摘要：為了保護(hù)奶粉中蛋白質(zhì)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不被破壞，保質(zhì)期得以延長(zhǎng)，通常采用奶粉鋁箔復(fù)合膜袋裝形式進(jìn)行包裝，但鋁箔的成本較高，如何保證鋁箔復(fù)合膜的高阻氧性（即低氧氣透過(guò)率）的基礎(chǔ)上鋁箔厚度較為合適，則需要采取有效的氧氣透過(guò)率測(cè)試設(shè)備對(duì)不同鋁箔厚度的鋁箔復(fù)合膜進(jìn)行有效檢測(cè)與比較。本文詳細(xì)介紹了奶粉鋁箔復(fù)合膜氧氣透過(guò)率的檢測(cè)方法，為相關(guān)行業(yè)提供技術(shù)與數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：奶粉、鋁箔厚度、鋁塑復(fù)合膜、氧氣透過(guò)率、阻氧性、變質(zhì)、延長(zhǎng)保質(zhì)期、氧氣透過(guò)率測(cè)試儀

測(cè)試意義：  

奶粉是將生乳的雜質(zhì)過(guò)濾后進(jìn)行一定的脫脂，再加熱殺菌，根據(jù)配方需要加入香料等成分進(jìn)行調(diào)整，再經(jīng)過(guò)真空濃縮至一定體積后以霧狀噴到有熱空氣的干燥室里（即噴霧干燥），脫水后制成粉末，快速冷卻過(guò)篩，即包裝為成品。這種工藝使得新鮮生乳中的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分得以完好保存，并且只需熱水沖調(diào)即可食用，方便快捷。但為了保證奶粉可以具有較長(zhǎng)的保質(zhì)期，避免被空氣氧化引起變質(zhì)或產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象，需采用高阻隔的包裝材料對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，特別是包材的阻氧性，即氧氣透過(guò)率越低，對(duì)空氣中氧氣的阻隔性越好。

一般奶粉多采用鋁箔復(fù)合膜進(jìn)行袋裝或者金屬罐裝，袋裝奶粉性價(jià)比高，方便攜帶。為了使得袋裝奶粉的保質(zhì)期得到延長(zhǎng)，同時(shí)控制復(fù)合膜材料的成本，鋁箔復(fù)合膜中價(jià)格較貴的鋁箔厚度該如何選擇才可以在保證包裝高阻氧性的情況下也可降低包材成本，這是目前很多奶粉生產(chǎn)企業(yè)急切解決的問(wèn)題。本文采用專(zhuān)業(yè)的可測(cè)試高阻隔材料的氧氣透過(guò)率測(cè)試設(shè)備對(duì)某包材廠生產(chǎn)的不同鋁箔厚度的奶粉鋁箔復(fù)合膜樣品的氧氣透過(guò)率進(jìn)行檢測(cè)比較，為相關(guān)使用者提供技術(shù)與數(shù)據(jù)參考。

圖1    奶粉鋁箔復(fù)合膜包裝

檢測(cè)方法：

目前，氧氣透過(guò)率測(cè)試方法分為等壓法與壓差法，其中等壓法是利用庫(kù)侖電量傳感器將所吸收的透過(guò)樣品的氧氣轉(zhuǎn)化為電子，利用氧分子和電子在數(shù)量上的線性正比關(guān)系計(jì)算出氧氣透過(guò)率。此過(guò)程不受滲透濃度和傳感器環(huán)境變化影響，檢測(cè)限低，可精確檢測(cè)高阻隔材料的氧氣透過(guò)率。

目前，國(guó)內(nèi)等壓法測(cè)試氧氣透過(guò)率試驗(yàn)遵循GB/T 19789-2005《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧化透過(guò)性試驗(yàn) 庫(kù)侖計(jì)檢測(cè)法》此項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我們將采用Labthink蘭光自主研發(fā)的OX2/231氧氣透過(guò)率測(cè)試儀結(jié)合此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同鋁箔厚度的奶粉鋁箔復(fù)合膜樣品的氧氣透過(guò)率進(jìn)行檢測(cè)。

1、試驗(yàn)儀器

高精度OX2/231氧氣透過(guò)率測(cè)試儀（Labthink蘭光），獨(dú)立三腔均值設(shè)計(jì)，可單次試驗(yàn)便給出三個(gè)試樣測(cè)試的平均值，支持薄膜和容器雙重測(cè)試模式。控溫范圍為15℃ ~ 55℃，控濕范圍為0%RH、15%RH ~ 90%RH、100%RH，薄膜氧氣透過(guò)率測(cè)試范圍為(0.01 ~ 1,000) cm³/m²·24h，并可擴(kuò)展至(0.1 ~ 10,000) cm³/m²·24h。此系統(tǒng)還可擴(kuò)展測(cè)試氧氣透過(guò)率范圍為0.0001 ~ 10 cm³/(pkg·d)不同尺寸的容器。系統(tǒng)支持Lystem^™實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告的統(tǒng)一管理。

該儀器滿足多種國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO 15105-2、 GB/T 19789、 ASTM D3985、 ASTM F2622、ASTM F1307、 ASTM F1927、 JIS K7126-2、 YBB 00082003。可滿足不同溫濕度環(huán)境下各種塑料薄膜、復(fù)合膜、鋁箔、片材及塑料瓶、塑料袋等包裝容器的氧氣阻隔性測(cè)試，并可擴(kuò)展測(cè)試太陽(yáng)能背板、塑料管材、醫(yī)藥泡罩、隱形眼鏡等軟塑產(chǎn)品的氧氣透過(guò)率。

