，將四種黑白膜樣品依次編號為樣品1、樣品2、樣品3、樣品4，并置于23℃的環(huán)境中，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時。取出四種樣品后，分別從每種樣品上裁取直徑為97mm的試樣12個。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)條件測試

　　從樣品1的12個試樣中隨機(jī)選取6個，分別裝夾于VAC-V3壓差法氣體滲透儀的6個試驗(yàn)腔上，并用試驗(yàn)腔夾緊結(jié)構(gòu)夾緊試樣。將試驗(yàn)條件設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)條件，即試驗(yàn)溫度為23℃，相對濕度為0%RH，開始試驗(yàn)。

　　按照樣品1的方法，分別測試樣品2、樣品3、樣品4在標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過率。

2.3 低溫條件測試

　　按照2.2中的試驗(yàn)方法分別測試樣品1、樣品2、樣品3、樣品4剩余6個試樣在試驗(yàn)溫度為5℃、相對濕度為60%RH時的氧氣透過率。

二、結(jié)果與討論

1. 標(biāo)準(zhǔn)條件下試驗(yàn)結(jié)果

　　標(biāo)準(zhǔn)條件下四種試樣的氧氣通過率測試結(jié)果如表1所示。

表1標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過率

　　從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，四種樣品氧氣透過率的測試數(shù)據(jù)重復(fù)性好，其氧氣透過率由大到小依次是樣品4、樣品1、樣品2、樣品3，因而可判斷四種樣品阻氧性能的優(yōu)劣程度為樣品3，其次為樣品2、樣品1、樣品4，其中，樣品2、樣品3的氧氣透過率低，屬于阻隔類薄膜，而樣品1、樣品4的氧氣透過率高，屬于非阻隔類薄膜，這種阻隔性差異主要是由黑白膜內(nèi)是否含有阻隔層引起的。另外，從表1中的數(shù)據(jù)不難看出，同類薄膜間的氧氣透過率也存在差別，即非阻隔類黑白膜樣品1與樣品4、阻隔類黑白膜樣品2與樣品3，而這種差別的存在主要與黑白膜中起主要阻隔作用層的材質(zhì)、厚度不同等因素有關(guān)。

2. 低溫條件下的測試結(jié)果

　　用黑白膜包裝的液態(tài)奶通常是在低溫下儲存的，且儲存環(huán)境的濕度較大，為了探究各黑白膜在液態(tài)奶儲存溫度下的阻氧性，本研究分別測試了四種黑白膜在溫度為5℃、相對濕度為60%RH條件下的氧氣透過率，測試結(jié)果如表2所示。

表2低溫條件下的氧氣透過率

　　從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，在5℃、60%RH的測試條件下，四種試樣的氧氣透過率測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，各樣品阻隔性能的高低與標(biāo)準(zhǔn)條件下的測試結(jié)果相同，阻隔性由高到低依次為樣品3、樣品2、樣品1、樣品4；而與標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過率相比，該試驗(yàn)條件下四種試樣的氧氣透過率均下降，說明四種黑白膜在低溫條件下的阻氧性均提高。同種材質(zhì)結(jié)構(gòu)的薄膜其阻氧性的高低是由氧氣在薄膜中的擴(kuò)散速度決定的，當(dāng)環(huán)境溫度降低后，氧氣分子的擴(kuò)散速度降低，則在宏觀上表現(xiàn)為阻氧性的提高，這就是引起四種黑白膜樣品在5℃時的阻氧性明顯優(yōu)于23℃時的主要原因。

三、結(jié)論

　　1. 利用VAC-V3壓差法氣體滲透儀測試包裝薄膜的氣體透過率時，一次試驗(yàn)可得到六個獨(dú)立的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在用于測試高、中、低阻隔性薄膜的氧氣透過率及不同溫度下薄膜的氧氣透過率時，均可得到穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果的相對偏差均小于10%，相對平均偏差均低于5%，可真實(shí)反應(yīng)包裝薄膜的阻隔性能。

　　2. 目前市場上常見的液態(tài)奶包裝用黑白膜的阻氧性能差異較大，包括阻隔類黑白膜與非阻隔類黑白膜之間的差異、阻隔類黑白膜之間的差異、非阻隔類黑白膜之間的差異，而這種差異是無法用肉眼進(jìn)行分辨的，因此，在黑白膜的選購過程中及黑白膜入廠時，應(yīng)及時測試檢驗(yàn)其阻氧性，防止因黑白膜的阻氧性與所包裝液態(tài)奶的特性及保質(zhì)期等條件不相符，而引起液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生變質(zhì)。

　　3. 同一黑白膜在低溫下的阻氧性能明顯優(yōu)于其在常溫下的阻氧性能，因此，在液態(tài)奶成品包裝的運(yùn)輸、銷售過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制液態(tài)奶所處環(huán)境的溫度，防止因環(huán)境溫度升高，引起黑白膜的阻氧性降低，導(dǎo)致液態(tài)奶被氧化而出現(xiàn)“哈喇”味、絮狀沉淀等質(zhì)量問題。

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