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鍍鋁復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 對國內使用鍍鋁復合膜作為包裝的品牌方便面成品包裝出現的質量問題，利用多款檢測設備及分析技術，對不同品牌方便面的鍍鋁復合膜的阻隔性、密封性、物理機 械性能以及溶劑殘留等關鍵指標進行了檢測，結合方便面面餅的特性、包裝工藝以及鍍鋁復合膜的生產工藝，根據測試數據分析了鍍鋁復合膜與面餅之間的相容性、 質量問題的產生原因及解決辦法，由此為方便面生產企業在包材選擇及質量管控工作提供借鑒。
關鍵詞：鍍鋁復合膜 ,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. 國家包裝產品質量監督檢驗中心，濟南 250102；2. 濟南蘭光機電技術有限公司，濟南 250031)
現今市面上銷售的多款品牌方便面產品多為油炸型，僅有少數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致面餅內油脂酸敗。國內方便面產品使用的包裝多為BOPP/VMCPP，BOPP/CPP，PA/CPP復合膜結構，其中BOPP/VMCPP復合膜是阻隔性較高的包裝膜，但是各層厚度及復合膜質量的不一致，導致了該鍍鋁復合膜在阻隔性能、溶劑殘留等關鍵性指標質量上差距較大[2-3]。針對上述方便面面餅復合膜包裝的現狀，對國內三款品牌方便面所使用的BOPP/VMCPP鍍鋁復合膜包裝進行了檢測，重點從阻隔性能、物理機械性能、溶劑殘留等關鍵控制點入手，從包裝生產、方便面自身特性、鍍鋁膜復合工藝等多方面分析該鍍鋁復合膜包裝與方便面面餅的相容性，以便于為國內方便面包裝材料的選擇提供一定的參考依據。
1 方便面面餅特性及鍍鋁復合膜應具有的性能
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，遇氧氣環境會使食品色素被氧化導致顏色發暗、油脂中大量不飽和脂肪酸成分被氧化而酸敗，所以食品應盡可能與氧氣 環境隔絕。其次，干燥面餅的水分含量低，遇濕度較大環境時，方便面易吸收空氣中水分，產生潮解，面餅變軟。很多方便面內都添加了保持產品性質的食品添加 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部持水性，改善食品的形態、風味、色 澤等的一類物質，使方便面復水快、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；同時磷酸鹽與這些金屬陽離子螯合后，能降低微生物細胞分裂時的穩定性及降低許多細胞的熱穩定性，從而有效抑制細菌滋生，起到防褐保鮮、延長貨架期的作用。抗氧化劑則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致人體攝磷過多，會使體內的鈣無法充分利用，引起骨折、牙齒脫落等骨骼變形癥狀，而抗氧化劑在人體內慢慢變質易引起體內酶系統紊亂最終引發癌變[6]。所以，基于阻氧、阻濕的要求，同時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，包裝袋內易有面渣固體或碎屑。所以，方便面包裝不僅應具有高阻濕性、阻氧性，還需具備一定的耐穿刺性、耐揉搓性。
1.2 鍍鋁復合膜應具有的性能
（1）阻隔性
鍍鋁復合膜具有優良的阻氧、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）物理機械性能
因 質量較差的鍍鋁膜容易在外力揉搓或擠壓時產生現針孔，從而引起阻隔性明顯下降，所以鍍鋁復合膜應具有優良的耐折性及抗揉搓能力，以保證其在包裝方便面過程 中不易出現揉曲、皺折、漏氣等現象。各層薄膜之間復合時應不易發生脫層，并且膠粘劑粘結充分，如果復合強度較弱，則可能因面餅的油脂滲入至復合膜各層間， 導致復合膜分離，整體阻隔性下降。如果使用鍍鋁復合膜作為外包裝，鍍鋁層的厚度應均勻并且鍍鋁層的附著力強且不易脫鋁。鍍鋁膜表面應具有良好的潤濕性和粘 合性，以便印刷油墨和復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、斑痕、亮條及陰陽面等現象。
（3）溶劑殘留
根 據國家相關法律法規要求，包裝物的油墨印刷層中油墨成分不可含有苯類致癌化學物質，否則會在高溫、高濕環境下或食品長期的儲存中發生遷移，進入食品后會影 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良好。油炸面餅含有大量油脂，易緩慢進入復合膜膠黏層與復合用溶劑相容，引起有害溶劑成分滲入面 餅內，所以所使用的鍍鋁復合膜包裝更應注意不得含有有害的溶劑殘留。
