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塑料包装膜油脂渗透机理及浸油后物理性能变化浅析

2017年9月26日 发表评论 阅读评论

天然食品以及加工制品中,有这么一大类食品富含丰富的油脂,比如坚果、蛋糕、食用油、奶制品等。由于油脂易受到氧气、光照、度、水蒸气、酶、金属离子的影响发生自动氧化酸败、光敏氧化酸败和水解酸败,生成氢过氧化物,这是酸败的初级产物。该物质不稳定,进一步分解为具有特殊哈败气味的挥发性的醛、酮、酸等小分子化合物,从而导致食品变质并产生异味。

塑料包装膜的阻隔性,尤其是对氧气的阻隔作用,与食品保质关系重大。但日常对塑料包装膜阻隔性的测定,多是基于既定的试验条件,无法代表与食品接触后塑料包装膜阻隔性的变化情况。

事实上,部分塑料包装材料与油脂接触后,会发生溶胀-溶解现象,导致油脂从包材一侧渗透到另一侧。这是相似相溶的原理。油脂的脂肪酸,无论饱和或不饱和,都含有十多个碳的长链,而部分塑料包装材料分子结构中也存在相似的饱和碳链,如LLDPE主体结构是是-CH2-CH2-,与脂肪酸的分子结构类似,因此根据相似相溶原理,油脂分子很容易进入LLDPE分子链之间再渗透而出。这种油脂渗透的物理过程,是否对与之接触的塑料包装膜的性能产生影响,影响的程度如何,目前尚没有针对性的研究结果。笔者做了一个简单的对比试验,和大家一起观察常见塑料包材浸油后的阻氧性的变化。

一、试验过程

测试仪器:Labthink济南兰光机电技术有限公司VAC-V2压差法气体渗透仪,是一款基于压差法的测试原理,专业用于薄膜试样的气体透过率测试仪,适用于塑料薄膜、复合膜、高阻隔材料、片材、金属箔片在各种温度下的气体透过率、溶解度系数、扩散系数、渗透系数的测定。满足标准ISO 15105-1、ISO 2556、GB/T 1038-2000、ASTM D1434的要求。

测试条件:温度23℃,湿度0%RH。

测试过程:取35~40μm厚的LLDPE薄膜、KPET塑料片材、CPP薄膜试样各6个,每种试样三个一组,分为对照组和实验组。对照组试样置于23℃,60%RH的环境下预处理24h。实验组试样浸泡于同种花生油中,24h后取出擦拭干净。利用VAC-V2压差法气体渗透仪测试两组试样的氧气透过率。测试结果见表1。

表1 塑料包材油浸前后氧气透过率对比

测试对象 氧气透过率  cm³/㎡·24h·0.1MPa
空白组 实验组
LLDPE薄膜 1468.511 2035.854
KPET薄膜 2.324 6.741
CPP薄膜 871.653 938.051

试验中的三种包装材料,在阻隔油脂渗透方面, KPET薄膜通常优于CPP薄膜和LLDPE薄膜。三种包材经过油浸处理后,透氧率上升幅度最大的是LLDPE薄膜,这意味着该种包材与油脂接触后,对氧气的阻隔效果发生了较大幅度的下降。其余两种包材则变化不大。其背后的原因,需要更深层次的试验与研究。

二、相关文献研究成果

北京印刷学院印刷与包装工程学院郑乐凡、董璐等几位人员利用Labthink XLW智能电子拉力试验机、RTD-R1热封梯度仪、BMC-B1落镖冲击试验仪、BTY-B1透气性测试仪、WGT-S雾度测定仪测定了LLDPE、KOPP、OPP、PET、HDPE、CPP和PA等常用塑料包装薄膜浸油前后的质量、落镖冲击强度、雾度、透光率、透氧系数。结果发现,浸油后,PET膜和KOPP膜的透气性增加明显,HDPE薄膜雾度降低明显,所有试样的落镖冲击强度都有所下降,其中KOPP膜和PET膜降幅最大。(详细数据请见文献《食品用塑料包装薄膜油脂耐抗性研究》)

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