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酸奶杯對外界環境中氧氣的阻隔性的驗證及解決方案
最近更新時間：2015-3-26
提 供 商：濟南蘭光機電技術有限公司資料大小：776.5KB
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摘要：酸奶攜帶方便且易被人體消化吸收，是大眾生活中常見的營養。但因其含有大量脂肪及蛋白質，易被空氣中的氧氣成分氧化從而發生變質現象。所以，為了保證酸奶產品在其保質期內不易發生質量問題，并且獲得更長的保質期限，所使用的酸奶杯必須擁有較高的阻氧性，一般氧氣透過率越低，阻氧性越好。本文主要介紹了酸奶杯阻氧性的測試方法及原理，詳述了其測試過程等技術信息，為相關行業提供堅實的參考。
關鍵詞：酸奶、乳制品、酸奶杯、阻氧性、阻隔性、氧氣透過率、氧化變質、容器氧氣透過率測試、氧氣透過率測試系統
測試意義：
酸奶是向經過巴氏殺菌的新鮮牛奶內添加特殊品種的有益菌（即發酵劑），經過發酵后再冷卻灌裝的一種高營養的乳制品。酸奶含有大量蛋白質、脂肪、維生素以及有益菌等營養物質，并且易被人體消化吸收。鑒于加工需要及便于消費者食用，大多酸奶制品采用杯裝，而所使用的酸奶杯絕大多數為塑料類，其材質以PP、PS、PE為主，即常見的白色塑料杯，但也包括PE/紙/PE復合材質的紙基酸奶杯。在灌裝酸奶的同時，酸奶杯也需要進行不同方式的滅菌處理，確保酸奶不易被其他有害細菌引起變質。而同樣為了防止酸奶發生氧化變質的質量問題，對于酸奶杯的阻氧性要求也較高，如果其阻氧性較差，酸奶則易被從外界滲透入內的氧氣而氧化，發生酸奶發霉、漲杯、酸奶呈豆腐渣等質量問題。
塑料酸奶杯的厚度越厚，或者其所使用的材質的密度越高，則酸奶杯的阻隔性就越高，包括阻氧性及阻濕性等。而如何監控酸奶杯對外界氧氣的阻隔性，酸奶杯的阻氧性是否滿足所標注的保質期的質量需要，則需依靠檢測其氧氣透過率此項指標，透過率越小，說明阻氧性越高。本文以專業用于測試容器的氧氣透過率檢測儀器為基礎，詳細介紹了以PP為材質的酸奶杯氧氣透過率的測試過程及方法原理等信息，為酸奶杯生產及使用行業提供有力的技術參考。
圖1 酸奶杯示例圖
檢測方法：
上氧氣透過率測試方法分為等壓法與壓差法，其中等壓法采用庫侖電量傳感器吸收透過薄膜的氧氣，并轉化為電流信號，從而計算出氧氣透過率，其檢測限低，可測試高阻隔材料的氧氣透過率，并且等壓法可突破壓差法因兩側壓差對塑料容器產生的不可避免的影響，從而可擴展測試容器的氧氣透過率。因此，國內外測試容器類包裝材料的氧氣透過率時大多采用等壓法（即庫侖電量傳感器法）測試，但近幾年已有相關儀器制造企業逐步解決了壓差法對容器造成的影響而研制出可測試低阻隔包裝容器（即對氣體的透過率較高）的氣體阻隔性。
國內外等壓法測試容器氧氣透過率試驗主要遵循ASTM F 1307 《用電量傳感器測定干燥固體包裝件氧傳輸率》的標準，暫無相關國內標準。我們將采用Labthink蘭光公司自主研發的OX2/230氧氣透過率測試系統結合上述標準對PP材質的酸奶杯樣品進行氧氣透過率試驗。
1、試驗儀器
OX2/230氧氣透過率測試系統（Labthink蘭光），三腔獨立，超高精度，可同時測試三件相同或不同試樣，在保證試樣獨立測試的基礎上，將試驗效率提高了3倍。控溫范圍為15℃ ~ 55℃，控濕范圍為0%RH、35%RH ~ 90%RH。此系統可測試容器氧氣透過率的范圍為0.0001 ~ 60 cm3/(pkg·d)，同時該系統還可測試薄膜氧氣透過率，測試范圍為(0.01 ~ 6,500) cm3/m2·24h且可擴展至(0.07 ~ 6,5000) cm3/m2·24h。系統zui多可支持10臺儀器并行連接，建立30個試樣同時試驗的系統。
該儀器滿足ASTM F1307、ISO 15105-2、GB/T 19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003多種國家和標準，可滿足不同溫濕度環境下塑料、橡膠、紙、紙塑復合、玻璃、金屬等材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶等容器的氧氣透過率測試，如酸奶杯、可樂瓶、花生油桶、利樂包裝、真空包裝袋、金屬三片罐、塑料化妝品包裝、牙膏軟管、果凍杯等。并可測試各種塑料薄膜與片材等材料的氧氣阻隔性。
圖2 OX2/230氧氣透過率測試系統
2. 試樣的制備
將3個完好的酸奶杯樣品置于實驗室23℃、50%RH的環境中調節狀態48小時。
3. 試驗條件
地點：濟南蘭光包裝安全檢測中心
試驗溫度與濕度：23℃，50%RH
試驗方法：等壓法（即庫侖傳感器法）
4. 試驗步驟
4.1 試驗原理
OX2/230采用等壓法測試原理，將預先處理好的試樣夾緊于測試腔之間，氧氣或空氣在薄膜的一側流動，高純氮氣在薄膜的另一側流動。氧氣分子穿過薄膜擴散到另一側中的高純氮氣中，被流動的氮氣攜帶至傳感器。通過對傳感器測量到的氧氣濃度進行分析，從而計算出氧氣透過率等參數。對于包裝容器而言，高純氮氣在容器內流動，空氣或高純氧氣包圍在容器的外側。
4.2 試樣裝夾
用透明快固膠將試樣密封在容器封口裝置上；密封完畢后將其裝夾在容器測試裝置內部，再用密封袋將容器封口裝置托盤以上的部位包扎嚴密。按照上述方法裝夾其他2個試樣。
4.3 檢測過程
- 自動化試驗，測試過程簡單：
- 添加蒸餾水，打開系統氣源，并按要求調節氣源壓力。根據試驗要求，添加適量蒸餾水以達到要求的O2、N2濕度。
- 打開電源、運行軟件。
- 設置試驗溫度、試驗參數、啟動試驗。試驗參數包括控制參數（試驗模式、試驗循環次數、試驗時間、REZERO循環次數等）和試樣參數（類型、面積、厚度等）。
- 試驗過程中進行濕度、載氣流量調節。
- 試驗結束、數據處理。
- 關閉氣源和電源。
本次試驗的三個酸奶杯試樣的氧氣透過率平均值為0.0571 cm3/(pkg·d)。
總結：
采用Labthink蘭光OX2/230氧氣透過率測試系統測試塑料材質的酸奶杯氧氣透過率時，可獲得高精度的阻氧性結果，準確反映酸奶杯的阻隔性能。本試驗采用的檢測設備及檢驗標準同樣適用于其他用途的具有一定阻隔性的容器的氧氣透過率測試。Labthink蘭光一直致力于為客戶提供專業的檢測服務與設備，多年來為客戶提供了上萬次的阻隔性檢測服務，為客戶提供可靠的數據支持。Labthink蘭光期待與行業中的企事業單位增進技術交流與合作。
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