液態奶PE黑白膜透氧性測試的必要性

液態奶乳制品作為大眾日常所需的營養食品，其質量優劣極受關注，然而一些乳制品質量安全問題卻常潛伏在消費者周圍，如液態奶在保質期內常出現苦味、絮狀沉淀、奶袋內滋長霉菌等質量問題，這些現象都是因為液態奶脂肪與蛋白質含量較高，容易氧化變質，在保質期內發生變質引起的。出現上述質量隱患時，不但影響液態奶生產廠家的信譽及產品形象，同時還危害著食用者的身心健康。而導致這些質量問題的出現大多是由包裝材料的阻氧性差（即氧氣透過率高）引起的。因此，包裝材料的阻隔性能至關重要，氧氣透過量越低，阻氧性越好，液態奶在保質期內越不易變質，保質期也可相應延長。氧氣透過率是考查液態奶包裝質量的一個重要指標。

如今液態奶多采用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、運輸方便、環境衛生性好等優點在液態奶包裝市場中占據了相當大的比例。根據其氧氣透過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，以求滿足液態奶不同保質期及存儲環境條件的需求，常見的是增加了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奶時，由于其阻隔性的不同，在液態奶的保質期方面存在很大差別，如液態奶均采用高溫瞬時殺菌，若用非阻隔類黑白膜包裝時，保質期為30天左右，而用阻隔類黑白膜包裝時，保質期可達到90天左右。但何種阻隔性材料適合質量需要，生產出的黑白膜或所使用的奶袋是否達到預期氧氣透過量的級別，這是困擾著黑白膜以及液態奶生產企業的難題。因此，需要選用合理的阻隔性設備進行氧氣透過量測試。

檢測方法：

在常見的塑料包裝阻氧性測試方法分為等壓法和壓差法兩種，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，通過測試低壓腔內壓力的變化，得到試樣的氧氣透過率，此方法測試量程較寬，既適合高阻隔材料低氧氣透過率的檢測，也適用于高氧氣透過率的非阻隔黑白膜的測試。

目前，國內壓差法測試氧氣透過率試驗遵循GB 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法壓差法》此項國家標準。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發的VAC-V2壓差法氣體滲透儀結合上述標準對非阻隔類及阻隔類PE黑白膜奶袋分別進行氧氣透過率試驗。

1、試驗儀器

VAC-V2壓差法氣體滲透儀（Labthink蘭光），三腔獨立，可同時測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，氣體透過量測試范圍為(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多種國家和國際標準，可滿足不同溫濕度環境下各種塑料薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁塑復合膜及各種高阻隔材料、片材等材料的氣體滲透性測試，可測試氣體為O₂、N₂、CO₂等無機氣體。

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℃的環境中，放在干燥器內調節狀態48小時。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。

3. 試驗條件

地點：濟南蘭光包裝安全檢測中心

試驗溫度與濕度：23℃，0%RH

試驗氣體：純干氧氣

試驗方法：壓差法

4. 試驗步驟

4.1 試驗原理

VAC-V2采用壓差法測試原理，將預先處理好的試樣放置在上下測試腔之間，夾緊。首先對低壓腔（下腔）進行真空處理，然后對整個系統抽真空；當達到規定的真空度后，關閉測試下腔，向高壓腔（上腔）充入一定壓力的試驗氣體，并保證在試樣兩側形成一個恒定的壓差（可調）；這樣氣體會在壓差梯度的作用下，由高壓側向低壓側滲透，通過對低壓側內壓強的監測處理，從而得出所測試樣的各項阻隔性參數。

4.2 試樣裝夾

在試驗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；在試驗腔中的圓盤上放置濾紙后，將從同一個樣品上裁取的3個已狀態調節完畢的試樣分別裝夾于VAC-V2壓差法氣體滲透儀的3個試驗腔上，試樣應保持平整，不得有皺褶，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸，再用試驗腔夾緊結構夾緊試樣。

圖2    試驗裝夾過程

4.3 檢測過程

VAC-V2自動化試驗，測試過程簡單：

l  將試驗條件設置為標準條件，即試驗溫度為23℃，相對濕度為0%RH。

l  打開設備軟件，設置試驗參數，啟動試驗。試驗參數包括控制參數（試驗模式、上腔吹洗時間、上腔壓力、試驗時間、脫氣時間等）和試樣參數（編號、類型、面積、厚度等）。

l  如有需要，試驗過程中進行濕度調節。

l  試驗結束、數據處理。

l  關閉氣源和電源。

非阻隔類與阻隔類PE黑白膜樣品在標準條件下的氧氣透過率分別為1579.841 cm³/m²·24h·0.1MPa、7.3106 cm³/m²·24h·0.1MPa，每個樣品3個試樣之間試驗結果的相對偏差均小于10%，相對平均偏差均低于5%。所以，同樣是PE共擠黑白膜，外觀并無差別，但是氧氣透過率（阻氧性）卻存在極大差別，這與黑白膜中有無添加阻隔材料有著密切關系。

總結：

采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀測試不同阻隔性PE黑白膜的氧氣透過率時，可獲得穩定、精確的試驗結果，可真實反應液態奶包裝材料的阻隔性能。所以，無法用肉眼進行分辨PE黑白膜是高阻隔膜還是非阻隔膜時，應及時采用阻隔性檢測設備驗證其阻氧性，防止出現質乳制品質量問題。液態奶PE黑白膜僅是塑料包裝薄膜的一個典型代表，其他如奶粉鋁箔復合膜、肉制品真空包裝材料等進行氧氣透過率測試皆可遵循此試驗方法。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶提供專業的檢測服務與設備，多年來為全球客戶提供了上萬次的透氧性檢測服務，包括國內外多家公司不同種類的容器產品，為客戶提供可靠的數據支持。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。