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黑白膜在牛奶包装中的应用

2021年6月10日 发表评论 阅读评论

牛奶包装黑白膜是一种的乳制品包装材料,具有独特的避光阻氧功能,同时价格低廉(仅为利乐包的1/5)、运输方便、储存空间小、实用性强 。它在保证牛奶保质期的同时,还大大地降低了产品包装成本,非常符合现在的环保要求,是目前生活中常见的包装形式。

目前,国内牛奶包装主要形式是薄膜类包装、纸质类包装、塑料瓶、玻璃瓶。其中,薄膜类包装主要采用黑白膜的包装形式,利乐包则是纸质类包装的主要形式。通过下表可以看出各种包装形式的优势和劣势。

近年来,利乐包等牛奶包装迅速兴起,但是北方和中西部地区还是以经济型牛奶包装为主。美国相关机构的资料显示,乳制品包装的发展趋势是:(1)轻量、无菌、绿色包装成为主流;(2)玻璃、金属等大型包装逐步退出市场;(3)超薄塑料包装逐渐被淘汰;(4)轻壁软包装将迅速发展。黑白膜牛奶包装正好顺应了这个趋势的发展。

牛奶包装黑白膜的材料结构

简易牛奶包装膜,一般为单层膜,它是由各种聚乙烯料添加一定比例的白色母料,经吹膜而成。牛奶包装黑白膜主要是采用三层或多层共挤方式,选用LDPE、LLDPE、EVOH、mLLDPE等树脂,配合黑、白母料共挤吹制而成的高性能复合膜。

主要有以下几种结构形式:

1、3层结构的黑白共挤包装膜。其材料组成为:PE+黑母料/PE+白母料/PE+白母料,见图1。

内层为热封层,外层为印刷层。热封内层中所添加的黑色母料起到阻挡光线的作用,中间层和外层印刷层添加白母料起到遮盖黑色的作用和阻隔光线的作用。这种包装膜采用超高温瞬时杀菌(UHT)和双氧水(H202)杀菌法,其可使乳制品在常温下保质期达到30天左右。

2、5层结构的黑白共挤包装膜,其材料组成PE+黑母料/粘合树脂/EVOH/粘合树脂/PE+白母料,见图2。

内外层功能与三层结构黑白膜的功能相同,增加了中间阻隔层。其中,阻隔层可以是PVDC、PAN、EVOH等高阻隔性树脂。因此,这种包装属于高阻隔无菌包装。其主要特点:

(1)阻氧性能优异,能有效保证食品安全,同时使长效保鲜牛奶保持浓郁香味;

(2)其包装的牛奶保质期长达90天,有效增加销售半径;

(3)与铝塑无菌纸包装相比,包材成本优势明显;

(4)设备适用性强。一般无菌液体灌装机均可使用。

3、6层结构的黑白共挤包装膜,其材料组成是PE+黑母料/粘合树脂/PVDC/粘合树脂/PE+白母料/PE+白母料,其材料结构见图3。

该种黑白膜为非对称结构,中间的阻隔层为PVDC树脂。其它三层可按客户对热封牢度要求不同而灵活选择热封在里层或外层,此非对称结构更实用。这种包装膜属于高阻隔性材料,有较长的保质期,使用这种包装的牛奶在常温下可保存90天左右。

牛奶包装黑白膜的性能测试

厚度检测是其它检测的基础。首先,厚度的均匀性决定了包装膜材其他性能,比如阻隔性。厚度不均将会造成薄膜整体阻隔性能的不稳定,尤其对于高阻隔功能性复合膜来说,功能性会受到削弱。此外,在满足包装需要,并保持膜材厚度均匀的前提下,厚度越小越能节约生产成本。故包装材料的厚度控制非常重要。

目前,包装检测实验室主要采用机械接触式测厚仪,内置位移传感器,通过与试样表面接触,测得材料的厚度。其性除了与传感器的精度有关之外,还会受到环境温度和风速的影响。

保护功能,是现代包装的基本功能之一。一件产品从完成包装到达消费者手中,要经过装卸、运输、储存、陈列等环节,在每一个环节中都存在很多能对内容物造成破坏的因素,包装的保护功能就体现在要防止这些破坏因素在物流过程中对产品质量和数量造成的损失。故包装材料需要具备一定的力学强度。

力学性能包括拉伸性能、弯曲性能、冲击性能、剪切性能、摩擦性能、热封性能等,任何一项不达标都可能导致包装物的破裂或者生产线运作失误。

例如材料的热封性能(Heatsealability),它包括在热封部分仍然比较热(尚未冷却到环境温度)时检测它的热粘力(Hot Tack)以及热封部分冷却稳定后的热封强度(Ultimate Strength)两方面。

热封制袋普遍应用在日化产品包装、食品药品包装等领域,软包装生产线上的充填方式多数是让产品从一定高度落入包装袋中,会对包装袋底部形成冲击,如果在充填过程中包装袋底部无法承受由于内容物充填所引起的破裂力作用,就会出现底部开裂的情况,从而出现破袋。为了有效控制生产线的破袋率,我们更关注材料热封后在热封层尚未完全冷却时的热封强度,这就是通常所说的材料的热粘力(Hot Tack)。然而由于包装物在储运过程中多是叠放在一起的,如果内容物是液体或者采用气调包装形式,包装物的热封强度在储运过程中无法承受外界的压力,就会出现破袋现象,因此对于材料热封部分冷却后的热封强度也有一定要求。

热性能包括热稳定性、线膨胀系数、导热系数、低温试验等,其中软包装相关行业zui关注材料的热稳定性和低温试验。材料的热收缩性就是材料的热稳定性之一,这项指标后来成为收缩膜的一项重要检测指标。

阻隔性能也是非常重要的指标,黑白膜的阻气阻水性能的优异程度决定了牛奶的保质期,从而影响牛奶的销售半径和货架期。黑白膜的阻隔性能主要是阻氧和阻水。

牛奶包装黑白膜的性能要求

北京印刷学院的王平利在《牛奶包装黑白膜的设计及性能研究》一文中通过测试分析黑白膜的黑度均匀性、白度均匀性、拉伸强度、热封性、摩察系数、透气性和透湿性等,为黑白膜配方和结构提供了一种具有指导意义的方法。

该学者建议:当外层和中间层的白母料含量大于或接近内层黑母料的含量时,薄膜的白度值较高,阻隔光线的能力zui强;影响薄膜力学性能的主要因素是原料树脂中线性低密度聚乙烯的添加量;薄膜表面摩擦系数在 0.2~0.4 范围内,可满足自动包装机要求;薄膜的氧气透过量随线性低密度聚乙烯含量的增加而减少,适当增加碳黑层也能降低氧气透过量,这主要是与碳作用以及多层共挤薄膜的氧气通过不同材料时的界面扩散行为有关,增加碳黑层能对乳品起到避光作用,能减少光敏度的影响;聚乙烯本身是很好的阻湿材料,加入少量的黑母料或白母料,对薄膜的阻湿性能影响不大。

综上所述,牛奶包装黑白膜的包装性能良好、价格相对低廉,减少了企业的成本,扩大了牛奶的销售半径,是一种的牛奶包装形式,在未来将继续被大规模应用于牛奶包装之中,服务于我们的生活。

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