食品復(fù)合軟包裝阻光性能評價(jià)方法的研究進(jìn)展

鄔帥帆

上海太太樂食品有限公司（上海 201812）

復(fù)合軟包裝是指采用粘合、擠出、涂布等工藝技術(shù)，將兩種及以上的不同材質(zhì)基材薄膜進(jìn)行復(fù)合制造的柔性包裝材料[1]。復(fù)合軟包裝的形式在食品領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，主要起到了在保質(zhì)期時(shí)間內(nèi)對內(nèi)裝產(chǎn)品的保護(hù)作用。對于復(fù)合軟包裝材料而言，其阻隔性能與薄膜的拉伸強(qiáng)度、熱封強(qiáng)度等指標(biāo)同樣重要，直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。食品包裝材料的阻隔性能對于內(nèi)裝的產(chǎn)品起到雙向屏蔽的作用，既能防止內(nèi)容物的滲出、防止產(chǎn)品香氣的散失、防止產(chǎn)品水分的流失等，又能阻止外界微生物的侵入、阻止過多濕氣的進(jìn)入、阻止不必要的氧氣滲入、阻止光線的照射等[2]。因此復(fù)合軟包裝材料的阻隔性能就成為評價(jià)包裝對于產(chǎn)品保護(hù)能力的重要指標(biāo)?，F(xiàn)階段食品用包裝材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)對材料的阻濕性能和阻氧性能明確了相應(yīng)的檢測方法和限量指標(biāo)，但是材料阻光性能的評價(jià)方法仍然不夠完善，例如GB/T 28118—2011《食品包裝用塑料與鋁箔復(fù)合膜、袋》[3]、BB/T 0030—2019 《包裝用鍍鋁薄膜》[4]、GB/T 41168—2021《食品包裝用塑料與鋁箔蒸煮復(fù)合膜袋》[5]中未對包裝材料的阻光性能進(jìn)行限定和檢測指導(dǎo)。但是一部分食品對于包裝的光線屏蔽作用有很大需求，例如：油脂含量較高的食品需要屏蔽光線，防止氧化腐敗的發(fā)生；有色食品需要屏蔽光線，防止食品在保質(zhì)期內(nèi)發(fā)生褪色、變色的情況；具有保健作用的功能性食品需要阻隔光線，保證產(chǎn)品功能的有效性等。

因此文章篩選比較了可用于評價(jià)食品復(fù)合軟包裝阻光性能的相關(guān)指標(biāo)及相應(yīng)的檢測方法，對相關(guān)指標(biāo)及檢測方法的概念描述、適用范圍、研究進(jìn)展等進(jìn)行了綜述，以期對相關(guān)指標(biāo)需求提供指導(dǎo)和參考，進(jìn)一步彌補(bǔ)食品包裝行業(yè)的相關(guān)空白。

1 透光率

評價(jià)包裝材料阻光性能強(qiáng)弱最常用的一種方法就是檢測材料的透光率數(shù)據(jù)。包裝行業(yè)相關(guān)國家推薦標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 21302—2007《包裝用復(fù)合膜、袋通則》[6]、GB/T 40266—2021《食品包裝用氧化物阻隔透明塑料復(fù)合膜、袋質(zhì)量通則》[7]、GB/T 28117—2011《食品包裝用多層共擠膜、袋》[8]、GB/T 10004—2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》[9]、BB/T 0041—2021《包裝用多層共擠阻隔膜》[10]，均推薦采用GBT 2410—2008《透明塑料透光率和霧度的測定》[11]的方法測定包裝材料的透光率數(shù)據(jù)，以此評價(jià)包裝的阻光性能。透光率是指透過試樣的光通量與射到試樣上的光通量之比，一般用百分?jǐn)?shù)表示。因此透光率數(shù)據(jù)可以很直觀地反映光線透過介質(zhì)的能力，反而言之，也就反映了包裝材料阻隔光線的能力。透光率的取值范圍為0～100%，如果光線被材料全部阻隔，則透光率為0，如果光線全部透過材料，則透光率為100%。因此材料的透光率數(shù)據(jù)越大，說明材料的阻光性能越低，而如果材料的透光率數(shù)據(jù)越小，則說明材料的阻光性能越強(qiáng)。檢測透光率的方法可以采用霧度計(jì)法或者分光光度法，光源應(yīng)符合國際照明委員會（CIE）1931年標(biāo)準(zhǔn)比色法測定要求的C光源或A光源，用積分球收集透過試樣的光通量，試樣的大小應(yīng)該覆蓋住積分球的入口窗，穩(wěn)定檢測同一個(gè)樣品的3個(gè)試樣，取平均值作為結(jié)果，精確到0.1%。透光率按式（1）計(jì)算。

