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鍍鋁復合膜包裝與方便面面餅相容性的研究及分析

摘要：針 對國內使用鍍鋁復合膜作為包裝的品牌方便面成品包裝出現的質(zhì)量問(wèn)題，利用多款檢測設備及分析技術(shù)，對不同品牌方便面的鍍鋁復合膜的阻隔性、密封性、物理機 械性能以及溶劑殘留等關(guān)鍵指標進(jìn)行了檢測，結合方便面面餅的特性、包裝工藝以及鍍鋁復合膜的生產(chǎn)工藝，根據測試數據分析了鍍鋁復合膜與面餅之間的相容性、 質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生原因及解決辦法，由此為方便面生產(chǎn)企業(yè)在包材選擇及質(zhì)量管控工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鍍鋁復合膜 ,方便面面餅 ,包裝性能檢測 ,相容性分析

劉東芳 1 ，陳欣 2 ，于佳佳 2 

(1. 國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心，濟南 250102；2. 濟南蘭光機電技術(shù)有限公司，濟南 250031)

現今市面上銷(xiāo)售的多款品牌方便面產(chǎn)品多為油炸型，僅有少數品牌的方便面為非油炸型[1]，而油炸型方便面多使用棕櫚油，所以其對包裝的阻隔性、整體密封性要求較高，較差阻氧性的包裝易導致面餅內油脂酸敗。國內方便面產(chǎn)品使用的包裝多為BOPP/VMCPP，BOPP/CPP，PA/CPP復合膜結構，其中BOPP/VMCPP復合膜是阻隔性較高的包裝膜，但是各層厚度及復合膜質(zhì)量的不一致，導致了該鍍鋁復合膜在阻隔性能、溶劑殘留等關(guān)鍵性指標質(zhì)量上差距較大[2-3]。針對上述方便面面餅復合膜包裝的現狀，對國內三款品牌方便面所使用的BOPP/VMCPP鍍鋁復合膜包裝進(jìn)行了檢測，重點(diǎn)從阻隔性能、物理機械性能、溶劑殘留等關(guān)鍵控制點(diǎn)入手，從包裝生產(chǎn)、方便面自身特性、鍍鋁膜復合工藝等多方面分析該鍍鋁復合膜包裝與方便面面餅的相容性，以便于為國內方便面包裝材料的選擇提供一定的參考依據。

1 方便面面餅特性及鍍鋁復合膜應具有的性能

1.1 面餅特性

油 炸型方便面含有較高油脂及一定量的蛋白質(zhì)，遇氧氣環(huán)境會(huì )使食品色素被氧化導致顏色發(fā)暗、油脂中大量不飽和脂肪酸成分被氧化而酸敗，所以食品應盡可能與氧氣 環(huán)境隔絕。其次，干燥面餅的水分含量低，遇濕度較大環(huán)境時(shí)，方便面易吸收空氣中水分，產(chǎn)生潮解，面餅變軟。很多方便面內都添加了保持產(chǎn)品性質(zhì)的食品添加 劑，如水分保持劑三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸二氫鈉以及抗氧化劑特丁基對苯二酚。其中，水分保持劑是為了保持食品內部持水性，改善食品的形態(tài)、風(fēng)味、色 澤等的一類(lèi)物質(zhì)，使方便面復水快、易沖泡。而且這些聚磷酸鹽能與金屬陽(yáng)離子Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+等螯合，抑制多酚氧化酶等的活性，防止面條褐變；同時(shí)磷酸鹽與這些金屬陽(yáng)離子螯合后，能降低微生物細胞分裂時(shí)的穩定性及降低許多細胞的熱穩定性，從而有效抑制細菌滋生，起到防褐保鮮、延長(cháng)貨架期的作用?？寡趸瘎﹦t可以延長(cháng)食物的酸敗[4-5]。但上述食品添加劑在人體中長(cháng)期積累易導致人體攝磷過(guò)多，會(huì )使體內的鈣無(wú)法充分利用，引起骨折、牙齒脫落等骨骼變形癥狀，而抗氧化劑在人體內慢慢變質(zhì)易引起體內酶系統紊亂最終引發(fā)癌變[6]。所以，基于阻氧、阻濕的要求，同時(shí)為了降低食品添加劑的加入量，對方便面包裝的阻隔性要求較高。

