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淺談食品貨架期、質(zhì)保期的包裝設(shè)計

  無論是植物性食品、動物性食品或人造食品,它們都會在原料、配料、加工、包裝、貯存、銷售、消費(fèi)的過程中以一定的速度和方式喪失其原有品質(zhì),造成食品失效和酸敗。為了保障消費(fèi)者的食用安全,出廠的食品必須注明其能保證安全食用的貨架儲存時間,根據(jù)國家商務(wù)部《中國食品安全調(diào)查報告》顯示,目前中國85%的消費(fèi)者已經(jīng)在購買食品時注重貨架期;同時貨架期是食品生產(chǎn)商在包材強(qiáng)度和價格后第三考慮因素,因?yàn)楦L的貨架期能最大程度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品銷售和利潤最大化,同時也能使產(chǎn)品能達(dá)到更遠(yuǎn)更廣的銷售市場。

  為了達(dá)到更長的貨架期,生產(chǎn)商會在食品中加入適當(dāng)?shù)谋ur防腐添加劑,來抑制微生物的生長和繁殖,以延長食品的保存時間,雖然國家規(guī)定有25種可使用的防腐劑,象苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、山梨酸鉀、丙酸鈣等,但是隨著科學(xué)研究的不斷長期深入,有些原來被認(rèn)為安全的添加劑,現(xiàn)在被發(fā)現(xiàn)仍有潛在的不安全因素。少用甚至不用防腐添加劑才是我們更好的選擇。

  為了達(dá)到這個目的,我們需要從包裝設(shè)計和材料上入手。其中MAP包裝是我們越來越多地運(yùn)用的方法之一。在MPA過程中,產(chǎn)品被包裝在與空氣不同的氣體環(huán)境中,主要是通過減少保質(zhì)期內(nèi)產(chǎn)品與氧氣的接觸,來延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。氣調(diào)包裝過程中,在裝入食品后,未封口之前,首先是抽真空,盡可能除去氧氣,然后灌入氮?dú)、二氧化碳或其它氣體。氮?dú)庵饕瞧鸬较咀饔茫瑳_淡包裝中的氧氣和二氧化碳,減少氧化作用,同時也起到穩(wěn)定包裝的作用。二氧化碳有抑制細(xì)菌和真菌的作用。對于新鮮水果和蔬菜,氣調(diào)包裝中的氧氣含量在1%~5%之間是安全的,但對于薯片、熟肉制品等高油脂食品,氧氣的含量必須更低于1%以下。

  在選用了氣調(diào)包裝設(shè)計后,我們接下來要考慮的是包裝材料的氣體阻隔性能。因?yàn)槿绻韪粜院懿,充入的氣體會在短時間內(nèi)滲完,或者外界的氧氣會在短時間內(nèi)大量滲入包裝內(nèi),那氣調(diào)的功能就喪失了。由于氧氣的滲透速率一般是氮?dú)獾奈灞兑陨,而且氧氣也是造成食品變質(zhì)的主要原因,所以在評估材料對氣體的阻隔性能時,我們只需要測試包裝對氧氣的阻隔性能。包裝的阻隔性能和包裝材料有關(guān),也和整體包裝的制作的有關(guān),因?yàn)榘b的封合和密封性都會影響整體包裝的阻隔性能,有些瓶裝食品的瓶蓋和羅紋的緊密性也是影響因素。

  目前,有很多廠商都對氣調(diào)包裝采用了直接測量的方法,就是在產(chǎn)品包裝完成后,采用頂空氣體分析儀先測試其中的氧氣或者二氧化碳的濃度,然后將產(chǎn)品擺放幾個月后,再對同批產(chǎn)品測試氧氣或二氧化碳的濃度,根據(jù)一定時間里的濃度變化速度,來推算到貨架期結(jié)束前氧氣的濃度,是否會使食品發(fā)生影響食用安全的氧化。雖然這是個經(jīng)濟(jì)簡單的方法,但是實(shí)驗(yàn)周期長,雖然還可以通過加溫、高濕來加速,但是一般時間還會在一個月以上,這對品控和研發(fā)工作的效率帶來一些影響,同時由于分析儀傳感器的精度問題,總的來說,這個方法還只是一個初級的測試方法。

  測量包裝的氧氣阻隔性能,最快速準(zhǔn)確的方法是使用透氧測試儀進(jìn)行檢測,氧氣透過率檢測的方法從測試原理上來分有壓差法和等壓法兩類。

  壓差法

  依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB/T-1038-2000 (塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法-壓差法)

  測試原理:

  壓差法的測定原理是用試驗(yàn)?zāi)じ舫蓛蓚獨(dú)立的空間,將其中一側(cè)(高壓室)充入測定用氣體,而另一側(cè)(低壓室)抽真空,這樣在試樣兩側(cè)就產(chǎn)生了一定的壓差,高壓室的氣體就會通過薄膜滲透到低壓室,通過測量低壓室的壓力或體積變化就可以得出氣體的滲透率。

  優(yōu)點(diǎn):簡單方便,可以測試材料對多種氣體的阻隔性。儀器價格便宜。

  但是壓差法在其準(zhǔn)確性及應(yīng)用方面,仍有較大的局限性,因?yàn)椋?


