軟塑包裝材料的阻隔性與食品安全課件

BarrierPropertyofFlexiblePackaging

andItsImpactonFoodSafety

軟塑包裝材料的阻隔性

與食品安全

SeminarinChinaDec.,2006JiajianGeorgiaGumocon?

BarrierPropertyofPackagingMaterials

-----包裝材料的阻隔性CaseStudies---FoodSafetyApplication

----包裝與食品安全應(yīng)用舉例MOCON’sNewTechnologiesforFoodSafety-------MOCON最新技術(shù)在食品安全中應(yīng)用FunctionsforModernPackaging

現(xiàn)代包裝的功能

產(chǎn)品的容器合理尺寸,形狀方便使用產(chǎn)品安全的第一道防線阻隔性,整體密封性信息,市場(chǎng)功能產(chǎn)品成份,使用說明外觀設(shè)計(jì)吸引顧客包裝是產(chǎn)品生產(chǎn)的一部分Compatibility

包裝材料與產(chǎn)品相容性 食品是否與包材有化學(xué)或物理反應(yīng)? 要求對(duì)包裝材料的性能以及食品特性有透徹的了解應(yīng)用舉例:袋裝美式火腿官司Migration

殘余化學(xué)物從包材致食品的遷移美國(guó)FDA規(guī)定:與食品直接接觸的包材:禁止含有致癌物或者可疑致癌物非致癌化學(xué)物或添加劑含量最終遷移致食品的量必須低于0.5ppb(μg/kg) (MethodsandapproachesusedbyFDAto

evaluatethesafetyoffoodpackagingmaterials)BarrierProperties

阻隔性在包裝中的重要性滿足產(chǎn)品保質(zhì)保鮮的需要,保證預(yù)期的貨架壽命保證食品衛(wèi)生安全,減少因食品變質(zhì)而引起公眾疾病的危險(xiǎn)常規(guī)檢測(cè):高分子材料透氧率,透濕率應(yīng)用舉例:袋裝美式火腿官司材料的阻隔性與滲透

滲透------肉眼看不見的過程

AllPlasticsare

Permeable!Permeationisimpactedby……

影響阻隔性的因素……

Environment:環(huán)境

temperature溫度

relativehumidity濕度Materialitself:材料本身

FickianbehaviororNon-Fickian

線性或非線性材料 MaterialProperties

結(jié)晶度,分子間吸引力,添加劑,樣品厚度影響阻隔性的因素

-----溫度溫度每升高1℃,滲透率增加

5to7%-----同樣材料的滲透率在熱帶地區(qū)與寒帶地區(qū)會(huì)不一樣DrivingForce,orConcentrationEffect

滲透物的推動(dòng)力或濃度對(duì)不同材料的影響的影響F(x)=-D(dc/dx)ForFickianmaterials(orthosethatobeyFick’sLaw),permeationislinearwithconcentrationforallconcentrationranges.滲透率與滲透物濃度成正比(Ficken材料)滲透率與滲透物濃度關(guān)系非線性(non-fickian材料)

Factorsinfluencingpermeationandtransportproperties(影響滲透和傳遞的材料因素)EffectoftheactualchemicalsubstituentonthepolymerbackboneThedegreeofpacking,crystallinity,andorientationofthemolecularchains.Thesusceptibilitytomoistureandotherpossibleinteractantswiththechains.Thenatureofthepolymersurfacecontactingthepermeant.Additivesusedinmanufacturingormodifyingthepolymer.Thickness,multiplelayers [高分子的立體結(jié)構(gòu),結(jié)晶度,鏈取向,親水性,表面性能,添加物,厚度,多層結(jié)構(gòu)等都對(duì)滲透和傳遞有影響……]高分子主鏈上的取代基大=阻隔性高*cc-mil/100in2-day-atmThesusceptibilitytomoistureandotherpossibleinteractantswiththechains(對(duì)水的敏感性)水汽影響含氫鍵的極性高分子(Nylon,材料EVOH)水汽不影響無(wú)氫鍵的極性高分子(PET)Additivesusedinmanufacturingormodifyingthepolymer(添加物用于高分子的加工和改性)材料的阻隔性因添加物的加入而變化,通常阻隔性變差例外,納米復(fù)合材料Thickness(厚度)

Typicallythetransmissionrateisinverselyproportionaltothethicknessofthematerial thicknesspermeationrate

厚度上升，滲透下降食品變質(zhì)的原因與阻隔材料選擇?氧化……

解決辦法-----氧氣阻隔材料,例如PET,PVDC,Nylon,EVOH受潮,發(fā)霉…….

