泡罩包裝在奶片的應(yīng)用及性能控制

　　奶片，作為牛奶的深加工品，是由奶粉、植物奶精、乳清蛋白粉、蔗糖等壓制而成，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的即食零食。目前，90%的奶片包裝皆采用了一種平板式泡罩包裝，在儲(chǔ)運(yùn)方面發(fā)揮了重要作用。

　　平板式泡罩包裝，亦稱PTP包裝（Press  through Packaging），是將內(nèi)容物填充入通過(guò)真空吸泡（吹泡）或模壓成型的泡罩中，將鋁箔等蓋口材料在一定壓力、一定溫度和時(shí)間下與成泡基材熱合密封而成。蓋口材料的主體是99%的電解鋁經(jīng)壓延制成的鋁箔，是包裝中使用量ｚｕｉ大的金屬材料，無(wú)毒無(wú)味，具有優(yōu)良的防潮阻氣保味性和遮光性，能最有效的保護(hù)內(nèi)容物的品質(zhì)。鋁箔單面印刷后表面涂覆一層保護(hù)劑，另一非印刷面涂覆一層粘合劑，便于與泡罩材料熱合。保護(hù)層的主要作用是防止鋁箔表面氧化變質(zhì)，保護(hù)油墨層不脫落，防止鋁箔在機(jī)械收卷時(shí)油墨與內(nèi)側(cè)粘合劑接觸而污染內(nèi)容物。粘合劑的主要作用是滿足泡罩包裝的密封性能，要求均勻涂布在鋁箔上。泡罩材料以PVC或PVDC硬片居多，雖然PVC在水蒸氣、氣體和光的阻隔性上較PVDC有明顯的差距，但勝在價(jià)格優(yōu)勢(shì)，對(duì)于對(duì)水氧光并非特別敏感的內(nèi)容物來(lái)說(shuō)，“PVC+鋁箔”的包裝阻隔效果就已足夠。

　　奶片富含蛋白質(zhì)和脂肪，若儲(chǔ)藏不當(dāng)，容易發(fā)生氧化和潮解，導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，甚至產(chǎn)生異味和結(jié)塊，影響食用。為了保證奶片可以具有較長(zhǎng)的保質(zhì)期，避免上述問(wèn)題，需要采用高阻隔的包裝材料和優(yōu)良的密封工藝進(jìn)行保護(hù)。

蓋口材料的性能控制

　　鋁箔，是蓋口材料的主要構(gòu)成，也是阻隔性優(yōu)異的包裝材料，針孔是其穿透性的致命缺陷。在奶片的包裝、運(yùn)輸及倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程中，難免發(fā)生揉搓、擠壓等等行為，從而使鋁箔材料的針孔孔徑或范圍增大，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)明顯的折痕，這些地方都會(huì)造成氣體和水蒸氣的加速滲透，影響鋁箔材料阻隔性能的穩(wěn)定性。

　　一般來(lái)說(shuō)，可以采用兩種方法準(zhǔn)確評(píng)定蓋口材料的針孔情況和阻隔性變化。一是利用揉搓試驗(yàn)儀對(duì)蓋口材料施加流通過(guò)程中可能遇到的揉搓行為，通過(guò)松節(jié)油能快速檢驗(yàn)揉搓后蓋口材料的針孔數(shù)量。二是對(duì)揉搓前后的蓋口材料的阻隔性進(jìn)行分別測(cè)試，數(shù)據(jù)的變化能直觀的反映材料阻隔性的改變。上述科學(xué)的量化試驗(yàn)，有利于蓋口材料的抗揉搓性能和包裝適應(yīng)性的客觀評(píng)定，同時(shí)對(duì)于蓋口材料的選擇提供了具有說(shuō)服力的數(shù)據(jù)參考。

成型泡罩的性能控制

　　泡罩包裝由蓋口材料和成型泡罩組成，受到生產(chǎn)過(guò)程、工藝、設(shè)備以及諸多不確定因素的影響，泡罩包裝整體的阻隔性并不能簡(jiǎn)單視為兩種材料阻隔性的疊加，而是需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。以水蒸氣阻隔性為例，筆者選取了兩種常見(jiàn)泡罩基材及成品泡罩進(jìn)行測(cè)試，分別編號(hào)為1#PVC，2#PVC/PVDC，均無(wú)明顯缺陷。

　　測(cè)試方法：測(cè)試泡罩基材時(shí)，參照《GB 1037塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法》（杯式法）進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)試成品泡罩時(shí)，參照《GBT 31355-2014包裝件和容器水蒸氣透過(guò)性測(cè)試方法 紅外傳感器法》進(jìn)行試驗(yàn)。

