奶片,作為牛奶的深加工品,是由奶粉、植物奶精、乳清蛋白粉、蔗糖等壓制而成,是一種營(yíng)養豐富的即食零食。目前,90%的奶片包裝皆采用了一種平板式泡罩包裝,在儲運方面發(fā)揮了重要作用。
平板式泡罩包裝,亦稱(chēng)PTP包裝(Press through Packaging),是將內容物填充入通過(guò)真空吸泡(吹泡)或模壓成型的泡罩中,將鋁箔等蓋口材料在一定壓力、一定溫度和時(shí)間下與成泡基材熱合密封而成。蓋口材料的主體是99%的電解鋁經(jīng)壓延制成的鋁箔,是包裝中使用量zui大的金屬材料,無(wú)毒無(wú)味,具有優(yōu)良的防潮阻氣保味性和遮光性,能有效的保護內容物的品質(zhì)。鋁箔單面印刷后表面涂覆一層保護劑,另一非印刷面涂覆一層粘合劑,便于與泡罩材料熱合。保護層的主要作用是防止鋁箔表面氧化變質(zhì),保護油墨層不脫落,防止鋁箔在機械收卷時(shí)油墨與內側粘合劑接觸而污染內容物。粘合劑的主要作用是滿(mǎn)足泡罩包裝的密封性能,要求均勻涂布在鋁箔上。泡罩材料以PVC或PVDC硬片居多,雖然PVC在水蒸氣、氣體和光的阻隔性上較PVDC有明顯的差距,但勝在價(jià)格優(yōu)勢,對于對水氧光并非特別敏感的內容物來(lái)說(shuō),“PVC+鋁箔”的包裝阻隔效果就已足夠。
奶片富含蛋白質(zhì)和脂肪,若儲藏不當,容易發(fā)生氧化和潮解,導致其營(yíng)養價(jià)值降低,甚至產(chǎn)生異味和結塊,影響食用。為了保證奶片可以具有較長(cháng)的保質(zhì)期,避免上述問(wèn)題,需要采用高阻隔的包裝材料和優(yōu)良的密封工藝進(jìn)行保護。
蓋口材料的性能控制
鋁箔,是蓋口材料的主要構成,也是阻隔性?xún)?yōu)異的包裝材料,針孔是其穿透性的致命缺陷。在奶片的包裝、運輸及倉儲過(guò)程中,難免發(fā)生揉搓、擠壓等等行為,從而使鋁箔材料的針孔孔徑或范圍增大,嚴重的會(huì )出現明顯的折痕,這些地方都會(huì )造成氣體和水蒸氣的加速滲透,影響鋁箔材料阻隔性能的穩定性。
一般來(lái)說(shuō),可以采用兩種方法準確評定蓋口材料的針孔情況和阻隔性變化。一是利用揉搓試驗儀對蓋口材料施加流通過(guò)程中可能遇到的揉搓行為,通過(guò)松節油能快速檢驗揉搓后蓋口材料的針孔數量。二是對揉搓前后的蓋口材料的阻隔性進(jìn)行分別測試,數據的變化能直觀(guān)的反映材料阻隔性的改變。上述科學(xué)的量化試驗,有利于蓋口材料的抗揉搓性能和包裝適應性的客觀(guān)評定,同時(shí)對于蓋口材料的選擇提供了具有說(shuō)服力的數據參考。
成型泡罩的性能控制
泡罩包裝由蓋口材料和成型泡罩組成,受到生產(chǎn)過(guò)程、工藝、設備以及諸多不確定因素的影響,泡罩包裝整體的阻隔性并不能簡(jiǎn)單視為兩種材料阻隔性的疊加,而是需要通過(guò)實(shí)驗進(jìn)行驗證。以水蒸氣阻隔性為例,筆者選取了兩種常見(jiàn)泡罩基材及成品泡罩進(jìn)行測試,分別編號為1#PVC,2#PVC/PVDC,均無(wú)明顯缺陷。
測試方法:測試泡罩基材時(shí),參照《GB 1037塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗方法》(杯式法)進(jìn)行試驗。測試成品泡罩時(shí),參照《GBT 31355-2014包裝件和容器水蒸氣透過(guò)性測試方法 紅外傳感器法》進(jìn)行試驗。
測試儀器:W3/060水蒸氣透過(guò)率測試系統(杯式法原理)、W3/230水蒸氣透過(guò)率測試系統(紅外傳感器法原理)。