式中：Tt為透光率，%；T2為通過試樣的總透射光通量，Lm流明；T1為入射光通量，Lm流明。

陳延安等[12]通過表征材料的透光率數(shù)據(jù)，研究了不同類型聚丙烯、彈性體和滑石粉填充對材料光學(xué)性能的影響，結(jié)果表明聚丙烯的類型和含量變化對材料的透過光率、霧度、光擴(kuò)散系數(shù)都有明顯的影響，無規(guī)則共聚聚丙烯具有較高的透光率、較低的霧度以及較低的光擴(kuò)散系數(shù)。劉敏等[13]通過表征PET薄膜的透光率等數(shù)據(jù)，研究了厚度以及拉伸對于PET薄膜光學(xué)性能的影響，他們認(rèn)為厚度是影響PET薄膜光學(xué)性能的因素之一，隨著厚度的增加，薄膜透光率降低、霧度上升，而雙向熱拉伸會提高薄膜的光學(xué)性能，PET薄膜經(jīng)過拉伸后，可以提高透光率、降低霧度。

2 光密度

光密度的檢測方法經(jīng)常應(yīng)用于鍍鋁薄膜或珠光膜包裝上，用來表征鍍鋁薄膜上鍍鋁層的厚度或材料的遮光能力。因?yàn)檎婵斟冧X薄膜上鍍鋁層非常薄，通常只有25～50 nm，因此不能用常規(guī)的測厚度儀器檢測鍍鋁層厚度，而會采用光密度的概念來表示。光密度是入射光與透過介質(zhì)的光比值的對數(shù)或者說是光線透過率倒數(shù)的對數(shù)。光密度是一個(gè)對數(shù)值，沒有量綱單位。光密度按式（2）計(jì)算。

式中：OD為光密度；T為透射光與入射光的比值。

因此可以看出，光密度的數(shù)據(jù)與透光率是呈反比的，如果材料的光密度越大，說明材料的透光率越低，材料的阻光性能越強(qiáng)，而如果材料的光密度越小，說明材料的透光率越高，材料的阻光性能越弱。光密度＞2.5的鍍鋁薄膜材料具有優(yōu)良的阻隔性能，常用于包裝食品、調(diào)味品以及其他光敏感食品等。包裝印刷領(lǐng)域中，通常光密度的檢測由光密度儀完成，光密度儀是基于分光光度法，檢測一定波長范圍內(nèi)的光吸收度，通過所得透過率，經(jīng)換算得到光密度。

梁現(xiàn)峰等[14]認(rèn)為光密度是高阻隔鍍鋁型BOPP薄膜的重要性能指標(biāo)，光密度可以有效地反映鍍鋁薄膜的鍍鋁層厚度與均勻性，并且與鍍鋁膜的阻光性相關(guān)，但是我國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)BB/T 0030—2019《包裝用鍍鋁薄膜》中只對材料的阻濕性能做出了限定要求，并未對光密度進(jìn)行明確要求，從而導(dǎo)致國內(nèi)生產(chǎn)的很多BOPP鍍鋁膜的阻隔性不高，不能適用于高阻隔要求的食品、藥品包裝。