解決辦法-----水汽阻隔材料,例如PP,PE氧化,受潮……

解決辦法-----復(fù)合材料,例如PP/PET/PE,PET/Al/PE上述,以及芳香味遺失……..

解決辦法--------復(fù)合材料,例如PP/Nylon/Al/PE其它方法 包裝內(nèi)加除氧劑,除濕劑;真空包裝,充氮包裝,氣調(diào)包裝應(yīng)用舉例:袋裝美式火腿官司某肉食品加工廠生產(chǎn)袋裝美式火腿選擇高阻隔材料塑料袋投放市場(chǎng)后在保質(zhì)期內(nèi)產(chǎn)品變質(zhì)嚴(yán)重期間包裝袋本身也出現(xiàn)層間薄離現(xiàn)象因損失嚴(yán)重,廠家投訴塑料袋供應(yīng)商…應(yīng)用舉例:袋裝美式火腿官司被包裝產(chǎn)品:美式火腿------為使肉質(zhì)鮮嫩,加工時(shí)添加水溶液,故產(chǎn)品含水量高.包裝后,袋中RH=75%包裝袋材料:Nylon/PE復(fù)合層透氧率: 0.05cc/(bag*24hr),(在4C及0%RH測(cè)試)

0.4/(bag*24hr),(在4C及75%RH測(cè)試)儲(chǔ)存環(huán)境：低溫冷藏0-4℃應(yīng)用舉例:袋裝美式火腿官司解決方案:選擇類似PE/Nylon/PE復(fù)合膜,降低水汽對(duì)Nylon的直接影響在實(shí)際使用條件(例如75%RH)下對(duì)薄膜及成型袋子透氧率評(píng)估薄膜測(cè)試與包裝體測(cè)試

大多數(shù)新產(chǎn)品的研發(fā)只測(cè)試薄膜而不進(jìn)行包裝件測(cè)試。

下面用一個(gè)例子來說明整體包裝件測(cè)試的重要性待選材料薄膜樣品實(shí)際測(cè)得值

樣品編號(hào)OTR(cc/m2h-day)WVTR(g/m2-day)1<0.005<0.0052<0.005<0.0053<0.005<0.0054<0.005<0.0055<0.005<0.005包裝袋理論估算值樣品編號(hào)OTR(cc/pkg*day)WVTR(g/pkg*day)1<0.0004<0.00042<0.0004<0.00043<0.0004<0.00044<0.0004<0.00045<0.0004<0.0004應(yīng)用舉例:嬰兒奶粉包裝材料的選擇

包裝整體測(cè)定Assembledsamples應(yīng)用舉例:嬰兒奶粉包裝材料的選擇

包裝整體測(cè)定包裝袋實(shí)際測(cè)得值樣品編號(hào)OTR(cc/pkg*day)WVTR(g/pkg*day)10.0110.002120.0320.001030.0400.002240.0360.003450.0520.0015包裝袋實(shí)際測(cè)得值與實(shí)際值比較觀察袋子的內(nèi)部所發(fā)現(xiàn)的次點(diǎn)“半穿透”裂縫和“半穿透”針孔發(fā)生在主要阻隔層(Al層)折痕處------加工過程原因應(yīng)用舉例:

酸奶瓶子WVTR測(cè)試舉例瓶子WVTR測(cè)試結(jié)果比較

SampleNameWVTRTransmissionRate(g/package-day)W-10.00081W-20.00089W-30.00099W-40.00092W-50.0107W-6(plateepoxyed)0.0003瓶蓋填片材料的差異可造成從瓶蓋處不同程度的滲透和微量漏氣.

