摘要：液態(tài)乳無菌磚包裝是現(xiàn)今液態(tài)奶非常流行的包裝形式，可在較長保質(zhì)期內(nèi)有效保護(hù)液態(tài)奶內(nèi)部脂肪與蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，其關(guān)鍵性能在于氧氣透過率是否合適，即阻氧性的高低，氧氣透過率越低，阻氧性越好，所以需要采用有效的氧氣透過率測試設(shè)備對無菌磚包材進(jìn)行有效監(jiān)測，才可保障無菌磚較長的保質(zhì)期要求。本文詳細(xì)介紹了液態(tài)奶無菌磚包裝氧氣透過率的檢測原理及方法，為相關(guān)行業(yè)提供技術(shù)與數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：液態(tài)乳、無菌磚、氧氣透過率、阻氧性、阻隔性、變質(zhì)、保質(zhì)期、氧氣透過率測試系統(tǒng)

測試意義：  

液態(tài)奶是乳制品中常見品種，其脂肪與蛋白質(zhì)含量較高，含有人體所需的多種氨基酸，并且容易被人體消化吸收、物美價廉，是最佳的天然食品。為了保證這種食品方便大眾日常攜帶食用，液態(tài)奶的包裝形式以小巧易開啟為主，同時為了大程度的保證其口感與營養(yǎng)成分，液態(tài)奶所使用的包裝材料也應(yīng)具有良好的阻隔性，特別是對外界空氣中氧氣應(yīng)具有高阻隔性。目前，無菌磚是發(fā)達(dá)國家普遍采用的液態(tài)奶包裝形式，它是以食品專用紙板作為基材，由聚乙烯、紙、鋁箔等復(fù)合而成的紙鋁塑包裝。國內(nèi)常見的無菌磚有利樂磚及康美盒，其所灌裝的液態(tài)奶采用超高溫瞬時滅菌技術(shù)，然后在無菌條件下進(jìn)行液態(tài)奶灌裝及無菌磚封合。

采用無菌磚包裝的液態(tài)奶在不添加防腐劑情況下可滿足常溫保質(zhì)期180天的需求，甚至有些阻隔性較高的無菌磚可達(dá)到8個月，這主要取決于無菌磚所采用的包材對氧氣阻隔性如何。但在液態(tài)奶無菌磚使用過程中，常發(fā)生無菌磚包材阻氧性偏差或達(dá)不到預(yù)期要求，而出現(xiàn)液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)變質(zhì)等質(zhì)量問題。所以，氧氣透過率應(yīng)作為無菌磚液態(tài)奶生產(chǎn)企業(yè)的重點(diǎn)監(jiān)控性能指標(biāo)，氧氣透過率數(shù)值越低，表明材料的阻氧性越好，液態(tài)奶在保質(zhì)期內(nèi)不易氧化變質(zhì)或者可滿足更長的保質(zhì)期需求。本文采用專業(yè)的可測試高阻隔包材的氧氣透過率測試設(shè)備檢測無菌磚包材樣品的氧氣透過率，為相關(guān)行業(yè)提供技術(shù)與數(shù)據(jù)參考。

檢測方法：

軟塑包裝阻氧性測試方法分為等壓法與壓差法，其中等壓法是通過內(nèi)部的庫侖電量傳感器吸收透過樣品的氧氣，每一個氧氣分子可釋放出四個電子，利用氧分子數(shù)量和電子數(shù)量的線性正比關(guān)系計算出氧氣透過率，此過程不受滲透濃度和傳感器環(huán)境變化影響。因庫侖電量傳感器的輸出效率高，檢測限低，可精確測試高阻隔材料的氧氣透過率。等壓法可突破壓差法因兩側(cè)壓差對塑料容器產(chǎn)生的不可避免的影響，擴(kuò)展應(yīng)用于容器測試。

目前，國內(nèi)等壓法測試氧氣透過率試驗(yàn)遵循GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧化透過性試驗(yàn) 庫侖計檢測法》此項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)。我們將采用Labthink蘭光自主研發(fā)的OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)結(jié)合此標(biāo)準(zhǔn)對無菌磚包材樣品進(jìn)行氧氣透過率試驗(yàn)。

