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技术/知识

全脂奶粉包装材料的选择及其检测方案

发布日期:2015-6-3    浏览:585 次    文字:【】【】【
 

全脂奶粉脂肪含量高,容易因氧化和水解而酸败变质。要确保全脂奶粉的货架期质量,需对包装材料进行合理设计,并结合相应适宜的包装性能检测,以充分发挥包装对内容物的保护作用,提高奶粉的安全性。本文对全脂奶粉包装材料的选择及其检测方案进行介绍。

全脂奶粉由纯乳生产,保持了纯乳中的原有营养成分,是当前奶粉的主力类型,但是全脂奶粉的脂肪含量较高,容易受环境影响氧化、水解而变质结块。包装作为奶粉的承载者,对奶粉品质的保证起着至关重要的作用。

一、全脂奶粉品质影响因素

全脂奶粉是鲜奶经由消毒、脱水、干燥后制成的方便饮用品。全脂奶粉保留了原乳品中的几乎全部营养成分,深受人们喜爱。然而,全脂奶粉脂肪含量高,达到30%左右,在贮藏过程中易受到氧气、温度、光照、水分、金属离子等影响发生自动氧化、光敏氧化和水解,生成氢过氧化物。氢过氧化物不稳定,在形成的同时即开始分解,裂解形成醛、酮、醇、酸等化合物,这些挥发性物质具有特殊的哈败气味,是造成奶粉风味异常的主要原因。

氧气是全脂奶粉变质的关键影响因素,是脂肪氧化的必须条件,因此,要控制全脂奶粉的变质速度必须要控制奶粉所处环境中的氧气含量;水分活度除了对全脂奶粉的化学反应、微生物繁殖有影响外,还影响着奶粉的质地,如水分过高,奶粉极易结块。全脂奶粉的水分活度应保持在合理的范围内;温度、光照、金属离子等对全脂奶粉的变质具有促进作用,在奶粉存储过程中应得到合理的控制。在全脂奶粉加工工艺及贮藏环境稳定的情况下,良好的包装能够有效隔离氧气、水分、光照对奶粉的影响,换句话说,包装材料设计在很大程度上决定着全脂奶粉的保质情况。

二、全脂奶粉包装材料选择

为了保护奶粉不变质,包装材料必须具有隔离食品与氧气、光照、水汽的作用,这也是包装材料设计除成本考虑外的主要出发点。

1.铝箔复合材料

铝箔具有良好的防潮、防锈、阻气、遮光及耐腐蚀性,其挺度、机械强度适中,延展性好,便于加工,可以与纸张、塑料复合制成高阻隔、耐高温铝塑复合材料,适用于高温杀菌包装、真空包装等。采用铝箔复合材料可有效提高产品的保质期,抵抗油脂向包装的渗透浸染。

铝塑包装也有自身的局限性,比如铝箔不耐折,在真空包装抽真空或者产品流通过程中铝箔容易出现针孔、穿孔、断裂等问题。LABTHINK兰光实验室对铝塑包装材料进行揉搓试验发现铝塑包装经揉搓后阻隔性能大幅下降,甚至出现了贯穿性的穿孔。但是,如果复合层中添加PAEVOH等高阻隔层,则不仅可以起到保护铝箔的作用,而且可以使出现铝箔穿孔的材料的阻隔性保持在较高的水平。因此,当奶粉需要长距离运输或者储运过程中包材易挤压揉搓时,如选择此类包装,则与铝箔所复合的材料的性能至关重要,常用的复合材料设计有PET/AL/CPPPET/AL/PA/CPPPET/NY/AL/NY/CPP等。

一般情况下,铝塑复合膜的氧气透过量小于12.5px3/.24h.0.1MPa,水蒸气透过量小于0.5g/.24h,是全脂奶粉常用的包装材料。相对而言,复合层数越多,阻隔性能和物理性能越好,然而其成本也越高,过度提高包装性能是浪费的也是不必要的。在包装材料设计时,应结合奶粉加工工艺及货架期需求合理选择包装。