土豆片軟包裝袋的困惑土豆片-------某食品公司新產(chǎn)品之一,沖氮渡鋁膜軟包裝未過保質(zhì)期,但客戶發(fā)現(xiàn)土豆片已出現(xiàn)異味,已明顯地變質(zhì).廠家在裝袋前測(cè)定空袋子,各項(xiàng)指標(biāo)合格.這是什么回事?我們的觀察方法…把產(chǎn)品取出,把袋子剪開關(guān)掉日光燈,在黑暗中開一小臺(tái)燈把展開的袋子對(duì)著光源…….??twinkle,twinkle,littlestars…?運(yùn)輸過程中土豆片對(duì)袋子損壞我們的建議……對(duì)裝有硬質(zhì)食品的軟包裝袋,其合格與否應(yīng)考核更嚴(yán)格的指標(biāo)用如下儀器對(duì)包裝材料進(jìn)行揉搓扭曲處理后再測(cè)定阻隔性是否合格成型包裝體測(cè)定的重要性

當(dāng)選定了材料后，對(duì)成型包裝體的測(cè)定是很重要的只有通過測(cè)定才能知道整體的阻隔性是否受到因?yàn)榧庸み^程,運(yùn)輸中不恰當(dāng)“磨損”的影響由測(cè)試結(jié)果對(duì)包裝加工過程進(jìn)行調(diào)整從而能保證產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)的安全應(yīng)用舉例:華夫餅干包裝袋

-----環(huán)境溫度,濕度對(duì)選材的影響

材料A(很好)材料B(好)材料C(中等)測(cè)試條件銷往北歐PASSPASSPASS15C,30%RH銷往南韓PASSPASSFAIL23C50%RH銷往泰國(guó)PASSFAILFAIL30C,85%RH軟塑包裝材料保證食品安全的要素1.了解食品特性,了解包裝材料性能,論證材料的安全性以及與產(chǎn)品相容性2.用實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段,在實(shí)際應(yīng)用條件下對(duì)包裝材料的阻隔性進(jìn)行評(píng)估,合理選材3.對(duì)終極成型包裝在實(shí)際應(yīng)用條件下進(jìn)一步測(cè)試,確證包裝的阻隔性,物理性能在加工,物流和銷售環(huán)節(jié)中未受損壞一些特殊包裝……為了進(jìn)一步延長(zhǎng)保質(zhì)期,可設(shè)計(jì)一些特殊包裝:包裝內(nèi)加除氧劑,除濕劑真空包裝沖氮?dú)獍b氣調(diào)包裝新型氣調(diào)性包裝新鮮肉類包裝---------新型氣調(diào)性包裝,充有一定含量CO2,及少量COPACCHECK?Model333便攜式三用頂空分析儀CO測(cè)量范圍:0.02%-2%CO2測(cè)量范圍:0%-100%O2測(cè)量范圍:0%-100%PortableAccurateResultsEasy-to-Use真空包裝,沖氮?dú)獍b

真空包裝沖氮?dú)獍bMOCONPacCheck?Model800Series頂空分析儀檢測(cè)包裝袋內(nèi)氧氣含量的增加,針孔大小與,內(nèi)空間體積

阻隔性測(cè)試需要高質(zhì)量的測(cè)試儀器IntroductiontoMOCONPermeationInstrumentations

Two,SixandSevenCells

(2個(gè),6個(gè)或7個(gè)檢測(cè)腔以適合不同用途)MOCON傳感器

氧氣阻隔性:Coulox?庫(kù)侖電量傳感器水汽阻隔性:MOCONInfraredSensor紅外壓力調(diào)控傳感器3-DViewofOXTRAN?2/21OXTRAN?2/21透視圖(MOCONCoulox?氧氣檢測(cè)器),Coulox?產(chǎn)生的線性信號(hào)遵守Faraday定律,是種絕對(duì)值檢測(cè)器,無(wú)需做定量標(biāo)定MOCONPermeationMethodology

