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鍍鋁復(fù)合膜包裝與方便面面餅相容性的研究及分析
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摘要：針 對國內(nèi)使用鍍鋁復(fù)合膜作為包裝的品牌方便面成品包裝出現(xiàn)的質(zhì)量問題，利用多款檢測設(shè)備及分析技術(shù)，對不同品牌方便面的鍍鋁復(fù)合膜的阻隔性、密封性、物理機(jī) 械性能以及溶劑殘留等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行了檢測，結(jié)合方便面面餅的特性、包裝工藝以及鍍鋁復(fù)合膜的生產(chǎn)工藝，根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析了鍍鋁復(fù)合膜與面餅之間的相容性、 質(zhì)量問題的產(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(fù)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(jiān)督檢驗(yàn)中心，濟(jì)南 250102；2. 濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司，濟(jì)南 250031)
現(xiàn)今市面上銷售的多款品牌方便面產(chǎn)品多為油炸型，僅有少數(shù)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(dǎo)致面餅內(nèi)油脂酸敗。國內(nèi)方便面產(chǎn)品使用的包裝多為BOPP/VMCPP，BOPP/CPP，PA/CPP復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，其中BOPP/VMCPP復(fù)合膜是阻隔性較高的包裝膜，但是各層厚度及復(fù)合膜質(zhì)量的不一致，導(dǎo)致了該鍍鋁復(fù)合膜在阻隔性能、溶劑殘留等關(guān)鍵性指標(biāo)質(zhì)量上差距較大[2-3]。針對上述方便面面餅復(fù)合膜包裝的現(xiàn)狀，對國內(nèi)三款品牌方便面所使用的BOPP/VMCPP鍍鋁復(fù)合膜包裝進(jìn)行了檢測，重點(diǎn)從阻隔性能、物理機(jī)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(fù)合工藝等多方面分析該鍍鋁復(fù)合膜包裝與方便面面餅的相容性，以便于為國內(nèi)方便面包裝材料的選擇提供一定的參考依據(jù)。
1 方便面面餅特性及鍍鋁復(fù)合膜應(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(nèi)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(nèi)部持水性，改善食品的形態(tài)、風(fēng)味、色 澤等的一類物質(zhì)，使方便面復(fù)水快、易沖泡。而且這些聚磷酸鹽能與金屬陽離子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離子螯合后，能降低微生物細(xì)胞分裂時(shí)的穩(wěn)定性及降低許多細(xì)胞的熱穩(wěn)定性，從而有效抑制細(xì)菌滋生，起到防褐保鮮、延長貨架期的作用?？寡趸瘎﹦t可以延長食物的酸敗[4-5]。但上述食品添加劑在人體中長期積累易導(dǎo)致人體攝磷過多，會(huì)使體內(nèi)的鈣無法充分利用，引起骨折、牙齒脫落等骨骼變形癥狀，而抗氧化劑在人體內(nèi)慢慢變質(zhì)易引起體內(nèi)酶系統(tǒng)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(nèi)易有面渣固體或碎屑。所以，方便面包裝不僅應(yīng)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(fù)合膜應(yīng)具有的性能
（1）阻隔性
鍍鋁復(fù)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、可見光等氧化，保證了面餅較長的保質(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(fù)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(jī)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(xiàn)針孔，從而引起阻隔性明顯下降，所以鍍鋁復(fù)合膜應(yīng)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程 中不易出現(xiàn)揉曲、皺折、漏氣等現(xiàn)象。各層薄膜之間復(fù)合時(shí)應(yīng)不易發(fā)生脫層，并且膠粘劑粘結(jié)充分，如果復(fù)合強(qiáng)度較弱，則可能因面餅的油脂滲入至復(fù)合膜各層間， 導(dǎo)致復(fù)合膜分離，整體阻隔性下降。如果使用鍍鋁復(fù)合膜作為外包裝，鍍鋁層的厚度應(yīng)均勻并且鍍鋁層的附著力強(qiáng)且不易脫鋁。鍍鋁膜表面應(yīng)具有良好的潤濕性和粘 合性，以便印刷油墨和復(fù)合膠粘劑在膜表面的附著和粘合[7]。