2 不同品牌鍍鋁復合膜的測試與研究
2.1 試驗項目、設備及參考標準
（1）阻隔性
試驗項目：氧氣透過量(參考標準GB 1038-2000)；試驗設備：VAC-V1壓差法氣體滲透儀。
試驗項目：水蒸氣透過率(參考標準GB/T 21529-2008)；試驗設備：W3/330水蒸氣透過率測試系統。
（2）物理機械性能
試驗項目：厚度（參考標準GB/T 6672-2001）；試驗設備：CHY-CA測厚儀。
試驗項目：熱封強度(參考標準QB/T 2358-1998)、剝離強度(參考標準GB 8808-1998)；試驗設備：XLW(PC)智能電子拉力試驗機。
試驗項目：泄露最大負壓(GB/T 15171-94)；試驗設備：MFY-01密封試驗儀。
試驗項目：揉搓試驗(ASTM F392)；試驗設備：FDT-01揉搓試驗儀。
（3）化學性能
試驗項目：溶劑殘留(參考標準GB 10004-2008)；試驗設備：GC7800 氣相色譜儀。
上述試驗設備均由濟南蘭光機電技術有限公司生產，具有較高的精密度及穩定的性能。
2.2 結果與分析
本研究抽選了三款國內著名品牌的油炸型方便面及其鍍鋁復合膜包裝的原材料進行了阻隔性、物理機械性能以及化學性能等項目的試驗，出于對各品牌測試數據的保密，本研究將三種樣品分別命名為1 號、2號與3號。根據試驗結果、方便面面餅特性、鍍鋁復合膜的生產工藝以及包裝與食品相容性，進行了如下的比較和分析：
（1）鍍鋁復合膜的厚度與阻隔性比較
由表1中數據可看出，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，而且并未達到包裝袋生產廠家提供的數據48 μm的厚度。這兩種包裝袋的厚度差別造成的產品質量差距在后面的阻隔性實驗數據中有進一步驗證。
從表1中未揉搓前的阻隔性數據分析，三款樣品的阻氧性(由氧氣透過量參數反映)及阻濕性(由水蒸氣透過率參數反映)均能達到良好的阻氧、阻濕的要求。比較阻隔性數據可以看出，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，特別是充當阻隔層的VMCPP膜厚度增加，可顯著提高復合膜整體的阻隔性。
實驗過程中將此類鍍鋁復合膜進行了揉搓性試驗，并測試了揉搓后的阻隔性數據。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硬，有時會有折斷的方便面殘渣，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大打折扣；如在搬運、儲藏及物流過程中， 方便面成品頻繁與其他物體接觸摩擦，此類鍍鋁復合膜更易產生針孔，在高溫高濕環境下，氧氣透過量及水蒸氣透過率將增大，方便面會被氧化。
根據上述現象發現，厚度偏薄的1號與2號樣品在經過揉搓后阻隔性能變差，這是由于鍍鋁層較薄引起的，1號產品BOPP層厚度為25 μm，鍍鋁層厚度為20 μm(廠家提供)，而競爭實力相當的國內品牌一般將BOPP層厚度控制在20 μm ~ 25 μm，鍍鋁層厚度控制在23 μm ~ 28 μm。因為BOPP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，否則會對包裝材料整體光澤、薄膜的復合強度、印刷效果造成影響。
（2）鍍鋁復合膜的熱封強度及密封性比較
BOPP/VMCPP鍍鋁復合膜通常情況下具有較低的熱封溫度和較高的熱封強度。1號和2號樣品的頂邊熱封強度較為合適，但側邊熱封強度在國家標準最低要求值附近，結合整體包裝的密封性試驗結果，當分別抽負壓至-70 kPa和-80 kPa時，放在水中的整體包裝在側邊熱封處的周圍有氣泡產生，進一步說明了側邊熱封強度較低。上述質量問題將導致方便面在經過儲存、出廠、運輸及銷售一系列過程后，緩慢的進入氧氣及濕氣，從而引起面餅的潮變及氧化。而3號樣品的頂邊與側邊熱封強度均較高，在-89 kPa的負壓情況下，也未發生泄露。
由實驗結果可以看出側邊的熱封強度略低，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，而且在運輸、搬運過程中極易造成側邊熱封口的損壞。造成上述現象的原因分析如下：
a. 熱封溫度不夠，只需適當提高熱封溫度即可解決問題。
b. 熱封壓力過低時，被熱封的兩層材料難以達到真正的融合，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，再當熱封溫度稍高時，易在熱封時熱封刀會將封縫中的熔料擠走，導致“熱切”現象。輕則降低封口的熱封強度，使封口的耐沖擊強度下降。所以，熱封壓力應當適當。
c. 熱 封刀的刀面不夠平整，一般是因為中間螺桿裝斜了，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。 當上、下熱封刀不平衡，則要通過調節壓力彈簧來實現，調節到適中即可。彈簧向外退時，熱封刀將向下墜；將下刀片的彈簧向上施緊時，熱封刀將向上移動。
