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技術(shù)文章
可食性包裝薄膜的應(yīng)用及重點(diǎn)性能檢測(cè)分析
點(diǎn)擊次數(shù)：500 發(fā)布時(shí)間：2014-11-14
目前，各行業(yè)中應(yīng)用的包裝材料種類繁多，特點(diǎn)各異：塑料袋使用zui為普遍且成本低廉，但其不易降解性會(huì)造成白色污染，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境；紙袋雖有利于回收、降解，可循環(huán)利用，但成本較高；保鮮膜作為直接接觸食品的包裝材料，有害物質(zhì)容易析出，會(huì)隨食物進(jìn)入人體影響健康……近年來(lái)，“綠色包裝”呼聲愈來(lái)愈高，如何實(shí)現(xiàn)包裝材料的“綠色”要求，成為包裝界研究的主流。從包裝材料出發(fā)，一般可采用四種手段提高包裝的綠色環(huán)保性：1、利用重復(fù)再用和再生的包裝材料；2、研制可食性包裝材料；3、推廣可降解材料；4、廣泛利用紙質(zhì)材料。從天然環(huán)保的角度比較，可食性包裝材料因其采用天然可食性物質(zhì)制成，食用后可直接被人體吸收，因而成為“綠色包裝”推廣的重要手段。
所謂可食性包裝膜,是指以天然可食性物質(zhì)（如多糖、蛋白質(zhì)等）為原料，通過不同分子間相互作用而形成的具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜。根據(jù)選材和工藝不同，可食性包裝膜可分為：多糖可食性包裝膜、蛋白可食性包裝膜、復(fù)合型可食性包裝膜等。
在我國(guó)，可食性包裝形式多樣，很多早已應(yīng)用于實(shí)際生活中：蠟、油、明膠涂覆在食品、水果表層可有效減緩水分流失，延長(zhǎng)貨架期；糖果、糕點(diǎn)外層包覆的糯米紙，是由番薯、玉米或小麥粉等淀粉做成，入口則化，用來(lái)隔離食品碎屑，防止與外層包裝的粘連。此外，冰淇淋甜筒的玉米烘焙包裝、香腸腸衣等均是典型的可食用包裝。近些年來(lái)，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和包裝企業(yè)也開始著手進(jìn)行新型可食性包裝膜的制備和性能研究。
既然對(duì)于可食性包裝膜進(jìn)行了如此細(xì)致的研究，而且又具有悠久的實(shí)踐歷史，但截至目前，為何沒有大規(guī)模的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用中呢？原因集中在其阻隔性不穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度不足以及無(wú)熱封性。
性能分析及檢測(cè)要點(diǎn)阻隔性是可食性包裝膜的檢測(cè)重點(diǎn)，包括氧氣透過率檢測(cè)、水蒸氣透過率檢測(cè)，其性能優(yōu)劣直接影響包裝食品的貨架期長(zhǎng)短。此外，為了在實(shí)際應(yīng)用中具備基本的包裝功能，可食性包裝膜需要在拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、直角撕裂、熱封等性能滿足包裝用膜的基本指標(biāo)。生產(chǎn)過程中，若要通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的包裝線得到良好的包裝效果，合理的摩擦系數(shù)是關(guān)鍵。為保證可食性包裝膜各部分材質(zhì)性能均勻，厚度控制不失為一個(gè)簡(jiǎn)單、有效的解決手段。
在這些需檢測(cè)指標(biāo)中，阻隔性、拉伸強(qiáng)度、撕裂度和熱封性能是首要的檢測(cè)項(xiàng)目。
1、阻隔性
所謂阻隔性能，是指可食性包裝膜對(duì)氣體、液體等滲透物透過材料的阻礙能力。無(wú)論食品、藥品，都要求包裝膜具有較高的阻隔性能，以延緩產(chǎn)品變質(zhì)過程，延長(zhǎng)保質(zhì)期。對(duì)于大多數(shù)食品來(lái)講，微生物超標(biāo)生長(zhǎng)繁殖是導(dǎo)致食品變質(zhì)的主要原因。加工過程中清洗、消毒、蒸煮、燒烤、熏制等環(huán)節(jié)可以有效的降低微生物的數(shù)量，但由于食品原材料受污染程度不同、加工/包裝的衛(wèi)生條件的差異會(huì)影響食物成品的微生物殘存量。在后期的存儲(chǔ)和運(yùn)輸中，倘若溫度、濕度和氣體量適宜，微生物仍會(huì)大量生長(zhǎng)繁殖，加快食物變質(zhì)。包裝膜作為食物與外界環(huán)境的zui后一道屏障，其阻隔氣體和水蒸氣的滲透能力對(duì)于食品品質(zhì)的保持有著極為重要的關(guān)系。