圖2    OX2/231氧氣透過(guò)率測(cè)試儀

2. 試樣的制備

將三款不同鋁箔厚度的奶粉鋁箔復(fù)合膜樣品置于23℃的環(huán)境中，放在干燥器內(nèi)調(diào)節(jié)狀態(tài)48小時(shí)。取出后，分別從每種樣品上裁取直徑為108 × 108 mm的試樣3個(gè)。

三款樣品的鋁箔厚度分別為7 µm、9 µm、12 µm，對(duì)應(yīng)的鋁箔復(fù)合膜樣品分別編號(hào)為樣品A、樣品B、樣品C。

3. 試驗(yàn)條件

地點(diǎn)：濟(jì)南蘭光包裝安全檢測(cè)中心

試驗(yàn)溫度與濕度：23℃，0%RH

試驗(yàn)方法：等壓法（即庫(kù)侖電量傳感器法）

4. 試驗(yàn)步驟

4.1 試驗(yàn)原理

OX2/231采用等壓法測(cè)試原理，將預(yù)先處理好的試樣夾緊于測(cè)試腔之間，氧氣在薄膜的一側(cè)流動(dòng)，氮?dú)庠诒∧さ牧硪粋?cè)流動(dòng)。氧氣分子穿過(guò)薄膜擴(kuò)散到另一側(cè)的氮?dú)庵校涣鲃?dòng)的氮?dú)鈹y帶至傳感器。通過(guò)對(duì)傳感器測(cè)量到的氧氣濃度進(jìn)行分析，從而計(jì)算出氧氣透過(guò)率等參數(shù)。對(duì)于包裝容器而言，氮?dú)鈩t在容器內(nèi)流動(dòng)，氧氣包圍在容器的外側(cè)。

4.2 試樣裝夾

在透氣室外表面的凸邊邊緣涂抹一層真空油脂，避免油脂涂在腔體空穴中間圓盤(pán)上。將從同一個(gè)樣品上裁取的3個(gè)已狀態(tài)調(diào)節(jié)完畢的試樣分別裝夾于OX2/231氧氣透過(guò)率測(cè)試儀的3個(gè)透氣室外表面涂抹的真空油脂上，避免試樣皺折，輕輕按壓使試樣與真空油脂良好接觸。蓋上透氣室蓋，緊固密封好。

圖3    試樣裝夾過(guò)程

4.3 檢測(cè)過(guò)程

l  添加蒸餾水，打開(kāi)系統(tǒng)氣源，并按要求調(diào)節(jié)氣源壓力。根據(jù)試驗(yàn)要求，添加適量蒸餾水以達(dá)到要求的O₂、N₂濕度。

l  打開(kāi)電源、運(yùn)行軟件。

l  設(shè)置試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)參數(shù)、啟動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)包括設(shè)備控制參數(shù)（試驗(yàn)?zāi)Ｊ健⒃囼?yàn)循環(huán)次數(shù)、試驗(yàn)時(shí)間、循環(huán)次數(shù)等）和試樣參數(shù)（類(lèi)型、面積、厚度等）。

l  試驗(yàn)結(jié)束、數(shù)據(jù)處理。

l  按照上述步驟將其他兩款樣品進(jìn)行檢測(cè)。

l  關(guān)閉氣源和電源。

三款奶粉鋁箔復(fù)合膜樣品的氧氣透過(guò)率平均值分別為0.5014 cm³/m²·24h（樣品A）、0.1927 cm³/m²·24h（樣品B）、0.3011 cm³/m²·24h（樣品C），每個(gè)樣品3個(gè)試樣之間試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)平均偏差均低于10%。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，鋁箔過(guò)薄則會(huì)使得復(fù)合膜的阻氧性變差，但并非鋁箔越厚則鋁箔復(fù)合膜的阻氧性越好，因?yàn)殇X箔厚度增加亦會(huì)引起復(fù)合膜其他材質(zhì)層以及膠黏劑等厚度的變化，并且在復(fù)合效果上也會(huì)存在改變。所以，對(duì)于本次測(cè)試的三款樣品，鋁箔厚度為9 µm的鋁箔復(fù)合膜的氧氣透過(guò)率樶低，即阻氧性最好。

總結(jié)：

OX2/231氧氣透過(guò)率測(cè)試儀在用于篩選合適的鋁箔厚度時(shí)，可有效地監(jiān)測(cè)并比較相應(yīng)的鋁箔復(fù)合膜的氧氣透過(guò)性，在保證了鋁箔復(fù)合膜高阻氧性的基礎(chǔ)上也可節(jié)省鋁箔因厚度問(wèn)題帶來(lái)的成本。本試驗(yàn)采用的檢測(cè)儀器同樣適用于其他用途的軟塑復(fù)合膜、片材及容器的氧氣透過(guò)率測(cè)試。Labthink蘭光一直致力于為全球客戶提供專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)服務(wù)與設(shè)備，多年來(lái)為全球客戶提供了上萬(wàn)次的阻隔性檢測(cè)服務(wù)，為客戶提供可靠的數(shù)據(jù)支持。了解關(guān)于更多相關(guān)檢測(cè)儀器信息，您可以登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看具體信息或直接致電咨詢。Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)交流與合作。