測試結果如表1所示:
表1. 水蒸氣透過(guò)率測試結果
水蒸氣透過(guò)率 WVTR | ||||
測試對象 | 泡罩基材 g/m2·24h | 成型泡罩 g/pkg·day | ||
溫度 | 23℃ | 38℃ | 23℃ | 38℃ |
1# | 2.401 | 6.519 | 0.0015 | 0.0039 |
2# | 0.795 | 3.024 | 0.0006 | 0.0010 |
注:測試時(shí)取的泡罩基材為直徑7.4cm的圓片。 |
通過(guò)測試數據可以發(fā)現,隨著(zhù)溫度的升高,泡罩基材和成型泡罩的水蒸氣透過(guò)率逐漸增大。從分子熱運動(dòng)來(lái)看,溫度升高會(huì )促使水分子運動(dòng)加劇,水蒸氣的擴散速率加快。同時(shí),泡罩基材分子的分子鏈構象變化加快,聚合物的內聚度降低,平行分子鏈間的通道變寬,更加利于水分子的擴散。兩方面變化都導致了高溫環(huán)境下泡罩基材和成型泡罩的阻濕性有所下降。
假設奶片泡罩包裝成型泡罩的表面積為5cm2,那么根據上表中成型泡罩的透濕率進(jìn)行估算,在23℃條件下,1#成型泡罩材質(zhì)的透濕率為3 g/m2•24h,2#成型泡罩材質(zhì)的透濕率為1.2 g/m2•24h。估算結果與泡罩基材的測試數據存有較為明顯的差異,側面反映了泡罩基材在加工及成型工序過(guò)程中的阻隔性變化情況,以往將成型泡罩透濕性簡(jiǎn)單認定為基材透濕性的方法是片面且不準確的。
蓋口材料與泡罩材料的熱合質(zhì)量控制
根據上文所述,泡罩材料是通過(guò)熱合的方式與蓋口材料涂有粘合劑的一面密封,其良好的熱合質(zhì)量是保證各泡罩密封性和獨立性的重要因素,否則當其中某泡眼中的奶片被取走,其余水泡眼則易出現漏氣、破漏,導致干吃奶片受潮、變質(zhì),甚至出現損片的現象。究其原因,一方面是由于熱封參數和工藝的設置出現偏差,另一方面,若蓋口材料中鋁箔厚度的均勻性較差,則直接影響粘合劑涂布量的均勻性,從而也成為導致封合質(zhì)量變差的一個(gè)因素。因此,制定合理的熱合參數,加強熱合質(zhì)量控制能在zui大程度上避免上述現象的發(fā)生。
常用的實(shí)驗室質(zhì)量控制方法為:利用HST-H6熱封試驗儀將鋁箔與PVC硬片在熱封溫度為155±5℃、熱封壓力為0.5MPa、熱封時(shí)間為1s進(jìn)行熱封。利用取樣器,從熱封后的試樣中間部位取3條寬度為15mm的試樣條,用于熱合強度的測試。將試樣條的兩端分別夾持在XLW(M)智能電子拉力試驗機的兩個(gè)夾頭上,試樣的松緊適度,且試樣的軸線(xiàn)方向與兩夾具的中心線(xiàn)重合。設置試驗速度為200mm/min,點(diǎn)擊開(kāi)始試驗按鈕,試驗開(kāi)始。測試完畢后儀器自動(dòng)計算、記錄試驗結果。
總結
日常生產(chǎn)中,奶片泡罩正在倉儲運輸過(guò)程中難以*保證良好的包裝質(zhì)量,主要表現在蓋口材料和成型泡罩對氧氣和水蒸氣阻隔性降低,及二者的密封效果差等方面。通過(guò)相關(guān)測試和分析,可以發(fā)現不是所有泡罩基材在成型后都能很好的保持原有阻隔性能,而且泡罩基材及成型泡罩的水蒸氣透過(guò)量會(huì )隨溫度的提高而上升。同時(shí),蓋口鋁箔的針孔數過(guò)多和兩者的熱封質(zhì)量不達標,同樣也會(huì )增加成型泡罩的透濕量和透氣量。建議奶片生產(chǎn)企業(yè)加強對泡罩包裝上述性能的控制和檢測,以確保奶片的貨架期質(zhì)量。
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