d. 設備使用時間長了，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，經冷壓輪壓合后出現氣泡。清洗或重新更換高溫帶即可排除故障。
e. 包裝材料自身問題，如果內層鍍鋁膜非低溫熱封鍍鋁膜，而是普通熱封鍍鋁膜，那么熱封溫度至少應達到150 ℃，如果是低溫熱封鍍鋁膜[8]，熱封溫度達到130 ℃即可滿足熱封效果。所以建議使用低溫熱封鍍鋁膜，可以控制熱封溫度不足問題，并節省熱封用電成本。
(3) 鍍鋁膜光澤度及復合強度的比較
將1號樣品與2號、3號樣品的內層進行比較，鍍鋁層的光澤度不如其后兩者，顯現出發白、發暗現象，這將使其他品牌方便面包裝在整體外觀上略占優勢，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]，并調節好干式復合過程中溶劑揮發等環節的溫度。
BOPP/VMCPP復合膜的復合強度主要由剝離強度體現，由剝離強度結果可以看出1號樣品的復合強度低于2號、3號 樣品。而且在剝離試驗過程中，發現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，即發生了鍍鋁遷移現象，這將影響剝離強度實驗結 果，也從側面反映了復合過程中殘留溶劑的滲透問題。所以在鍍鋁膜生產過程中需控制蒸鍍鋁膜時連結料的均勻性；選擇分子量稍大的優質鍍鋁膜專用膠黏劑，且涂 抹均勻，以防膠液滲透到鍍鋁層并進一步破壞作用，導致遷移現象；配制膠液時適當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）鍍鋁復合膜的溶劑殘留量的比較
從表3的溶劑殘留實驗數據可以看出，1號與2號樣品苯類物質(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，而苯類物質是國家規定不允許在食品包裝袋中檢出。可以推測出該復合膜在油墨層印刷過程中溶劑含有的甲苯、二甲苯等物質未揮發完全， 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，尤其把甲苯作為調配混合溶劑的主要原 料[11]。 從而在揮發處理溶劑過程中不嚴格控制，即導致高溫狀態下揮發出類似于油漆的甲苯味道，苯類物質在高溫或高濕環境下可能遷移至面餅中，引發食品遷移帶來的食 品安全，進一步影響消費者健康。解決此類問題主要取決于在油墨印刷過程中調整醇類、甲苯等溶劑比例，在后期溶劑揮發處理工藝中調整好溫度、時間等工藝使醇 類、苯類等溶劑揮發充分。
另外，現階段國內食品行業絕大部分采用干式溶劑型復合工藝生產的復合膜、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。另外，國內已有無苯無酮凹版油墨印刷后用無溶劑復合機生產BOPP/VMCPP、BOPP/PE、BOPP/VMPET/PE等復合膜，避免了在層壓時出現的溶劑殘留，可考慮采用此類工藝生產鍍鋁復合膜。
3 結論
從上述分析可以看出國內不同品牌的方便面產品使用的鍍鋁復合膜的質量不均，主要集中在VMCPP的光澤度，復合膜的阻隔性、復合強度以及溶劑殘留等性能。方便面生產企業在生產過程中未及時調整合適的熱封參數，并且作為熱封層的VMCPP膜 的質量對熱封溫度控制至關重要，因此選材應優先考慮低溫熱封性材料。對于鍍鋁復合膜生產企業，為節省原料成本，生產出的鍍鋁復合膜較薄，影響了包裝的阻隔 性。其次，未選用合適鍍鋁復合膜的優質膠粘劑且涂抹不均勻，造成復合強度變差，發生鍍鋁遷移現象，從而影響油炸型面餅與鍍鋁復合膜的相容性。另外，生產過 程中縮短溶劑的揮發時間或降低揮發溫度，導致有害溶劑殘留。
因 此，食品企業應在保證其與內容物的良好相容性前提下，選擇性價比合適的包材。特別在現階段國家對食品企業的包裝原料未實行強檢的情況下，食品企業更應時刻 注重包裝材料的質量管控，避免應包材知識的匱乏導致選材上引起的食品質量安全問題，減少包材原料帶來的經濟以及品牌信譽損失。
江蘇申凱包裝高新技術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,，股權代碼000057，高新技術企業，公司總投資超過2.1億RMB，擁有20000余平方米普包廠區；擁有13000平方米的藥包廠區， 11000平方米的辦公面積。公司擁有二位行業頂尖研發博士，每年新增超過100多個專利，專業生產食品包裝膜（袋）、藥用包裝膜（袋）、化工包裝膜（袋）、電子監管碼防偽包裝等各類彩印復合包裝膜（袋）。現位于無錫新區碩放中通路99號，毗鄰上海車程2小時內。
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