另外，方便面面餅易脆，包裝袋內易有面渣固體或碎屑。所以，方便面包裝不僅應具有高阻濕性、阻氧性，還需具備一定的耐穿刺性、耐揉搓性。

1.2 鍍鋁復合膜應具有的性能

（1）阻隔性

鍍鋁復合膜具有優(yōu)良的阻氧、阻濕性及阻油性，并且其具有良好的反射性，所以可防止油炸面餅被外界的紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光等氧化，保證了面餅較長(cháng)的保質(zhì)期。比如總厚度為40?m的聚酯膜/鍍鋁流延聚丙烯膜(PET/VMCPP)雙層復合膜的透氧量為6.0 cm3?m-2?24h-1?atm-1(溫度38℃，相對濕度70%)。

（2）物理機械性能

因 質(zhì)量較差的鍍鋁膜容易在外力揉搓或擠壓時(shí)產(chǎn)生現針孔，從而引起阻隔性明顯下降，所以鍍鋁復合膜應具有優(yōu)良的耐折性及抗揉搓能力，以保證其在包裝方便面過(guò)程 中不易出現揉曲、皺折、漏氣等現象。各層薄膜之間復合時(shí)應不易發(fā)生脫層，并且膠粘劑粘結充分，如果復合強度較弱，則可能因面餅的油脂滲入至復合膜各層間， 導致復合膜分離，整體阻隔性下降。如果使用鍍鋁復合膜作為外包裝，鍍鋁層的厚度應均勻并且鍍鋁層的附著(zhù)力強且不易脫鋁。鍍鋁膜表面應具有良好的潤濕性和粘 合性，以便印刷油墨和復合膠粘劑在膜表面的附著(zhù)和粘合[7]。

鍍鋁膜表面具有極佳的金屬光澤和良好的反射性，無(wú)明顯的雜質(zhì)、斑痕、亮條及陰陽(yáng)面等現象。

（3）溶劑殘留

根 據國家相關(guān)法律法規要求，包裝物的油墨印刷層中油墨成分不可含有苯類(lèi)致癌化學(xué)物質(zhì)，否則會(huì )在高溫、高濕環(huán)境下或食品長(cháng)期的儲存中發(fā)生遷移，進(jìn)入食品后會(huì )影 響食用者身體健康。油墨的印刷適性好，油墨與基材之間黏結良好。油炸面餅含有大量油脂，易緩慢進(jìn)入復合膜膠黏層與復合用溶劑相容，引起有害溶劑成分滲入面 餅內，所以所使用的鍍鋁復合膜包裝更應注意不得含有有害的溶劑殘留。

2 不同品牌鍍鋁復合膜的測試與研究

2.1 試驗項目、設備及參考標準

（1）阻隔性

試驗項目：氧氣透過(guò)量(參考標準GB 1038-2000)；試驗設備：VAC-V1壓差法氣體滲透儀。

試驗項目：水蒸氣透過(guò)率(參考標準GB/T 21529-2008)；試驗設備：W3/330水蒸氣透過(guò)率測試系統。

（2）物理機械性能

試驗項目：厚度（參考標準GB/T 6672-2001）；試驗設備：CHY-CA測厚儀。

試驗項目：熱封強度(參考標準QB/T 2358-1998)、剝離強度(參考標準GB 8808-1998)；試驗設備：XLW(PC)智能電子拉力試驗機。

試驗項目：泄露最大負壓(GB/T 15171-94)；試驗設備：MFY-01密封試驗儀。

試驗項目：揉搓試驗(ASTM F392)；試驗設備：FDT-01揉搓試驗儀。

（3）化學(xué)性能

試驗項目：溶劑殘留(參考標準GB 10004-2008)；試驗設備：GC7800 氣相色譜儀。

上述試驗設備均由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司生產(chǎn)，具有較高的精密度及穩定的性能。

