全脂奶粉包裝--材料選擇及檢測方案
全脂奶粉脂肪含量高,容易因氧化和水解而酸敗變質(zhì)。要確保全脂奶粉的貨架期質(zhì)量,需對包裝材料進(jìn)行合理設計,并結合相應適宜的包裝性能檢測,以充分發(fā)揮包裝對內容物的保護作用,提高奶粉的安全性。本文對全脂奶粉包裝材料的選擇及其檢測方案進(jìn)行介紹。
全脂奶粉由純乳生產(chǎn),保持了純乳中的原有營(yíng)養成分,是當前奶粉的主力類(lèi)型,但是全脂奶粉的脂肪含量較高,容易受環(huán)境影響氧化、水解而變質(zhì)結塊。包裝作為奶粉的承載者,對奶粉品質(zhì)的保證起著(zhù)至關(guān)重要的作用。
一、全脂奶粉品質(zhì)影響因素
全脂奶粉是鮮奶經(jīng)由消毒、脫水、干燥后制成的方便飲用品。全脂奶粉保留了原乳品中的幾乎全部營(yíng)養成分,深受人們喜愛(ài)。然而,全脂奶粉脂肪含量高,達到30%左右,在貯藏過(guò)程中易受到氧氣、溫度、光照、水分、金屬離子等影響發(fā)生自動(dòng)氧化、光敏氧化和水解,生成氫過(guò)氧化物。氫過(guò)氧化物不穩定,在形成的同時(shí)即開(kāi)始分解,裂解形成醛、酮、醇、酸等化合物,這些揮發(fā)性物質(zhì)具有特殊的哈敗氣味,是造成奶粉風(fēng)味異常的主要原因。
氧氣是全脂奶粉變質(zhì)的關(guān)鍵影響因素,是脂肪氧化的必須條件,因此,要控制全脂奶粉的變質(zhì)速度必須要控制奶粉所處環(huán)境中的氧氣含量;水分活度除了對全脂奶粉的化學(xué)反應、微生物繁殖有影響外,還影響著(zhù)奶粉的質(zhì)地,如水分過(guò)高,奶粉極易結塊。全脂奶粉的水分活度應保持在合理的范圍內;溫度、光照、金屬離子等對全脂奶粉的變質(zhì)具有促進(jìn)作用,在奶粉存儲過(guò)程中應得到合理的控制。在全脂奶粉加工工藝及貯藏環(huán)境穩定的情況下,良好的包裝能夠有效隔離氧氣、水分、光照對奶粉的影響,換句話(huà)說(shuō),包裝材料設計在很大程度上決定著(zhù)全脂奶粉的保質(zhì)情況。
二、全脂奶粉包裝材料選擇
為了保護奶粉不變質(zhì),包裝材料必須具有隔離食品與氧氣、光照、水汽的作用,這也是包裝材料設計除成本考慮外的主要出發(fā)點(diǎn)。
1.鋁箔復合材料
鋁箔具有良好的防潮、防銹、阻氣、遮光及耐腐蝕性,其挺度、機械強度適中,延展性好,便于加工,可以與紙張、塑料復合制成高阻隔、耐高溫鋁塑復合材料,適用于高溫殺菌包裝、真空包裝等。采用鋁箔復合材料可有效提高產(chǎn)品的保質(zhì)期,抵抗油脂向包裝的滲透浸染。
鋁塑包裝也有自身的局限性,比如鋁箔不耐折,在真空包裝抽真空或者產(chǎn)品流通過(guò)程中鋁箔容易出現針孔、穿孔、斷裂等問(wèn)題。LABTHINK蘭光實(shí)驗室對鋁塑包裝材料進(jìn)行揉搓試驗發(fā)現鋁塑包裝經(jīng)揉搓后阻隔性能大幅下降,甚至出現了貫穿性的穿孔。但是,如果復合層中添加PA、EVOH等高阻隔層,則不僅可以起到保護鋁箔的作用,而且可以使出現鋁箔穿孔的材料的阻隔性保持在較高的水平。因此,當奶粉需要長(cháng)距離運輸或者儲運過(guò)程中包材易擠壓揉搓時(shí),如選擇此類(lèi)包裝,則與鋁箔所復合的材料的性能至關(guān)重要,常用的復合材料設計有PET/AL/CPP、PET/AL/PA/CPP、PET/NY/AL/NY/CPP等。
一般情況下,鋁塑復合膜的氧氣透過(guò)量小于12.5px3/.24h.0.1MPa,水蒸氣透過(guò)量小于0.5g/.24h,是全脂奶粉常用的包裝材料。相對而言,復合層數越多,阻隔性能和物理性能越好,然而其成本也越高,過(guò)度提高包裝性能是浪費的也是不必要的。在包裝材料設計時(shí),應結合奶粉加工工藝及貨架期需求合理選擇包裝。
2.塑塑復合膜
塑料包裝質(zhì)量輕、厚度薄、包裝工藝簡(jiǎn)單、設計種類(lèi)豐富,具有良好的防潮、防蝕性能,已在食品、藥品等行業(yè)得到了廣泛的應用。全脂奶粉可以采用復合塑料軟包裝,但是材料必須具有良好阻隔性能。包裝材料設計可選擇具有高阻隔性能的PVDC、PA、EVOH等材料作為阻隔層,具有良好熱封性能的PP、PE等材料作為包裝內層??蛇x擇包材結構例如PA/CPP、PA/LDPE等。一般情況下,PA/CPP、PA/LDPE材料的氧氣透過(guò)量在40~1500px3/.24h.0.1MPa之間,PA/CPP的水蒸氣透過(guò)率在3g/.24h左右,PA/LDPE材料的水蒸氣透過(guò)率在4g/.24h左右,能滿(mǎn)足一般全脂奶粉產(chǎn)品的貨架期需求。