氧氣透過率（OxygenTransmissionRate）是指在單位時(shí)間內(nèi)透過單位面積試樣的氧氣數(shù)量，此項(xiàng)指標(biāo)可以作為衡量包裝膜阻氧性能的重要參數(shù)。在目前氧氣透過率檢測(cè)領(lǐng)域中，壓差法和等壓法作為兩種獨(dú)立典型的檢測(cè)方法各具特色：壓差法可測(cè)試多種氣體，測(cè)試成本低、成功率高，其zui大優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試環(huán)境氣體“純凈”，排除了雜質(zhì)氣體對(duì)試驗(yàn)過程帶來(lái)的影響，但容器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展一直遭遇瓶頸，Labthink蘭光（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）研發(fā)生產(chǎn)的G2/130壓差法容器氣體透過率測(cè)試儀的問世標(biāo)志著這一技術(shù)難關(guān)終于被攻破；等壓法的檢測(cè)對(duì)象從膜材擴(kuò)大至容器，但在檢測(cè)范圍上較為局限，僅適用于氧氣透過率測(cè)試。
水蒸氣透過率（WaterVapourTransmissionRate），是指在特定條件下，單位時(shí)間透過單位面積試驗(yàn)的水蒸氣量。目前此項(xiàng)檢測(cè)以稱重法和傳感器法兩大主要檢測(cè)方法。稱重法歷史悠久，是透濕檢測(cè)的仲裁方法，但操作較為復(fù)雜，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。如今該方法已經(jīng)得到明顯的改進(jìn)，的稱重法透濕性儀器——W3/031水蒸氣透過率測(cè)試儀已全部采用微電腦控制，自動(dòng)試驗(yàn)，且多個(gè)透濕杯設(shè)置極大提高了測(cè)試效率；傳感器法包括電解傳感器法、紅外傳感器法和相對(duì)濕度測(cè)定法。單就測(cè)試效率來(lái)說，傳感器法略勝*。
2、抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率
抗拉強(qiáng)度是指包裝膜拉斷前承受的zui大應(yīng)力值，而斷裂伸長(zhǎng)率是指包裝膜拉斷后被拉伸增加的長(zhǎng)度與初始長(zhǎng)度的比值。此項(xiàng)檢測(cè)可以有效解決包裝膜在外力作用下產(chǎn)生的破損與斷裂問題，并且對(duì)于多種不同類型的可食性包裝膜進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)分析，可以幫助判定、選取合適的基質(zhì)和工藝進(jìn)行研究開發(fā)。
3、撕裂度
包裝袋在存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)倪^程中，常會(huì)在外力的影響下被撕裂。因此包裝膜應(yīng)具備足夠的抗撕裂擴(kuò)展力，來(lái)減少撕裂的傳遞，減低泄露的可能性。另一方面，“易撕口”包裝的開口部分同樣要求一定的撕裂力，因此撕裂度是可食用包裝膜應(yīng)用研究的一個(gè)要點(diǎn)。傳統(tǒng)撕裂度測(cè)試有三種常見方法：
直角撕裂法，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裁取一邊成直角樣式的試樣，對(duì)之施加拉伸負(fù)荷，使試樣在直角口處撕裂來(lái)測(cè)試撕裂強(qiáng)度。
褲型撕裂法，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裁取長(zhǎng)條狀試樣，并在長(zhǎng)軸方向切縫至1/2處，使其切口所成的兩“褲腿”形狀，經(jīng)受拉伸試驗(yàn)，測(cè)出沿長(zhǎng)軸方向撕裂所需的力。