鍍鋁膜表面具有極佳的金屬光澤和良好的反射性，無明顯的雜質(zhì)、斑痕、亮條及陰陽面等現(xiàn)象。
（3）溶劑殘留
根 據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)要求，包裝物的油墨印刷層中油墨成分不可含有苯類致癌化學(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(jié)良好。油炸面餅含有大量油脂，易緩慢進(jìn)入復(fù)合膜膠黏層與復(fù)合用溶劑相容，引起有害溶劑成分滲入面 餅內(nèi)，所以所使用的鍍鋁復(fù)合膜包裝更應(yīng)注意不得含有有害的溶劑殘留。
2 不同品牌鍍鋁復(fù)合膜的測試與研究
2.1 試驗(yàn)項(xiàng)目、設(shè)備及參考標(biāo)準(zhǔn)
（1）阻隔性
試驗(yàn)項(xiàng)目：氧氣透過量(參考標(biāo)準(zhǔn)GB 1038-2000)；試驗(yàn)設(shè)備：VAC-V1壓差法氣體滲透儀。
試驗(yàn)項(xiàng)目：水蒸氣透過率(參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21529-2008)；試驗(yàn)設(shè)備：W3/330水蒸氣透過率測試系統(tǒng)。
（2）物理機(jī)械性能
試驗(yàn)項(xiàng)目：厚度（參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6672-2001）；試驗(yàn)設(shè)備：CHY-CA測厚儀。
試驗(yàn)項(xiàng)目：熱封強(qiáng)度(參考標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2358-1998)、剝離強(qiáng)度(參考標(biāo)準(zhǔn)GB 8808-1998)；試驗(yàn)設(shè)備：XLW(PC)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)。
試驗(yàn)項(xiàng)目：泄露最大負(fù)壓(GB/T 15171-94)；試驗(yàn)設(shè)備：MFY-01密封試驗(yàn)儀。
試驗(yàn)項(xiàng)目：揉搓試驗(yàn)(ASTM F392)；試驗(yàn)設(shè)備：FDT-01揉搓試驗(yàn)儀。
（3）化學(xué)性能
試驗(yàn)項(xiàng)目：溶劑殘留(參考標(biāo)準(zhǔn)GB 10004-2008)；試驗(yàn)設(shè)備：GC7800 氣相色譜儀。
上述試驗(yàn)設(shè)備均由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司生產(chǎn)，具有較高的精密度及穩(wěn)定的性能。
2.2 結(jié)果與分析
本研究抽選了三款國內(nèi)著名品牌的油炸型方便面及其鍍鋁復(fù)合膜包裝的原材料進(jìn)行了阻隔性、物理機(jī)械性能以及化學(xué)性能等項(xiàng)目的試驗(yàn)，出于對各品牌測試數(shù)據(jù)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(jù)試驗(yàn)結(jié)果、方便面面餅特性、鍍鋁復(fù)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(fù)合膜的厚度與阻隔性比較
由表1中數(shù)據(jù)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(dá)到包裝袋生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)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(yàn)數(shù)據(jù)中有進(jìn)一步驗(yàn)證。
從表1中未揉搓前的阻隔性數(shù)據(jù)分析，三款樣品的阻氧性(由氧氣透過量參數(shù)反映)及阻濕性(由水蒸氣透過率參數(shù)反映)均能達(dá)到良好的阻氧、阻濕的要求。比較阻隔性數(shù)據(jù)可以看出，薄膜較厚的3號樣品(52.2 μm)的水蒸氣透過量分別比薄膜較薄的1號(44.9 μm)及2號(50.1 μm)樣品的水蒸氣透過率低60%、49.5%，氧氣透過量低62.8%、59.7%，即說明薄膜總厚度增加，特別是充當(dāng)阻隔層的VMCPP膜厚度增加，可顯著提高復(fù)合膜整體的阻隔性。