1、試驗(yàn)儀器

OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)（Labthink蘭光），具有超高精度，獨(dú)立的三腔結(jié)構(gòu)可同時測試三件相同或不同試樣，控溫范圍為15℃ ~ 55℃，控濕范圍為0%RH、35%RH ~ 90%RH，薄膜氧氣透過率測試范圍為(0.01 ~ 6,500) cm³/m²·24h，并可擴(kuò)展至(0.07 ~ 6,5000) cm³/m²·24h。此系統(tǒng)還可擴(kuò)展測試氧氣透過率范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)容器。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10臺儀器并行連接，30個試樣同時試驗(yàn)的高效系統(tǒng)。

該儀器滿足ISO 15105-2、GB/T 19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003多種國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，可滿足不同溫濕度環(huán)境下各種軟塑薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜材及各種材質(zhì)片材的氧氣阻隔性測試，并可擴(kuò)展測試各種材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧氣透過率測試。

圖1    OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)

2. 試樣的制備

將無菌磚樣品置于23℃的環(huán)境中，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時。取出后，分別從每種樣品上裁取直徑為108 × 108 mm的試樣3個。

3. 試驗(yàn)條件

地點(diǎn)：濟(jì)南蘭光包裝安全檢測中心

試驗(yàn)溫度與濕度：23℃，0%RH

試驗(yàn)方法：等壓法（即庫侖電量傳感器法）

4. 試驗(yàn)步驟

4.1 試驗(yàn)原理

OX2/230采用等壓法測試原理，將預(yù)先處理好的試樣夾緊于測試腔之間，氧氣在薄膜的一側(cè)流動，高純氮?dú)庠诒∧さ牧硪粋?cè)流動。氧氣分子穿過薄膜擴(kuò)散到另一側(cè)中的高純氮?dú)庵校涣鲃拥牡獨(dú)鈹y帶至傳感器。通過分析傳感器接收的氧氣濃度，從而計算出氧氣透過率等參數(shù)。對于包裝容器而言，高純氮?dú)庠谌萜鲀?nèi)流動，空氣或高純氧氣包圍在容器的外側(cè)。

4.2 試樣裝夾

在透氣室外表面的凸邊邊緣涂抹一層真空油脂，避免油脂涂在腔體空穴中間圓盤上。將從同一個樣品上裁取的3個已狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢的試樣分別裝夾于OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)的3個透氣室外表面涂抹的真空油脂上，避免試樣皺折，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸。蓋上透氣室蓋，緊固密封好。

圖2    試樣裝夾過程

4.3 檢測過程

OX2/230為高智能化的檢測設(shè)備，測試過程便捷易操作：

l  添加蒸餾水，打開系統(tǒng)氣源，并按要求調(diào)節(jié)氣源壓力。根據(jù)試驗(yàn)要求，添加適量蒸餾水以達(dá)到要求的O₂、N₂濕度。

l  打開電源、運(yùn)行軟件。

l  設(shè)置試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)參數(shù)、啟動試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)包括設(shè)備控制參數(shù)（試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⒃囼?yàn)循環(huán)次數(shù)、試驗(yàn)時間、REZERO循環(huán)次數(shù)等）和試樣參數(shù)（類型、面積、厚度等）。

l  試驗(yàn)結(jié)束、數(shù)據(jù)處理。

l  關(guān)閉氣源和電源。

三個無菌磚包材試樣的氧氣透過率分別為0.2004 cm³/m²·24h、0.1908 cm³/m²·24h、0.2127，每個樣品3個試樣之間試驗(yàn)結(jié)果的相對平均偏差均低于10%。所以，所檢測的液態(tài)奶無菌磚包裝材料的氧氣透過率可以滿足液態(tài)奶在6個月保質(zhì)期內(nèi)的阻隔性需求。

總結(jié)：

　　OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)在監(jiān)測液態(tài)奶無菌磚阻氧性能時，可獲得重復(fù)性與再現(xiàn)性較高的氧氣透過率結(jié)果，可準(zhǔn)確反映無菌磚包材的阻隔性能。本試驗(yàn)采用的檢測設(shè)備及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)同樣適用于其他用途的軟塑復(fù)合膜材料的氧氣透過率測試，例如奶粉鋁塑復(fù)合膜、肉制品包裝等。