埃萊門多夫法，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制取帶有切口的試樣，使之承受擺錘的撕裂，以撕裂試樣所消耗的能量計(jì)算試樣的耐撕裂性。
一般來(lái)說，直角撕裂法的較為常用。檢測(cè)儀器建議選用智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，通過裝置不同的夾具，可實(shí)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂、熱封強(qiáng)度等多重檢測(cè)，一體化程度高。而且“微電腦控制、自動(dòng)試驗(yàn)功能”有利于幫助研究者減低測(cè)試的人為干擾，保證數(shù)據(jù)的性。
4、熱封性能
包裝的破損是目前影響包裝質(zhì)量的首要問題，封口是破損的多發(fā)部位。目前封口主要采用熱封技術(shù)，即加熱到預(yù)設(shè)溫度，兩層或多層包裝膜受熱成熔融狀態(tài)，借助一定壓力促使膜分子滲透融合，經(jīng)過一段時(shí)間后融為一體即封口。因此要保證制成袋具有良好的封口強(qiáng)度和密封性，熱封材料和熱封工藝是關(guān)鍵。
針對(duì)可食性包裝膜的應(yīng)用研究，首先以不同基質(zhì)和工藝制成的包裝膜為對(duì)象進(jìn)行熱封性能研究。選擇不同的可食性包裝膜按要求制成樣品，在專業(yè)檢測(cè)儀器——熱封試驗(yàn)儀上設(shè)置統(tǒng)一的熱封壓力、時(shí)間和溫度模擬封口工藝。后借助智能電力拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱封強(qiáng)度測(cè)試，以此來(lái)選擇熱封性能較好的可食性包裝膜材。其次以同種材料為檢測(cè)對(duì)象，設(shè)置多組熱封壓力、時(shí)間和溫度參數(shù)進(jìn)行封口試驗(yàn)。根據(jù)拉力機(jī)熱封強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)來(lái)找出合適的熱封參數(shù)。
總結(jié)可食性包裝膜在包裝領(lǐng)域尚屬新興材料，從研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用仍需大量的性能分析和驗(yàn)證。經(jīng)過研究得知，可食性包裝膜的阻隔性、物理機(jī)械性能還是影響其發(fā)展的瓶頸，因此需要得到廣大科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)單位的高度重視。另外，包裝膜性能檢測(cè)技術(shù)日新月異，檢測(cè)儀器自動(dòng)化、化程度大幅提高，相信在理論、技術(shù)、儀器的同步支持下，可食性包裝膜真正大規(guī)模的推廣應(yīng)用指日可待?。▉?lái)源：濟(jì)南蘭光）
所謂可食性包裝膜,是指以天然可食性物質(zhì)（如多糖、蛋白質(zhì)等）為原料，通過不同分子間相互作用而形成的具有多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的薄膜。根據(jù)選材和工藝不同，可食性包裝膜可分為：多糖可食性包裝膜、蛋白可食性包裝膜、復(fù)合型可食性包裝膜等。
在我國(guó)，可食性包裝形式多樣，很多早已應(yīng)用于實(shí)際生活中：蠟、油、明膠涂覆在食品、水果表層可有效減緩水分流失，延長(zhǎng)貨架期；糖果、糕點(diǎn)外層包覆的糯米紙，是由番薯、玉米或小麥粉等淀粉做成，入口則化，用來(lái)隔離食品碎屑，防止與外層包裝的粘連。此外，冰淇淋甜筒的玉米烘焙包裝、香腸腸衣等均是典型的可食用包裝。近些年來(lái)，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和包裝企業(yè)也開始著手進(jìn)行新型可食性包裝膜的制備和性能研究。
既然對(duì)于可食性包裝膜進(jìn)行了如此細(xì)致的研究，而且又具有悠久的實(shí)踐歷史，但截至目前，為何沒有大規(guī)模的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用中呢？原因集中在其阻隔性不穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度不足以及無(wú)熱封性。