　　測(cè)試儀器：W3/060水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)（杯式法原理）、W3/230水蒸氣透過(guò)率測(cè)試系統(tǒng)（紅外傳感器法原理）。

測(cè)試結(jié)果如表1所示:

表1. 水蒸氣透過(guò)率測(cè)試結(jié)果

　　通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，泡罩基材和成型泡罩的水蒸氣透過(guò)率逐漸增大。從分子熱運(yùn)動(dòng)來(lái)看，溫度升高會(huì)促使水分子運(yùn)動(dòng)加劇，水蒸氣的擴(kuò)散速率加快。同時(shí)，泡罩基材分子的分子鏈構(gòu)象變化加快，聚合物的內(nèi)聚度降低，平行分子鏈間的通道變寬，更加利于水分子的擴(kuò)散。兩方面變化都導(dǎo)致了高溫環(huán)境下泡罩基材和成型泡罩的阻濕性有所下降。

　　假設(shè)奶片泡罩包裝成型泡罩的表面積為5cm²，那么根據(jù)上表中成型泡罩的透濕率進(jìn)行估算，在23℃條件下,1#成型泡罩材質(zhì)的透濕率為3 g/m²•24h，2#成型泡罩材質(zhì)的透濕率為1.2 g/m²•24h。估算結(jié)果與泡罩基材的測(cè)試數(shù)據(jù)存有較為明顯的差異，側(cè)面反映了泡罩基材在加工及成型工序過(guò)程中的阻隔性變化情況，以往將成型泡罩透濕性簡(jiǎn)單認(rèn)定為基材透濕性的方法是片面且不準(zhǔn)確的。

蓋口材料與泡罩材料的熱合質(zhì)量控制

　　根據(jù)上文所述，泡罩材料是通過(guò)熱合的方式與蓋口材料涂有粘合劑的一面密封，其良好的熱合質(zhì)量是保證各泡罩密封性和獨(dú)立性的重要因素，否則當(dāng)其中某泡眼中的奶片被取走，其余水泡眼則易出現(xiàn)漏氣、破漏，導(dǎo)致干吃奶片受潮、變質(zhì)，甚至出現(xiàn)損片的現(xiàn)象。究其原因，一方面是由于熱封參數(shù)和工藝的設(shè)置出現(xiàn)偏差，另一方面，若蓋口材料中鋁箔厚度的均勻性較差，則直接影響粘合劑涂布量的均勻性，從而也成為導(dǎo)致封合質(zhì)量變差的一個(gè)因素。因此，制定合理的熱合參數(shù)，加強(qiáng)熱合質(zhì)量控制能在ｚｕｉ大程度上避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。

　　常用的實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制方法為：利用HST-H6熱封試驗(yàn)儀將鋁箔與PVC硬片在熱封溫度為155±5℃、熱封壓力為0.5MPa、熱封時(shí)間為1s進(jìn)行熱封。利用取樣器，從熱封后的試樣中間部位取3條寬度為15mm的試樣條，用于熱合強(qiáng)度的測(cè)試。將試樣條的兩端分別夾持在XLW(M)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)的兩個(gè)夾頭上，試樣的松緊適度，且試樣的軸線方向與兩夾具的中心線重合。設(shè)置試驗(yàn)速度為200mm/min，點(diǎn)擊開(kāi)始試驗(yàn)按鈕，試驗(yàn)開(kāi)始。測(cè)試完畢后儀器自動(dòng)計(jì)算、記錄試驗(yàn)結(jié)果。

總結(jié)

　　日常生產(chǎn)中，奶片泡罩正在倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸過(guò)程中難以完全保證良好的包裝質(zhì)量，主要表現(xiàn)在蓋口材料和成型泡罩對(duì)氧氣和水蒸氣阻隔性降低，及二者的密封效果差等方面。通過(guò)相關(guān)測(cè)試和分析，可以發(fā)現(xiàn)不是所有泡罩基材在成型后都能很好的保持原有阻隔性能，而且泡罩基材及成型泡罩的水蒸氣透過(guò)量會(huì)隨溫度的提高而上升。同時(shí)，蓋口鋁箔的針孔數(shù)過(guò)多和兩者的熱封質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，同樣也會(huì)增加成型泡罩的透濕量和透氣量。建議奶片生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)對(duì)泡罩包裝上述性能的控制和檢測(cè)，以確保奶片的貨架期質(zhì)量。