液態(tài)奶乳制品作為大眾日常所需的營(yíng)養(yǎng)食品，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣極受關(guān)注，然而一些乳制品質(zhì)量安全問(wèn)題卻常潛伏在消費(fèi)者周圍，如液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)常出現(xiàn)苦味、絮狀沉淀、奶袋內(nèi)滋長(zhǎng)霉菌等質(zhì)量問(wèn)題，這些現(xiàn)象都是因?yàn)橐簯B(tài)奶脂肪與蛋白質(zhì)含量較高，容易氧化變質(zhì)，在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生變質(zhì)引起的。出現(xiàn)上述質(zhì)量隱患時(shí)，不但影響液態(tài)奶生產(chǎn)廠家的信譽(yù)及產(chǎn)品形象，同時(shí)還危害著食用者的身心健康。而導(dǎo)致這些質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)大多是由包裝材料的阻氧性差（即氧氣透過(guò)率高）引起的。因此，包裝材料的阻隔性能至關(guān)重要，氧氣透過(guò)量越低，阻氧性越好，液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)越不易變質(zhì)，保質(zhì)期也可相應(yīng)延長(zhǎng)。氧氣透過(guò)率是考查液態(tài)奶包裝質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。
如今液態(tài)奶多采用PE為主要原料的共擠黑白膜為包裝材料，它以其阻光、成本低、運(yùn)輸方便、環(huán)境衛(wèi)生性好等優(yōu)點(diǎn)在液態(tài)奶包裝市場(chǎng)中占據(jù)了相當(dāng)大的比例。根據(jù)其氧氣透過(guò)率的不同可分為阻隔膜與非阻隔膜兩類。其中，非阻隔膜以三層共擠黑白膜為主，阻隔膜則以添加各種阻隔性材質(zhì)，以求滿足液態(tài)奶不同保質(zhì)期及存儲(chǔ)環(huán)境條件的需求，常見(jiàn)的是增加了EVOH或PVDC阻隔性材料，多為五層或七層黑白共擠膜。這兩類黑白膜在包裝同種液態(tài)奶時(shí)，由于其阻隔性的不同，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(shí)殺菌，若用非阻隔類黑白膜包裝時(shí)，保質(zhì)期為30天左右，而用阻隔類黑白膜包裝時(shí)，保質(zhì)期可達(dá)到90天左右。但何種阻隔性材料適合質(zhì)量需要，生產(chǎn)出的黑白膜或所使用的奶袋是否達(dá)到預(yù)期氧氣透過(guò)量的級(jí)別，這是困擾著黑白膜以及液態(tài)奶生產(chǎn)企業(yè)的難題。因此，需要選用合理的阻隔性設(shè)備進(jìn)行氧氣透過(guò)量測(cè)試。
檢測(cè)方法：
在常見(jiàn)的塑料包裝阻氧性測(cè)試方法分為等壓法和壓差法兩種，其中壓差法氧氣透過(guò)率測(cè)試儀是將被測(cè)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氧氣，通過(guò)測(cè)試低壓腔內(nèi)壓力的變化，得到試樣的氧氣透過(guò)率，此方法測(cè)試量程較寬，既適合高阻隔材料低氧氣透過(guò)率的檢測(cè)，也適用于高氧氣透過(guò)率的非阻隔黑白膜的測(cè)試。
目前，國(guó)內(nèi)壓差法測(cè)試氧氣透過(guò)率試驗(yàn)遵循GB 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過(guò)性試驗(yàn)方法壓差法》此項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發(fā)的VAC-V2壓差法氣體滲透儀結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非阻隔類及阻隔類PE黑白膜奶袋分別進(jìn)行氧氣透過(guò)率試驗(yàn)。
1、試驗(yàn)儀器
VAC-V2壓差法氣體滲透儀（Labthink蘭光），三腔獨(dú)立，可同時(shí)測(cè)試三件相同或不同試樣，控溫范圍為5℃ ~ 95℃，控濕范圍為0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，氣體透過(guò)量測(cè)試范圍為(0.05 ~ 50,000)cm3/m2·24h·0.1MPa。該儀器滿足ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB 00082003多種國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可滿足不同溫濕度環(huán)境下各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復(fù)合膜及各種高阻隔材料、片材等材料的氣體滲透性測(cè)試，可測(cè)試氣體為O2、N2、CO2等無(wú)機(jī)氣體。
圖1 VAC-V2壓差法氣體滲透儀
2. 試樣的制備
挑選氧氣阻隔性不同的兩種鮮奶PE共擠黑白膜，即非阻隔類樣品與阻隔類樣品各一種，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，分別從每種樣品上裁取直徑為97 mm的試樣3個(gè)。
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：純干氧氣
試驗(yàn)方法：壓差法
4. 試驗(yàn)步驟
4.1 試驗(yàn)原理
VAC-V2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。首先對(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，并保證在試樣兩側(cè)形成一個(gè)恒定的壓差（可調(diào)）；這樣氣體會(huì)在壓差梯度的作用下，由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，通過(guò)對(duì)低壓側(cè)內(nèi)壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)處理，從而得出所測(cè)試樣的各項(xiàng)阻隔性參數(shù)。
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(pán)上；在試驗(yàn)腔中的圓盤(pán)上放置濾紙后，將從同一個(gè)樣品上裁取的3個(gè)已狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢的試樣分別裝夾于VAC-V2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。
圖2 試驗(yàn)裝夾過(guò)程
4.3 檢測(cè)過(guò)程
VAC-V2自動(dòng)化試驗(yàn)，測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單：
l 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(duì)濕度為0%RH。
l 打開(kāi)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）。
l 如有需要，試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)。
l 試驗(yàn)結(jié)束、數(shù)據(jù)處理。
l 關(guān)閉氣源和電源。
非阻隔類與阻隔類PE黑白膜樣品在標(biāo)準(zhǔn)條件下的氧氣透過(guò)率分別為1579.841 cm3/m2·24h·0.1MPa、7.3106 cm3/m2·24h·0.1MPa，每個(gè)樣品3個(gè)試樣之間試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)偏差均小于10%，相對(duì)平均偏差均低于5%。所以，同樣是PE共擠黑白膜，外觀并無(wú)差別，但是氧氣透過(guò)率（阻氧性）卻存在極大差別，這與黑白膜中有無(wú)添加阻隔材料有著密切關(guān)系。
總結(jié)：
采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀測(cè)試不同阻隔性PE黑白膜的氧氣透過(guò)率時(shí)，可獲得穩(wěn)定、精確的試驗(yàn)結(jié)果，可真實(shí)反應(yīng)液態(tài)奶包裝材料的阻隔性能。所以，無(wú)法用肉眼進(jìn)行分辨PE黑白膜是高阻隔膜還是非阻隔膜時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用阻隔性檢測(cè)設(shè)備驗(yàn)證其阻氧性，防止出現(xiàn)質(zhì)乳制品質(zhì)量問(wèn)題。液態(tài)奶PE黑白膜僅是塑料包裝薄膜的一個(gè)典型代表，其他如奶粉鋁箔復(fù)合膜、肉制品真空包裝材料等進(jìn)行氧氣透過(guò)率測(cè)試皆可遵循此試驗(yàn)方法。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶提供專業(yè)的檢測(cè)服務(wù)與設(shè)備，多年來(lái)為全球客戶提供了上萬(wàn)次的透氧性檢測(cè)服務(wù)，包括國(guó)內(nèi)外多家公司不同種類的容器產(chǎn)品，為客戶提供可靠的數(shù)據(jù)支持。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。