性能分析及檢測(cè)要點(diǎn)阻隔性是可食性包裝膜的檢測(cè)重點(diǎn)，包括氧氣透過率檢測(cè)、水蒸氣透過率檢測(cè)，其性能優(yōu)劣直接影響包裝食品的貨架期長(zhǎng)短。此外，為了在實(shí)際應(yīng)用中具備基本的包裝功能，可食性包裝膜需要在拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、直角撕裂、熱封等性能滿足包裝用膜的基本指標(biāo)。生產(chǎn)過程中，若要通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)的包裝線得到良好的包裝效果，合理的摩擦系數(shù)是關(guān)鍵。為保證可食性包裝膜各部分材質(zhì)性能均勻，厚度控制不失為一個(gè)簡(jiǎn)單、有效的解決手段。
在這些需檢測(cè)指標(biāo)中，阻隔性、拉伸強(qiáng)度、撕裂度和熱封性能是首要的檢測(cè)項(xiàng)目。
1、阻隔性
所謂阻隔性能，是指可食性包裝膜對(duì)氣體、液體等滲透物透過材料的阻礙能力。無(wú)論食品、藥品，都要求包裝膜具有較高的阻隔性能，以延緩產(chǎn)品變質(zhì)過程，延長(zhǎng)保質(zhì)期。對(duì)于大多數(shù)食品來(lái)講，微生物超標(biāo)生長(zhǎng)繁殖是導(dǎo)致食品變質(zhì)的主要原因。加工過程中清洗、消毒、蒸煮、燒烤、熏制等環(huán)節(jié)可以有效的降低微生物的數(shù)量，但由于食品原材料受污染程度不同、加工/包裝的衛(wèi)生條件的差異會(huì)影響食物成品的微生物殘存量。在后期的存儲(chǔ)和運(yùn)輸中，倘若溫度、濕度和氣體量適宜，微生物仍會(huì)大量生長(zhǎng)繁殖，加快食物變質(zhì)。包裝膜作為食物與外界環(huán)境的zui后一道屏障，其阻隔氣體和水蒸氣的滲透能力對(duì)于食品品質(zhì)的保持有著極為重要的關(guān)系。
氧氣透過率（OxygenTransmissionRate）是指在單位時(shí)間內(nèi)透過單位面積試樣的氧氣數(shù)量，此項(xiàng)指標(biāo)可以作為衡量包裝膜阻氧性能的重要參數(shù)。在目前氧氣透過率檢測(cè)領(lǐng)域中，壓差法和等壓法作為兩種獨(dú)立典型的檢測(cè)方法各具特色：壓差法可測(cè)試多種氣體，測(cè)試成本低、成功率高，其zui大優(yōu)勢(shì)在于測(cè)試環(huán)境氣體“純凈”，排除了雜質(zhì)氣體對(duì)試驗(yàn)過程帶來(lái)的影響，但容器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展一直遭遇瓶頸，Labthink蘭光（濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司）研發(fā)生產(chǎn)的G2/130壓差法容器氣體透過率測(cè)試儀的問世標(biāo)志著這一技術(shù)難關(guān)終于被攻破；等壓法的檢測(cè)對(duì)象從膜材擴(kuò)大至容器，但在檢測(cè)范圍上較為局限，僅適用于氧氣透過率測(cè)試。
水蒸氣透過率（WaterVapourTransmissionRate），是指在特定條件下，單位時(shí)間透過單位面積試驗(yàn)的水蒸氣量。目前此項(xiàng)檢測(cè)以稱重法和傳感器法兩大主要檢測(cè)方法。稱重法歷史悠久，是透濕檢測(cè)的仲裁方法，但操作較為復(fù)雜，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)。如今該方法已經(jīng)得到明顯的改進(jìn)，的稱重法透濕性儀器——W3/031水蒸氣透過率測(cè)試儀已全部采用微電腦控制，自動(dòng)試驗(yàn)，且多個(gè)透濕杯設(shè)置極大提高了測(cè)試效率；傳感器法包括電解傳感器法、紅外傳感器法和相對(duì)濕度測(cè)定法。單就測(cè)試效率來(lái)說，傳感器法略勝*。
2、抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率
