液態(tài)奶乳制品作為大眾日常所需的營養(yǎng)食品，其質(zhì)量優(yōu)劣極受關(guān)注，然而一些乳制品質(zhì)量安全問題卻常潛伏在消費者周圍，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)滋長霉菌等質(zhì)量問題，這些現(xiàn)象都是因為液態(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，不但影響液態(tài)奶生產(chǎn)廠家的信譽及產(chǎn)品形象，同時還危害著食用者的身心健康。而導致這些質(zhì)量問題的出現(xiàn)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(guān)重要，氧氣透過量越低，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)期也可相應延長。氧氣透過率是考查液態(tài)奶包裝質(zhì)量的一個重要指標。
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、運輸方便、環(huán)境衛(wèi)生性好等優(yōu)點在液態(tài)奶包裝市場中占據(jù)了相當大的比例。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。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)期及存儲環(huán)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(tài)奶時，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到預期氧氣透過量的級別，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(nèi)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(nèi)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(fā)的VAC-V2壓差法氣體滲透儀結(jié)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(huán)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(huán)境中，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)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(tǒng)抽真空；當達到規(guī)定的真空度后，關(guān)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(cè)形成一個恒定的壓差（可調(diào)）；這樣氣體會在壓差梯度的作用下，由高壓側(cè)向低壓側(cè)滲透，通過對低壓側(cè)內(nèi)壓強的監(jiān)測處理，從而得出所測試樣的各項阻隔性參數(shù)。
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(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(jié)構(gòu)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(shè)置為標準條件，即試驗溫度為23℃，相對濕度為0%RH。
l 打開設(shè)備軟件，設(shè)置試驗參數(shù)，啟動試驗。試驗參數(shù)包括控制參數(shù)（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(shù)（編號、類型、面積、厚度等）。
l 如有需要，試驗過程中進行濕度調(diào)節(jié)。
l 試驗結(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(jié)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(guān)系。
總結(jié)：
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(wěn)定、精確的試驗結(jié)果，可真實反應液態(tài)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(shè)備驗證其阻氧性，防止出現(xiàn)質(zhì)乳制品質(zhì)量問題。液態(tài)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(yè)的檢測服務與設(shè)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(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)單位增進技術(shù)交流與合作。