3 光譜透射比

光譜透射比是指在一定波長光譜范圍內(nèi)，光線透過被測物體的光通量與入射光通量之比。因此光譜透射比表征的是光線透過包裝材料的強(qiáng)弱能力，也就是包裝材料的阻光性能。光譜透射比數(shù)據(jù)越大，說明材料的阻光性能越低，而如果光譜透射比數(shù)據(jù)越小，則說明材料的阻光性能越強(qiáng)。按照光線波長范圍的分類，光譜透射比又可以細(xì)分為紫外線透射比（波長300～380 nm）、可見光透射比（波長380～780 nm）、太陽光透射比（波長300～2 500 nm）。一般采用分光光度計(jì)測量材料的光譜透射比，分光光度計(jì)配備固體樣品支架以及積分球作為檢測器，在選定的波長范圍內(nèi)采集光波的透過率數(shù)據(jù)，在經(jīng)過計(jì)算得到相應(yīng)的光譜透射比數(shù)據(jù)，其中紫外線透射比按式（3）計(jì)算。

可見光透射比按式（4）計(jì)算。

太陽光透射比按式（5）計(jì)算。

式（3）～（5）中：Tuv為試樣的紫外線透射比；Tvis為試樣的可見光透射比；Tsolar為試樣的太陽光透射比；λ為波長；t(λ)為試樣的光波透過率數(shù)據(jù)，由分光光度計(jì)測得；Uλ為光波輻射相對光譜分布，引用自ISO 9845—1：1992；Δλ為波長間隔。

光譜透射比表征方式的優(yōu)勢在于：可以根據(jù)數(shù)據(jù)的采集范圍，分別評價(jià)包裝材料紫外線、可見光或者太陽光的透射比，針對不同產(chǎn)品的阻光需求，可以更加精確地評價(jià)包裝材料的光線阻隔性能，但是光譜透射比的表征方式需要大量后期的數(shù)據(jù)計(jì)算。李錦花等[15]采用紫外線透射比數(shù)據(jù)評價(jià)了透明食品包裝材料抗紫外線的能力，他們認(rèn)為紫外線透射比可以反映包裝材料對于食品的紫外線防護(hù)能力，并可以按照數(shù)據(jù)的大小對于包裝材料進(jìn)行排序分類，通過老化光照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證評價(jià)方法的可行性和可靠性。

4 結(jié)語

文章篩選比較了可用于評價(jià)食品復(fù)合軟包裝阻光性能的相關(guān)指標(biāo)及相應(yīng)的檢測方法，對相關(guān)指標(biāo)及檢測方法的概念描述、適用范圍、研究進(jìn)展等進(jìn)行了綜述。其中透光率的概念在食品包裝行業(yè)已經(jīng)有一定范圍的應(yīng)用，檢測方法也比較成熟可靠，適合用于包裝材料阻光性能的基礎(chǔ)評價(jià)，但是透光率指標(biāo)在光波范圍劃分、檢測精密度方面也存在局限性。光密度的概念在鍍鋁薄膜和珠光薄膜領(lǐng)域已經(jīng)有相關(guān)應(yīng)用，光密度的概念本質(zhì)上與透光率有著緊密的聯(lián)系，因此兩者的數(shù)據(jù)存在著邏輯聯(lián)系，可以通過計(jì)算互相轉(zhuǎn)化。光譜透射比指標(biāo)的優(yōu)勢在于：可以根據(jù)數(shù)據(jù)的采集范圍，分別評價(jià)包裝材料對于紫外線、可見光或者太陽光的阻隔能力，可以很好地滿足產(chǎn)品阻隔光線范圍的細(xì)分需求。另外，光譜透射比檢測方法的精密度較高，適合在透光率指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的阻光性能的精細(xì)比較。