抗拉強(qiáng)度是指包裝膜拉斷前承受的zui大應(yīng)力值，而斷裂伸長(zhǎng)率是指包裝膜拉斷后被拉伸增加的長(zhǎng)度與初始長(zhǎng)度的比值。此項(xiàng)檢測(cè)可以有效解決包裝膜在外力作用下產(chǎn)生的破損與斷裂問題，并且對(duì)于多種不同類型的可食性包裝膜進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)分析，可以幫助判定、選取合適的基質(zhì)和工藝進(jìn)行研究開發(fā)。
3、撕裂度
包裝袋在存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)倪^程中，常會(huì)在外力的影響下被撕裂。因此包裝膜應(yīng)具備足夠的抗撕裂擴(kuò)展力，來(lái)減少撕裂的傳遞，減低泄露的可能性。另一方面，“易撕口”包裝的開口部分同樣要求一定的撕裂力，因此撕裂度是可食用包裝膜應(yīng)用研究的一個(gè)要點(diǎn)。傳統(tǒng)撕裂度測(cè)試有三種常見方法：
直角撕裂法，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裁取一邊成直角樣式的試樣，對(duì)之施加拉伸負(fù)荷，使試樣在直角口處撕裂來(lái)測(cè)試撕裂強(qiáng)度。
褲型撕裂法，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裁取長(zhǎng)條狀試樣，并在長(zhǎng)軸方向切縫至1/2處，使其切口所成的兩“褲腿”形狀，經(jīng)受拉伸試驗(yàn)，測(cè)出沿長(zhǎng)軸方向撕裂所需的力。
埃萊門多夫法，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制取帶有切口的試樣，使之承受擺錘的撕裂，以撕裂試樣所消耗的能量計(jì)算試樣的耐撕裂性。
一般來(lái)說，直角撕裂法的較為常用。檢測(cè)儀器建議選用智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)，通過裝置不同的夾具，可實(shí)現(xiàn)抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂、熱封強(qiáng)度等多重檢測(cè)，一體化程度高。而且“微電腦控制、自動(dòng)試驗(yàn)功能”有利于幫助研究者減低測(cè)試的人為干擾，保證數(shù)據(jù)的性。
4、熱封性能
包裝的破損是目前影響包裝質(zhì)量的首要問題，封口是破損的多發(fā)部位。目前封口主要采用熱封技術(shù)，即加熱到預(yù)設(shè)溫度，兩層或多層包裝膜受熱成熔融狀態(tài)，借助一定壓力促使膜分子滲透融合，經(jīng)過一段時(shí)間后融為一體即封口。因此要保證制成袋具有良好的封口強(qiáng)度和密封性，熱封材料和熱封工藝是關(guān)鍵。
針對(duì)可食性包裝膜的應(yīng)用研究，首先以不同基質(zhì)和工藝制成的包裝膜為對(duì)象進(jìn)行熱封性能研究。選擇不同的可食性包裝膜按要求制成樣品，在專業(yè)檢測(cè)儀器——熱封試驗(yàn)儀上設(shè)置統(tǒng)一的熱封壓力、時(shí)間和溫度模擬封口工藝。后借助智能電力拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱封強(qiáng)度測(cè)試，以此來(lái)選擇熱封性能較好的可食性包裝膜材。其次以同種材料為檢測(cè)對(duì)象，設(shè)置多組熱封壓力、時(shí)間和溫度參數(shù)進(jìn)行封口試驗(yàn)。根據(jù)拉力機(jī)熱封強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)比對(duì)來(lái)找出合適的熱封參數(shù)。
總結(jié)可食性包裝膜在包裝領(lǐng)域尚屬新興材料，從研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用仍需大量的性能分析和驗(yàn)證。經(jīng)過研究得知，可食性包裝膜的阻隔性、物理機(jī)械性能還是影響其發(fā)展的瓶頸，因此需要得到廣大科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)單位的高度重視。另外，包裝膜性能檢測(cè)技術(shù)日新月異，檢測(cè)儀器自動(dòng)化、化程度大幅提高，相信在理論、技術(shù)、儀器的同步支持下，可食性包裝膜真正大規(guī)模的推廣應(yīng)用指日可待?。▉?lái)源：濟(jì)南蘭光）