實(shí)驗(yàn)過程中將此類鍍鋁復(fù)合膜進(jìn)行了揉搓性試驗(yàn)，并測試了揉搓后的阻隔性數(shù)據(jù)。從表1中可以看出，揉搓后的1號和2號樣品的氧氣透過量發(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(jiān)硬，有時(shí)會(huì)有折斷的方便面殘?jiān)?，所以此類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(yùn)、儲藏及物流過程中， 方便面成品頻繁與其他物體接觸摩擦，此類鍍鋁復(fù)合膜更易產(chǎn)生針孔，在高溫高濕環(huán)境下，氧氣透過量及水蒸氣透過率將增大，方便面會(huì)被氧化。
根據(jù)上述現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，厚度偏薄的1號與2號樣品在經(jīng)過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(廠家提供)，而競爭實(shí)力相當(dāng)?shù)膰鴥?nèi)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?yàn)锽OPP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，但鍍鋁層不可過厚，否則會(huì)對包裝材料整體光澤、薄膜的復(fù)合強(qiáng)度、印刷效果造成影響。
（2）鍍鋁復(fù)合膜的熱封強(qiáng)度及密封性比較
BOPP/VMCPP鍍鋁復(fù)合膜通常情況下具有較低的熱封溫度和較高的熱封強(qiáng)度。1號和2號樣品的頂邊熱封強(qiáng)度較為合適，但側(cè)邊熱封強(qiáng)度在國家標(biāo)準(zhǔn)最低要求值附近，結(jié)合整體包裝的密封性試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)分別抽負(fù)壓至-70 kPa和-80 kPa時(shí)，放在水中的整體包裝在側(cè)邊熱封處的周圍有氣泡產(chǎn)生，進(jìn)一步說明了側(cè)邊熱封強(qiáng)度較低。上述質(zhì)量問題將導(dǎo)致方便面在經(jīng)過儲存、出廠、運(yùn)輸及銷售一系列過程后，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(cè)邊熱封強(qiáng)度均較高，在-89 kPa的負(fù)壓情況下，也未發(fā)生泄露。
由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出側(cè)邊的熱封強(qiáng)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，這種問題較為常見，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(yùn)輸、搬運(yùn)過程中極易造成側(cè)邊熱封口的損壞。造成上述現(xiàn)象的原因分析如下：
a. 熱封溫度不夠，只需適當(dāng)提高熱封溫度即可解決問題。
b. 熱封壓力過低時(shí)，被熱封的兩層材料難以達(dá)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。熱封壓力過大，再當(dāng)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(dǎo)致“熱切”現(xiàn)象。輕則降低封口的熱封強(qiáng)度，使封口的耐沖擊強(qiáng)度下降。所以，熱封壓力應(yīng)當(dāng)適當(dāng)。
c. 熱 封刀的刀面不夠平整，一般是因?yàn)橹虚g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(dāng)上、下熱封刀不平衡，則要通過調(diào)節(jié)壓力彈簧來實(shí)現(xiàn)，調(diào)節(jié)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(shè)備使用時(shí)間長了，高溫帶上附著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(xiàn)氣泡。清洗或重新更換高溫帶即可排除故障?！ ?/p>
e. 包裝材料自身問題，如果內(nèi)層鍍鋁膜非低溫?zé)岱忮冧X膜，而是普通熱封鍍鋁膜，那么熱封溫度至少應(yīng)達(dá)到150 ℃，如果是低溫?zé)岱忮冧X膜[8]，熱封溫度達(dá)到130 ℃即可滿足熱封效果。所以建議使用低溫?zé)岱忮冧X膜，可以控制熱封溫度不足問題，并節(jié)省熱封用電成本。
(3) 鍍鋁膜光澤度及復(fù)合強(qiáng)度的比較
將1號樣品與2號、3號樣品的內(nèi)層進(jìn)行比較，鍍鋁層的光澤度不如其后兩者，顯現(xiàn)出發(fā)白、發(fā)暗現(xiàn)象，這將使其他品牌方便面包裝在整體外觀上略占優(yōu)勢，1號樣品從外觀上損失了競爭力。如要解決上述問題，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用膠粘劑[9-10]，并調(diào)節(jié)好干式復(fù)合過程中溶劑揮發(fā)等環(huán)節(jié)的溫度。
