黄油包装的设计要点与性能比较
2019-12-04 14:50:07 来源：Labthink兰光
黄油，公元7世纪开始进入欧洲人的餐桌。随后，尽管人们的饮食习惯在不断的变化，但黄油作为日常烹调、烘焙不可缺少的古老调料，一直散发着神奇而诱人的魅力。
黄油，是牛乳经离心分离得到稀奶油后，再将其杀菌、冷却、熟成、搅拌、洗涤、压练、调盐、成型、称重、包装制成的一种浅黄色固态乳制品，组织细密均匀，经加热熔化后，会散发芬芳独特的乳香气味。其成分以脂肪和水分为主，同时含有蛋白质、胆固醇、核黄素、钙、磷、钾、钠、镁、铁、锌、硒、铜、锰等营养物质和矿物元素，因此具有很高的营养价值。
1、黄油品质的劣变机理
虽然黄油是从牛乳中制得的乳制品，但二者的成分组成存在很大的差别。根据GB 19646-2010的要求，黄油的脂肪含量应不低于80%、水分含量不高于16%，而无水黄油的脂肪含量更高、水分含量更低。相比之下，鲜牛乳的平均脂肪含量仅3.5%、水分含量则高达87.5%。成分的差异决定了二者储藏特性的不同，也导致了储藏期品质变化的差异。
黄油的高脂肪特点决定了脂肪氧化是其储藏期间的*大威胁。脂肪是由甘油和各种脂肪酸构成，脂肪酸包括饱和脂肪酸、含有一个-C=C-双键的单不饱和脂肪酸和含有两个及以上-C=C-双键的多不饱和脂肪酸。脂肪的氧化是由不饱和脂肪酸相对于双键α位的H原子分裂出来的均裂原子团开始，形成的碳原子团与氧反应生成过氧化原子团，进入链反应，形成一级产物有机过氧化物。该物质不稳定，经过复杂的分裂和作用，继而生成二级产物，如醛、酮、酸、醇等具有刺激性气味的小分子挥发性物质，这一过程被称为自动氧化过程。
除此之外，光照条件下脂肪还会发生光氧化反应，其速度是自动氧化1000倍，对脂肪氧化的影响无疑是更为直接且巨大的。光氧化进程涉及三个必要因素：单线态氧1O2、光敏剂和光照。空气中的氧绝大多数是三线态氧3O2，脂肪中存在叶绿素、核黄素等光敏剂吸收紫外线能量使三线态氧3O2生成单线态氧1O2，它能直接与基态的含烯物的双键作用，生成氢过氧化物。
2、黄油包装的设计要点
从上述脂肪氧化机理可以看出，含有双键的不饱和脂肪酸、氧气、光照是导致黄油氧化的首要因素。脂肪酸的不饱和程度越高，氧化作用的发生就越明显；与黄油接触的氧气量越多、光照范围越大，氧化速率就会越快。当然，在特定的条件下，仍有其他因素会对脂肪氧化起到助推作用，如金属、水分、温度等。铜、铁、铬、钴等金属离子具有较强氧化催化能力，过高的水分活度会增大食物中氧气的溶解，温度的上升同样也会加速脂肪的氧化速率。
因此，黄油的包装应围绕“阻氧、阻光”为主，“阻湿、隔热”为辅进行设计，此外还应具备防油、密封等基本功能。无论脂肪的自动氧化还是光照氧化，氧气是必要的发生条件。而对包装的气体渗透机理研究发现，若包装内外存在一定的氧气分压差，那么氧气会持续的从包装材料的高压侧向低压侧渗透，直到两侧氧气浓度达到平衡。这意味着在多变的环境中包装的氧气渗透是时刻发生的。既然无法阻止氧气的渗透，那么降低氧气对包装的渗透速率就成了重中之重。因此，采用对氧气具有较高阻隔性的包装材料能有效解决这一问题。此外，上文分析到，太阳光、白炽光等光照行为会致使黄油脂质发生光氧化反应，因此具有良好隔光效果的包装材料能大幅减缓这一进程。与此同时，包装材料还应具有一定阻湿性和隔热性，弱化水分和高温对黄油油脂氧化的催化作用。
3、传统的黄油包装材料
3.1防油纸
顾名思义，是一种以漂白硫酸盐木浆或本色亚硫酸盐木浆为纤维原料的、具有突出的抗油脂性能的纸质包装材料，要求物理性能稳定、无毒无味，既能减少油脂的渗透，又不影响食品的风味和安全，常用于包装富含油脂的食品，如黄油、糕点等。由于纸张自身纤维结构疏松，呈现为多孔结构，利于油脂向纸张的渗透，且纤维表面含有大量的极性羟基导致表面能较高，亲油性较强，因此需要采用多种方式提高纸张的防油性。早期的黄油包装用防油纸多采用淋膜或覆膜纸，即将致密的聚合物薄膜如聚乙烯等与纸张复合而成，这类防油纸利用薄膜的油脂隔离作用达到防油的目的。但考虑到聚合物游离单体的毒性风险和降解困难，目前已经逐渐减少了使用。如今，通过优化纸张结构并在纸张表面涂覆防油助剂的方式制成的防油纸成为了新型的替代材料，既能有效防止油脂润湿纸张同时利于降解和再次利用。
3.2铝箔纸与镀铝纸