2.2 結果與分析

本研究抽選了三款國內著(zhù)名品牌的油炸型方便面及其鍍鋁復合膜包裝的原材料進(jìn)行了阻隔性、物理機械性能以及化學(xué)性能等項目的試驗，出于對各品牌測試數據的保密，本研究將三種樣品分別命名為1 號、2號與3號。根據試驗結果、方便面面餅特性、鍍鋁復合膜的生產(chǎn)工藝以及包裝與食品相容性，進(jìn)行了如下的比較和分析：

（1）鍍鋁復合膜的厚度與阻隔性比較

由表1中數據可看出，1號 ~ 3號的包裝袋總厚度依次為44.9 μm、50.1 μm與52.2 μm。經(jīng)過(guò)比較，1號樣品包裝袋比其他品牌同種材料的偏薄，而且并未達到包裝袋生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的數據48 μm的厚度。這兩種包裝袋的厚度差別造成的產(chǎn)品質(zhì)量差距在后面的阻隔性實(shí)驗數據中有進(jìn)一步驗證。

從表1中未揉搓前的阻隔性數據分析，三款樣品的阻氧性(由氧氣透過(guò)量參數反映)及阻濕性(由水蒸氣透過(guò)率參數反映)均能達到良好的阻氧、阻濕的要求。比較阻隔性數據可以看出，薄膜較厚的3號樣品(52.2 μm)的水蒸氣透過(guò)量分別比薄膜較薄的1號(44.9 μm)及2號(50.1 μm)樣品的水蒸氣透過(guò)率低60%、49.5%，氧氣透過(guò)量低62.8%、59.7%，即說(shuō)明薄膜總厚度增加，特別是充當阻隔層的VMCPP膜厚度增加，可顯著(zhù)提高復合膜整體的阻隔性。

實(shí)驗過(guò)程中將此類(lèi)鍍鋁復合膜進(jìn)行了揉搓性試驗，并測試了揉搓后的阻隔性數據。從表1中可以看出，揉搓后的1號和2號樣品的氧氣透過(guò)量發(fā)生了較大變化，是揉搓前的5 ~ 6倍。 由于所包裝的面餅比較堅硬，有時(shí)會(huì )有折斷的方便面殘渣，所以此類(lèi)包裝需要一定的耐揉搓性，否則原有的高阻隔性就會(huì )大打折扣；如在搬運、儲藏及物流過(guò)程中， 方便面成品頻繁與其他物體接觸摩擦，此類(lèi)鍍鋁復合膜更易產(chǎn)生針孔，在高溫高濕環(huán)境下，氧氣透過(guò)量及水蒸氣透過(guò)率將增大，方便面會(huì )被氧化。

根據上述現象發(fā)現，厚度偏薄的1號與2號樣品在經(jīng)過(guò)揉搓后阻隔性能變差，這是由于鍍鋁層較薄引起的，1號產(chǎn)品BOPP層厚度為25 μm，鍍鋁層厚度為20 μm(廠(chǎng)家提供)，而競爭實(shí)力相當的國內品牌一般將BOPP層厚度控制在20 μm ~ 25 μm，鍍鋁層厚度控制在23 μm ~ 28 μm。因為BOPP層1 μm ~ 3 μm的差別對于整體包裝的阻隔性影響不明顯，但是VMCPP層5μm左右的差別將引起阻隔性的明顯下降，但鍍鋁層不可過(guò)厚，否則會(huì )對包裝材料整體光澤、薄膜的復合強度、印刷效果造成影響。

（2）鍍鋁復合膜的熱封強度及密封性比較

BOPP/VMCPP鍍鋁復合膜通常情況下具有較低的熱封溫度和較高的熱封強度。1號和2號樣品的頂邊熱封強度較為合適，但側邊熱封強度在國家標準最低要求值附近，結合整體包裝的密封性試驗結果，當分別抽負壓至-70 kPa和-80 kPa時(shí)，放在水中的整體包裝在側邊熱封處的周?chē)袣馀莓a(chǎn)生，進(jìn)一步說(shuō)明了側邊熱封強度較低。上述質(zhì)量問(wèn)題將導致方便面在經(jīng)過(guò)儲存、出廠(chǎng)、運輸及銷(xiāo)售一系列過(guò)程后，緩慢的進(jìn)入氧氣及濕氣，從而引起面餅的潮變及氧化。而3號樣品的頂邊與側邊熱封強度均較高，在-89 kPa的負壓情況下，也未發(fā)生泄露。