BOPP/VMCPP復(fù)合膜的復(fù)合強(qiáng)度主要由剝離強(qiáng)度體現(xiàn)，由剝離強(qiáng)度結(jié)果可以看出1號樣品的復(fù)合強(qiáng)度低于2號、3號 樣品。而且在剝離試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)部分面積的鍍鋁層不僅無法將油墨層撕落，反而是印刷墨層將鍍鋁層撕落，即發(fā)生了鍍鋁遷移現(xiàn)象，這將影響剝離強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié) 果，也從側(cè)面反映了復(fù)合過程中殘留溶劑的滲透問題。所以在鍍鋁膜生產(chǎn)過程中需控制蒸鍍鋁膜時(shí)連結(jié)料的均勻性；選擇分子量稍大的優(yōu)質(zhì)鍍鋁膜專用膠黏劑，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(dǎo)致遷移現(xiàn)象；配制膠液時(shí)適當(dāng)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(fù)合膜的溶劑殘留量的比較
從表3的溶劑殘留實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，1號與2號樣品苯類物質(zhì)(主要是甲苯與二甲苯)含量大于或等于檢出限0.01 mg/m2， 即表示檢測出苯類物質(zhì)，而苯類物質(zhì)是國家規(guī)定不允許在食品包裝袋中檢出?？梢酝茰y出該復(fù)合膜在油墨層印刷過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(diào)配混合溶劑的主要原 料[11]。 從而在揮發(fā)處理溶劑過程中不嚴(yán)格控制，即導(dǎo)致高溫狀態(tài)下?lián)]發(fā)出類似于油漆的甲苯味道，苯類物質(zhì)在高溫或高濕環(huán)境下可能遷移至面餅中，引發(fā)食品遷移帶來的食 品安全，進(jìn)一步影響消費(fèi)者健康。解決此類問題主要取決于在油墨印刷過程中調(diào)整醇類、甲苯等溶劑比例，在后期溶劑揮發(fā)處理工藝中調(diào)整好溫度、時(shí)間等工藝使醇 類、苯類等溶劑揮發(fā)充分。
另外，現(xiàn)階段國內(nèi)食品行業(yè)絕大部分采用干式溶劑型復(fù)合工藝生產(chǎn)的復(fù)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(nèi)。另外，國內(nèi)已有無苯無酮凹版油墨印刷后用無溶劑復(fù)合機(jī)生產(chǎn)BOPP/VMCPP、BOPP/PE、BOPP/VMPET/PE等復(fù)合膜，避免了在層壓時(shí)出現(xiàn)的溶劑殘留，可考慮采用此類工藝生產(chǎn)鍍鋁復(fù)合膜。
3 結(jié)論
從上述分析可以看出國內(nèi)不同品牌的方便面產(chǎn)品使用的鍍鋁復(fù)合膜的質(zhì)量不均，主要集中在VMCPP的光澤度，復(fù)合膜的阻隔性、復(fù)合強(qiáng)度以及溶劑殘留等性能。方便面生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過程中未及時(shí)調(diào)整合適的熱封參數(shù)，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(yīng)優(yōu)先考慮低溫?zé)岱庑圆牧?。對于鍍鋁復(fù)合膜生產(chǎn)企業(yè)，為節(jié)省原料成本，生產(chǎn)出的鍍鋁復(fù)合膜較薄，影響了包裝的阻隔 性。其次，未選用合適鍍鋁復(fù)合膜的優(yōu)質(zhì)膠粘劑且涂抹不均勻，造成復(fù)合強(qiáng)度變差，發(fā)生鍍鋁遷移現(xiàn)象，從而影響油炸型面餅與鍍鋁復(fù)合膜的相容性。另外，生產(chǎn)過 程中縮短溶劑的揮發(fā)時(shí)間或降低揮發(fā)溫度，導(dǎo)致有害溶劑殘留。
因 此，食品企業(yè)應(yīng)在保證其與內(nèi)容物的良好相容性前提下，選擇性價(jià)比合適的包材。特別在現(xiàn)階段國家對食品企業(yè)的包裝原料未實(shí)行強(qiáng)檢的情況下，食品企業(yè)更應(yīng)時(shí)刻 注重包裝材料的質(zhì)量管控，避免應(yīng)包材知識的匱乏導(dǎo)致選材上引起的食品質(zhì)量安全問題，減少包材原料帶來的經(jīng)濟(jì)以及品牌信譽(yù)損失。
江蘇申凱包裝高新技術(shù)股份有限公司成立于2002年，公司注冊資本8000萬RMB，天交所上市企業(yè),，股權(quán)代碼000057，高新技術(shù)企業(yè)，公司總投資超過2.1億RMB，擁有20000余平方米普包廠區(qū)；擁有13000平方米的藥包廠區(qū)， 11000平方米的辦公面積。公司擁有二位行業(yè)頂尖研發(fā)博士，每年新增超過100多個(gè)專利，專業(yè)生產(chǎn)食品包裝膜（袋）、藥用包裝膜（袋）、化工包裝膜（袋）、電子監(jiān)管碼防偽包裝等各類彩印復(fù)合包裝膜（袋）?，F(xiàn)位于無錫新區(qū)碩放中通路99號，毗鄰上海車程2小時(shí)內(nèi)。
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