2.塑塑复合膜

塑料包装质量轻、厚度薄、包装工艺简单、设计种类丰富,具有良好的防潮、防蚀性能,已在食品、药品等行业得到了广泛的应用。全脂奶粉可以采用复合塑料软包装,但是材料必须具有良好阻隔性能。包装材料设计可选择具有高阻隔性能的PVDCPAEVOH等材料作为阻隔层,具有良好热封性能的PPPE等材料作为包装内层。可选择包材结构例如PA/CPPPA/LDPE等。一般情况下,PA/CPPPA/LDPE材料的氧气透过量在40~1500px3/.24h.0.1MPa之间,PA/CPP的水蒸气透过率在3g/.24h左右,PA/LDPE材料的水蒸气透过率在4g/.24h左右,能满足一般全脂奶粉产品的货架期需求。

通过增加材料厚度、增加复合层数、对材料进行镀铝处理、涂覆PVDC等方式可进一步提高材料的阻隔性能,此类包装材料有如VMPET/CPPBOPP/VMPET/PEBOPP/PE/VMPET/PEKPA/CPP等。其中,镀铝复合材料由于镀铝层的存在,其阻隔性与遮光性上要明显高于其他材料,可有效提高产品货架期,且在耐揉搓方面,镀铝复合膜较铝塑复合膜更具优势,不易出现穿孔、针眼等问题。一般情况下,镀铝复合膜的氧气透过量在25px3/.24h.0.1MPa左右,水蒸气透过率在0.5-2g/.24h之间。

另,由于塑塑复合膜基材多为无色透明膜,为了减缓全脂奶粉的光敏氧化,如不选择铝塑复合膜或者镀铝复合膜,则应尽量将包装设计为满色,以起到遮光的作用,而材料选择则应可选择对短波有较好阻挡性的材料,例如PET/PEOPP/PP/PE在短波范围内的透光率要小很多,在延缓食品光敏氧化方面有较好的效果。

3.包装形式

根据食品的不同形态与需求,除常规包装外,全脂奶粉多采用MAP包装、脱氧包装等包装形式,以尽可能减少包装内的氧气含量,降低食品与氧气接触的可能性。

MAP包装是指采用一种或多种惰性气体对包装内的空气进行置换,降低包装内的氧气含量,以达到抑制微生物生长、减缓产品氧化,从而延长产品保质期,并保证货架期内产品的品质的目的。惰性气体一般采用氮气或者二氧化碳。MAP包装是目前全脂奶粉常用的包装形式。

脱氧包装是指在包装内加入能与氧气反应的脱氧剂,以除去包装容器内的游离氧,降低包装内的氧浓度,多用于奶粉、坚果、糕点、茶叶等产品的保鲜。脱氧包装可以使包装内环境在一定时间内保持较低的氧浓度,且能去除外界环境渗入包装内以及充填在奶粉空隙中的氧气,目前在奶粉行业已得到较为广泛的应用。

三、包装性能检测

在采购或正式投入使用前,对包材性能是否能够符合材料预期设计进行验证,不仅能避免批量废品的产生,而且能通过试验有的放矢地对材料质量进行控制和改进。包装材料对外界环境中氧气与水分的阻挡能力可用其氧气透过量和水蒸气透过量来衡量。对这两项物理指标的测试可采用Labthink兰光OX2/230氧气透过率测试系统和W3/330水蒸气透过率测试系统,这两款设备分别采用等压法和电解法的测试原理,遵循GBASTMYBB等多项检测标准,测试精度高,操作自动化程度高,能有效测量全脂奶粉包装材料榄阻隔性能。

除阻隔性能测试外,包材物理性能主要检测项目还包括厚度、拉伸性能、剥离强度、耐穿刺性等,针对MAP包装和脱氧包装,则需要检测包材的氮气透过率和二氧化碳透过率。另外,经过包装工序后,成品包装能否有效发挥包材预期保护作用则需要通过对成品进行检测来实现。一般情况下,可通过保质期加速试验来进行评测,但是该方法属于货架期综合评测,耗时较长,且如发现食品达不到预想的保质期后,仍需要从产品原料、生产工艺、包装性能等多方面进行原因排查。此时,如直接对成品包装相关性能进行检测,则可锁定或缩小影响因素排查范围。成品包装检测性能主要有热封性能、密封性、泄露与密封强度、成品包装氧气透过率、成品包装水蒸气透过率、顶空气体分析等。
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