通過(guò)增加材料厚度、增加復合層數、對材料進(jìn)行鍍鋁處理、涂覆PVDC等方式可進(jìn)一步提高材料的阻隔性能,此類(lèi)包裝材料有如VMPET/CPP、BOPP/VMPET/PE、BOPP/PE/VMPET/PE、KPA/CPP等。其中,鍍鋁復合材料由于鍍鋁層的存在,其阻隔性與遮光性上要明顯高于其他材料,可有效提高產(chǎn)品貨架期,且在耐揉搓方面,鍍鋁復合膜較鋁塑復合膜更具優(yōu)勢,不易出現穿孔、針眼等問(wèn)題。一般情況下,鍍鋁復合膜的氧氣透過(guò)量在25px3/.24h.0.1MPa左右,水蒸氣透過(guò)率在0.5~2g/.24h之間。
另,由于塑塑復合膜基材多為無(wú)色透明膜,為了減緩全脂奶粉的光敏氧化,如不選擇鋁塑復合膜或者鍍鋁復合膜,則應盡量將包裝設計為滿(mǎn)色,以起到遮光的作用,而材料選擇則應可選擇對短波有較好阻擋性的材料,例如PET/PE較OPP/PP/PE在短波范圍內的透光率要小很多,在延緩食品光敏氧化方面有較好的效果。
3.包裝形式
根據食品的不同形態(tài)與需求,除常規包裝外,全脂奶粉多采用MAP包裝、脫氧包裝等包裝形式,以盡可能減少包裝內的氧氣含量,降低食品與氧氣接觸的可能性。
MAP包裝是指采用一種或多種惰性氣體對包裝內的空氣進(jìn)行置換,降低包裝內的氧氣含量,以達到抑制微生物生長(cháng)、減緩產(chǎn)品氧化,從而延長(cháng)產(chǎn)品保質(zhì)期,并保證貨架期內產(chǎn)品的品質(zhì)的目的。惰性氣體一般采用氮氣或者二氧化碳。MAP包裝是目前全脂奶粉常用的包裝形式。
脫氧包裝是指在包裝內加入能與氧氣反應的脫氧劑,以除去包裝容器內的游離氧,降低包裝內的氧濃度,多用于奶粉、堅果、糕點(diǎn)、茶葉等產(chǎn)品的保鮮。脫氧包裝可以使包裝內環(huán)境在一定時(shí)間內保持較低的氧濃度,且能去除外界環(huán)境滲入包裝內以及充填在奶粉空隙中的氧氣,目前在奶粉行業(yè)已得到較為廣泛的應用。
三、包裝性能檢測
在采購或正式投入使用前,對包材性能是否能夠符合材料預期設計進(jìn)行驗證,不僅能避免批量廢品的產(chǎn)生,而且能通過(guò)試驗有的放矢地對材料質(zhì)量進(jìn)行控制和改進(jìn)。包裝材料對外界環(huán)境中氧氣與水分的阻擋能力可用其氧氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)量來(lái)衡量。對這兩項物理指標的測試可采用Labthink蘭光OX2/230氧氣透過(guò)率測試系統和W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統,這兩款設備分別采用等壓法和電解法的測試原理,遵循GB、ASTM、YBB等多項檢測標準,測試精度高,操作自動(dòng)化程度高,能有效測量全脂奶粉包裝材料欖阻隔性能。
除阻隔性能測試外,包材物理性能主要檢測項目還包括厚度、拉伸性能、剝離強度、耐穿刺性等,針對MAP包裝和脫氧包裝,則需要檢測包材的氮氣透過(guò)率和二氧化碳透過(guò)率。另外,經(jīng)過(guò)包裝工序后,成品包裝能否有效發(fā)揮包材預期保護作用則需要通過(guò)對成品進(jìn)行檢測來(lái)實(shí)現。一般情況下,可通過(guò)保質(zhì)期加速試驗來(lái)進(jìn)行評測,但是該方法屬于貨架期綜合評測,耗時(shí)較長(cháng),且如發(fā)現食品達不到預想的保質(zhì)期后,仍需要從產(chǎn)品原料、生產(chǎn)工藝、包裝性能等多方面進(jìn)行原因排查。此時(shí),如直接對成品包裝相關(guān)性能進(jìn)行檢測,則可鎖定或縮小影響因素排查范圍。成品包裝檢測性能主要有熱封性能、密封性、泄露與密封強度、成品包裝氧氣透過(guò)率、成品包裝水蒸氣透過(guò)率、頂空氣體分析等。
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