由實(shí)驗結果可以看出側邊的熱封強度略低，在封刀壓力作用下，袋口雖封上了，但稍用力擠壓或撕剝，這種問(wèn)題較為常見(jiàn)，雖然不會(huì )造成包裝物泄漏，但影響了包裝的美感，破壞了商品形象，而且在運輸、搬運過(guò)程中極易造成側邊熱封口的損壞。造成上述現象的原因分析如下：

a. 熱封溫度不夠，只需適當提高熱封溫度即可解決問(wèn)題。

b. 熱封壓力過(guò)低時(shí)，被熱封的兩層材料難以達到真正的融合，或者難以趕盡焊口中間的氣體，以至造成局部漏焊。熱封壓力過(guò)大，再當熱封溫度稍高時(shí)，易在熱封時(shí)熱封刀會(huì )將封縫中的熔料擠走，導致“熱切”現象。輕則降低封口的熱封強度，使封口的耐沖擊強度下降。所以，熱封壓力應當適當。

c. 熱 封刀的刀面不夠平整，一般是因為中間螺桿裝斜了，不是水平的，或者是上熱封刀的壓力、彈簧壓力不均。因此，需重新校正中間螺桿的位置，使其處于水平狀態(tài)。 當上、下熱封刀不平衡，則要通過(guò)調節壓力彈簧來(lái)實(shí)現，調節到適中即可。彈簧向外退時(shí)，熱封刀將向下墜；將下刀片的彈簧向上施緊時(shí)，熱封刀將向上移動(dòng)。

d. 設備使用時(shí)間長(cháng)了，高溫帶上附著(zhù)了灰塵及塑料屑等臟物，造成高溫帶不光滑、不平整，使得封口受熱不均勻，經(jīng)冷壓輪壓合后出現氣泡。清洗或重新更換高溫帶即可排除故障?！　?/p>

e. 包裝材料自身問(wèn)題，如果內層鍍鋁膜非低溫熱封鍍鋁膜，而是普通熱封鍍鋁膜，那么熱封溫度至少應達到150 ℃，如果是低溫熱封鍍鋁膜[8]，熱封溫度達到130 ℃即可滿(mǎn)足熱封效果。所以建議使用低溫熱封鍍鋁膜，可以控制熱封溫度不足問(wèn)題，并節省熱封用電成本。

(3) 鍍鋁膜光澤度及復合強度的比較

將1號樣品與2號、3號樣品的內層進(jìn)行比較，鍍鋁層的光澤度不如其后兩者，顯現出發(fā)白、發(fā)暗現象，這將使其他品牌方便面包裝在整體外觀(guān)上略占優(yōu)勢，1號樣品從外觀(guān)上損失了競爭力。如要解決上述問(wèn)題，需選用合適表面張力的鍍鋁膜以及雙組份、分子量較大、表面張力合適的鍍鋁膜專(zhuān)用膠粘劑[9-10]，并調節好干式復合過(guò)程中溶劑揮發(fā)等環(huán)節的溫度。

BOPP/VMCPP復合膜的復合強度主要由剝離強度體現，由剝離強度結果可以看出1號樣品的復合強度低于2號、3號 樣品。而且在剝離試驗過(guò)程中，發(fā)現部分面積的鍍鋁層不僅無(wú)法將油墨層撕落，反而是印刷墨層將鍍鋁層撕落，即發(fā)生了鍍鋁遷移現象，這將影響剝離強度實(shí)驗結 果，也從側面反映了復合過(guò)程中殘留溶劑的滲透問(wèn)題。所以在鍍鋁膜生產(chǎn)過(guò)程中需控制蒸鍍鋁膜時(shí)連結料的均勻性；選擇分子量稍大的優(yōu)質(zhì)鍍鋁膜專(zhuān)用膠黏劑，且涂 抹均勻，以防膠液滲透到鍍鋁層并進(jìn)一步破壞作用，導致遷移現象；配制膠液時(shí)適當降低固化劑的使用量，保持膠膜良好的柔韌性及伸展性，將有利于控制鍍鋁層的 遷移。