  1.在測試時,需要在樣品的兩側(cè)形成一個大氣壓的壓差,這個壓差的存在會破壞材料本身的性能結(jié)構(gòu),如產(chǎn)生裂紋、加大針孔、材料變薄、透氣面積變大,這些改變會影響測試的準(zhǔn)確性。當(dāng)包裝材料應(yīng)用于食品或藥品包裝時,是不會經(jīng)受這個壓差的。

  2.進(jìn)口的壓差法設(shè)備的最低測試范圍只能達(dá)到0.5 cc/m2day,再小的透過率數(shù)據(jù)是不能保證精度的。而目前鍍鋁膜等高阻隔包裝材料的透氧率已經(jīng)可以達(dá)到0.1 ~0.2cc/m2day左右,鋁箔復(fù)合膜則更低,所以壓差法已經(jīng)不能適用于這些材料的檢測了。

  3.壓差法設(shè)備不能測試完整的包裝件,只能測試膜材。有時,材料本身的透氧率不存在問題,而軟包裝的封邊、瓶蓋的密封等因素,都會嚴(yán)重地影響完整包裝的透氧率。

  4.壓差法設(shè)備不能控制測試濕度。不能檢驗(yàn)一些親水性材料(如尼龍、EVOH)在高濕環(huán)境下的透氧率突變情況。

  5.測試的重復(fù)性較差,臺間差也會達(dá)到15~20%以上。只能用原廠的標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行驗(yàn)證,但是由于國內(nèi)外都沒有溯源標(biāo)準(zhǔn)膜的供應(yīng),所以不同生產(chǎn)商的設(shè)備之間沒有一個統(tǒng)一的值。

  6.測試效率并不高,由于在測試開始時需要在測試腔內(nèi)抽真空,對于高阻隔材料,廠方推薦的抽真空時間會長達(dá)10~15小時以上;有時由于操作手法不當(dāng),就連進(jìn)口設(shè)備也很難避免會抽真空失敗,國產(chǎn)設(shè)備的抽真空技術(shù)就更不過關(guān)了。

  等壓法

  依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):ASTM D3985-1995(用庫侖傳感器測試薄膜氧氣透過量的試驗(yàn)方法)

  測試原理:在樣品膜的兩側(cè)分別通入連續(xù)流動的氧氣和氮?dú),樣品兩?cè)的大氣壓相等,利用氧氣在樣品膜兩邊的恒定濃度差而引起滲透,氮?dú)鈱⑼高^的氧氣全部運(yùn)送到傳感器上,其傳感器必須采用庫侖電量法傳感器,這是一種符合法拉第定律的絕對值傳感器,滲透過來的氧氣經(jīng)過傳感器時,傳感器就會釋放出4倍的電子,根據(jù)電流的大小就能檢測出通過傳感器的氧分子數(shù)量。

  和壓差法相比,等壓法是一個更精確、先進(jìn)的測試方法,因?yàn)椋?/P>

  1.測試時,樣品膜兩側(cè)的氣壓相同,不會破壞材料本身的性能結(jié)構(gòu),更接近于包裝材料真實(shí)使用的環(huán)境。

  2.等壓法設(shè)備的測試范圍最低能達(dá)到0.005 cc/m2day,足以準(zhǔn)確地檢測這些高阻隔材料。

  3.可以測試完整的包裝件或瓶。

  4. 可以控制不同的溫度、濕度及不同含氧量的氣體,更能有效地模擬包裝實(shí)際的使用條件。

  5.測試重復(fù)性很好,一般只有±1%或者±0.05 cc/m2day,而且可以利用追溯美國標(biāo)準(zhǔn)研究院NIST的標(biāo)準(zhǔn)膜來驗(yàn)證設(shè)備,使得臺間差也只有2~3%,不同實(shí)驗(yàn)室的測試結(jié)果能夠有很好的比對性。

  6.測試效率高,由于不需要抽真空,一般阻隔樣品只需要一個白天就能完成,高阻隔材料也只需要最多1~2天時間。

  缺點(diǎn):只能對包裝的氧氣阻隔性能進(jìn)行檢測。

  對于高阻隔低滲透的材料,建議使用等壓法的設(shè)備,世界上最主要的等壓法國際標(biāo)準(zhǔn)是ASTM D3985,設(shè)備利用庫侖電量絕對傳感器,完整地檢測透過的氧氣,它有著更高的靈敏度和重復(fù)性,而且等壓法的設(shè)備能檢測整體包裝的透氧率,包括瓶、罐、軟包裝等。 而壓差法設(shè)備的靈敏度較低,最多只適合測試1.0ml/m2.24hours以上的材料,而且無法對整體包裝進(jìn)行檢測。

  隨著人民生活水平的不斷提高,大家對食品包裝的安全要求逐漸加強(qiáng),但是目光還只是停留在添加物、溶劑殘留等上,但是實(shí)際上食品包裝的阻隔性能對保證食品的安全有著舉足輕重的作用,再好的食品,再環(huán)保的包裝,如果阻隔性能不好,氧氣的大量滲入,會使富含脂肪和維生素類食品變色、哈變或酸敗,或使細(xì)菌和霉菌大量繁殖,直接影響食品的品質(zhì)。所以說保證食品包裝的良好阻隔性也是保證食品安全環(huán)節(jié)中必不可少的一環(huán)。



 
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