随着技术的发展，金属逐渐参与到包装材料的研发中，尤以铝的使用*甚。铝质地柔软、延展性好，经压延可制成铝箔片，具有优异的防潮、气密、防油、保香、遮光、无毒等优点，将之与传统包装材料复合而成能提升复合材料的综合性能。在传统块式黄油包装中，目前采用较多的是铝箔纸复合材料和镀铝纸复合材料，两种包材形式因铝箔复合工艺的不同而在性能和成本方便存在着较大的差异。
铝箔纸是铝箔与纸张（亦称铝箔衬纸）通过胶水或石蜡复合而成的高级包装用纸，其复合效果及阻隔性能极佳，但也受到铝箔纯度、针孔度，衬纸的含水量、平滑度、匀度、透气度的影响。这种包材因铝箔的消耗量较大，如今铝箔纸的产量已经明显下降。与此相反的是，镀铝纸却在黄油包装上应用的更加广泛了。镀铝纸是在高度真空条件下，加热铝材使其迅速蒸发、扩散并沉积到纸基材上，形成一层薄金属铝膜的复合材料。它在各方面性能上足以与铝箔纸相媲美，印刷性能更优，而耗铝量仅为铝箔纸的1/200，有利于节约资源，降低成本，提高效益。有的企业以防油纸替代普通纸质基材与铝箔复合，目的是获得更优的防油效果。
3.3塑料杯式包装
虽然国内黄油的食用方式多以烘焙、烹调原料为主，但追根溯源黄油*早是作为食物直接食用的，这一传统在欧美地区国家延续下来，黄油亦演变为面包等食品的涂抹佳品。近年来，这种黄油食用方式逐渐出现在国内西餐和航空餐点上，为方便起见，独立小包装黄油开始出现。通常，这种包装类似小型酸奶杯，盒体为PP材质，以铝塑膜封盖，硬质小规格包装利于黄油的独立运输与食用。
4、黄油包装材料的性能比较
通过上述介绍，黄油不同的食用方式和包装形态，应选择合适的包装形式。但具体三种在包装性能方面存在哪些优劣差异目前尚无具体的研究。笔者依托兰光包装安全检测中心的*检测仪器，试图从包装的透氧性、透湿性、透光性、隔热性四个方面进行对比，简单分析导致差异的可能因素。
4.1测试方法
透氧性：采用OX2/230氧气透过率测试系统，参照GB/T 19789-2005《包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法》进行测试；透湿性：采用W3/330水蒸气透过率测试系统，参照GB/T 21529-2008《塑料薄膜和薄片水蒸气透过率的测定 电解传感器法》进行测试；透光性：采用WGT-S透光率/雾度测定仪，GBT 2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》进行测试；隔热性：取4只酒精温度计（0-50℃），用冷水冲洗使其温度均达到5摄氏度，分别用普通纸张、防油纸、镀铝纸和以铝塑膜封口的PP塑料杯中正常密封，放入调至50℃并稳定的电热恒温鼓风干燥箱中。15s后取出，通过比较各温度计的读数来确定隔热效果。
4.2测试结果与分析
注：关于试样“塑料杯”，氧气透过量、水蒸气透过量、透光率三项测试中，测试的是杯体白色PP材料，而隔热性测试为铝塑膜封盖的塑料杯整体。
从氧气和水蒸气的阻隔性测试结果来看，纸类包材中普通纸张的阻隔性*差，经过防油工艺处理的纸材其阻隔性能获得了明显提升。这是因为在防油纸的生产过程中，高打浆度能显著减小纸张纤维间的孔隙半径，防油助剂的涂覆进一步填充纸张表面的纤维间隙，从而提高了防油纸对油、氧气、水蒸气的阻隔性能。性能*佳的为镀铝纸，镀铝层致密的结构使其氧气透过量和水蒸气透过量仅为防油纸的0.399%和2.115%。塑料杯测试为杯体PP基材，阻湿性较好但阻氧性一般。在透光性和隔热性方面，金属优异的隔光和隔热效果赋予了镀铝纸较其他材料独特的优势。综合比较，镀铝纸与塑料杯更能满足黄油的保质要求。
上述数据仅体现了四种材料在本次试验中的性能特点，仅可作为比较参考，与实际环境中的包装效果仍存在一定的偏差，尤以阻隔性*为突出。这是因为本次测试中，试样是从包装材料上裁取的片状材料，而实际黄油包装是包装材料经折叠密封，如纸类包材，或机械成型密封，如塑料杯。不同的密封方式导致包装整体的密封效果多有不同，进而影响包装整体的阻隔效果。虽然镀铝纸基材的阻隔性非常优异，但因其采用折叠密封的方式包装黄油，因此其包装整体阻隔性可能不如铝塑膜封盖的塑料杯整体。
5、总结
随着人们饮食习惯与国际化接轨，黄油的普及程度越来越来，因此对其包装的便利性、保质性要求更高。黄油包装经过了防油纸、镀铝纸、塑料杯等多种形式的变迁，但包装的核心仍围绕在防油性、阻隔性、隔光性、隔热性几个方面。因此，各类包装材料的性能的比较与分析是包装演变、革新的重要前提，也是相关企业未来应予以重点关注的方面。
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