（4）鍍鋁復合膜的溶劑殘留量的比較

從表3的溶劑殘留實(shí)驗數據可以看出，1號與2號樣品苯類(lèi)物質(zhì)(主要是甲苯與二甲苯)含量大于或等于檢出限0.01 mg/m2， 即表示檢測出苯類(lèi)物質(zhì)，而苯類(lèi)物質(zhì)是國家規定不允許在食品包裝袋中檢出?？梢酝茰y出該復合膜在油墨層印刷過(guò)程中溶劑含有的甲苯、二甲苯等物質(zhì)未揮發(fā)完全， 特別是在油墨快速印制過(guò)程中，為了使油墨快速稀釋及干燥，甲苯、丁酮、乙酸乙酯、異丙醇等基本原料作為混合溶劑成分，尤其把甲苯作為調配混合溶劑的主要原 料[11]。 從而在揮發(fā)處理溶劑過(guò)程中不嚴格控制，即導致高溫狀態(tài)下?lián)]發(fā)出類(lèi)似于油漆的甲苯味道，苯類(lèi)物質(zhì)在高溫或高濕環(huán)境下可能遷移至面餅中，引發(fā)食品遷移帶來(lái)的食 品安全，進(jìn)一步影響消費者健康。解決此類(lèi)問(wèn)題主要取決于在油墨印刷過(guò)程中調整醇類(lèi)、甲苯等溶劑比例，在后期溶劑揮發(fā)處理工藝中調整好溫度、時(shí)間等工藝使醇 類(lèi)、苯類(lèi)等溶劑揮發(fā)充分。

另外，現階段國內食品行業(yè)絕大部分采用干式溶劑型復合工藝生產(chǎn)的復合膜、袋，所以溶劑殘留不可避免，但是可以控制在安全含量范圍內。另外，國內已有無(wú)苯無(wú)酮凹版油墨印刷后用無(wú)溶劑復合機生產(chǎn)BOPP/VMCPP、BOPP/PE、BOPP/VMPET/PE等復合膜，避免了在層壓時(shí)出現的溶劑殘留，可考慮采用此類(lèi)工藝生產(chǎn)鍍鋁復合膜。

3 結論

從上述分析可以看出國內不同品牌的方便面產(chǎn)品使用的鍍鋁復合膜的質(zhì)量不均，主要集中在VMCPP的光澤度，復合膜的阻隔性、復合強度以及溶劑殘留等性能。方便面生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中未及時(shí)調整合適的熱封參數，并且作為熱封層的VMCPP膜 的質(zhì)量對熱封溫度控制至關(guān)重要，因此選材應優(yōu)先考慮低溫熱封性材料。對于鍍鋁復合膜生產(chǎn)企業(yè)，為節省原料成本，生產(chǎn)出的鍍鋁復合膜較薄，影響了包裝的阻隔 性。其次，未選用合適鍍鋁復合膜的優(yōu)質(zhì)膠粘劑且涂抹不均勻，造成復合強度變差，發(fā)生鍍鋁遷移現象，從而影響油炸型面餅與鍍鋁復合膜的相容性。另外，生產(chǎn)過(guò) 程中縮短溶劑的揮發(fā)時(shí)間或降低揮發(fā)溫度，導致有害溶劑殘留。

因 此，食品企業(yè)應在保證其與內容物的良好相容性前提下，選擇性?xún)r(jià)比合適的包材。特別在現階段國家對食品企業(yè)的包裝原料未實(shí)行強檢的情況下，食品企業(yè)更應時(shí)刻 注重包裝材料的質(zhì)量管控，避免應包材知識的匱乏導致選材上引起的食品質(zhì)量安全問(wèn)題，減少包材原料帶來(lái)的經(jīng)濟以及品牌信譽(yù)損失。

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