(Oxygen

transmissionratetest)COULOMETRIC=100%

MOCON的OxTran2/21用的是唯一符合ASTMD3985的庫(kù)倫電量傳感器,它測(cè)量的是100%的O2量.是絕對(duì)值傳感器,無(wú)需標(biāo)定,而且可NIST溯源*Measurement,InstrumentationandSensorsHandbook,CRCPress,1999.*InstrumentalMethodsofAnalysis,SixthEdition,WadsworthPub.Co.1981.還有一種屬電化學(xué)反應(yīng)的非庫(kù)倫傳感器(usesonlyaportionofthestream)

MOCONCouloxAbsolutesensor(100%efficient)O2+N2O2+N2

N2O2+N2透氧儀傳感器比較SENSORSENSORO2→4e-O2→4e-

N2一點(diǎn)法校正帶來的問題NISTTraceableGasses(200ppm+-10%)NISTTraceableFilmsMOCON儀器是絕對(duì)值傳感器無(wú)需標(biāo)定而某些產(chǎn)品…..Saltsolution2-temperature2-flowMOCON雙壓力法生成RHRHGenerationMethods生成RH的幾種方法NISTRecommended!!SensorShelf-Life儀器使用壽命比較O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2BarometricPressureEffects大氣壓對(duì)測(cè)試結(jié)果影響MOCONExclusive!!!MOCON大氣壓補(bǔ)償庫(kù)侖電量法的優(yōu)點(diǎn)精確控制測(cè)試條件

溫度、相對(duì)濕度等不改變材料本身性能

等壓法使材料兩側(cè)氣壓相等可檢測(cè)薄膜和包裝件除薄膜外，還可以測(cè)量瓶子，袋子等只測(cè)試氧氣，排除干擾，精度非常高

0.005cc/m2/24h.1atm重復(fù)性好,可NIST溯源REGULATORYRECALLPRODUCTSPOILAGE產(chǎn)品變質(zhì)PRODUCTRETURNS退貨TAINTEDCOMPANYIMAGE公司形象的損壞LAWSUITS錯(cuò)誤的答案的代價(jià)威脅食品安全,公眾健康,您的公司形象ILLNESS生病打官司MOCON包裝測(cè)試技術(shù)

有目共睹的國(guó)際領(lǐng)先地位---

多項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)都以MOCON技術(shù)為準(zhǔn)

3-DViewofOXTRAN?

2/21OXTRAN?2/21透視圖(MOCONCoulox?氧氣檢測(cè)器),Coulox?產(chǎn)生的線性信號(hào)遵守Faraday定律,是種絕對(duì)值檢測(cè)器,無(wú)需做定量標(biāo)定MOCONPermeationMethodology

(Watervaportransmissionratetest)MOCONInfraredSensor

(MOCON紅外檢測(cè)器)它是種壓力調(diào)控紅外傳感器,可測(cè)量紅外光譜中對(duì)水汽敏感的波長(zhǎng)并輸出電信號(hào).其數(shù)值與水汽的濃度成正比.透氧率測(cè)試國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

OXYGENTESTMETHODS

COMMENTSASTM-D-3985films-------------------------------CurrentMOCONOxTranmethod. MOCONistheonlycompanylistedasasupplier.ASTM-F-1307packages-------------------------- CurrentMOCONOxTranmethod. MOCONistheonlycompanylistedasasupplier.ASTM-F-1927

O2TRfilmswithRH---------- CurrentMOCONOxTranmethod. MOCONistheonlycompanylistedasasupplier.JIS-K-7126(JAPAN)films------------------------ Currentmethod– MOCONOxTranispartofthismethod.DIN-53380(Germany)films----------------------- Currentmethod MOCONOxTranispartofthismethod.ISO–14663-2-------------------------------------------Determinationofsteady-staterateoftransmissionof oxygengasthroughethylene/vinylalcoholcopolymer intheformoffilmusingacoulometricsensor.

透濕率測(cè)試國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)WATERVAPORMETHODSASTM-F-1249WVTR---------------------CurrentMOCONPermatran-Wmethod. MOCONistheonlycompanylistedasasupplier.

ASTM–D6701WVTR---------------------CurrentMOCONPermatran-WModel101K method.MOCONistheonlycompanylistedasa supplier.ASTM-E398WVTR------------------------CurrentMOCONPermatranW398 method.

JISK-7129