食品復合軟包裝阻光性能評價方法的研究進展

鄔帥帆

上海太太樂食品有限公司（上海 201812）

復合軟包裝是指采用粘合、擠出、涂布等工藝技術，將兩種及以上的不同材質基材薄膜進行復合制造的柔性包裝材料[1]。復合軟包裝的形式在食品領域應用非常廣泛，主要起到了在保質期時間內對內裝產品的保護作用。對于復合軟包裝材料而言，其阻隔性能與薄膜的拉伸強度、熱封強度等指標同樣重要，直接影響到產品的品質。食品包裝材料的阻隔性能對于內裝的產品起到雙向屏蔽的作用，既能防止內容物的滲出、防止產品香氣的散失、防止產品水分的流失等，又能阻止外界微生物的侵入、阻止過多濕氣的進入、阻止不必要的氧氣滲入、阻止光線的照射等[2]。因此復合軟包裝材料的阻隔性能就成為評價包裝對于產品保護能力的重要指標?，F(xiàn)階段食品用包裝材料的相關標準中已經對材料的阻濕性能和阻氧性能明確了相應的檢測方法和限量指標，但是材料阻光性能的評價方法仍然不夠完善，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合膜袋》[5]中未對包裝材料的阻光性能進行限定和檢測指導。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，防止食品在保質期內發(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，保證產品功能的有效性等。

因此文章篩選比較了可用于評價食品復合軟包裝阻光性能的相關指標及相應的檢測方法，對相關指標及檢測方法的概念描述、適用范圍、研究進展等進行了綜述，以期對相關指標需求提供指導和參考，進一步彌補食品包裝行業(yè)的相關空白。

1 透光率

評價包裝材料阻光性能強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)相關國家推薦標準或行業(yè)推薦標準：GB/T 21302—2007《包裝用復合膜、袋通則》[6]、GB/T 40266—2021《食品包裝用氧化物阻隔透明塑料復合膜、袋質量通則》[7]、GB/T 28117—2011《食品包裝用多層共擠膜、袋》[8]、GB/T 10004—2008《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》[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，一般用百分數(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。檢測透光率的方法可以采用霧度計法或者分光光度法，光源應符合國際照明委員會（CIE）1931年標準比色法測定要求的C光源或A光源，用積分球收集透過試樣的光通量，試樣的大小應該覆蓋住積分球的入口窗，穩(wěn)定檢測同一個樣品的3個試樣，取平均值作為結果，精確到0.1%。透光率按式（1）計算。

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性能的影響，結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薄膜光學性能的影響，他們認為厚度是影響PET薄膜光學性能的因素之一，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性能，PET薄膜經過拉伸后，可以提高透光率、降低霧度。

2 光密度

光密度的檢測方法經常應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。因為真空鍍鋁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)。光密度是一個對數(shù)值，沒有量綱單位。光密度按式（2）計算。

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，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、調味品以及其他光敏感食品等。包裝印刷領域中，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的光吸收度，通過所得透過率，經換算得到光密度。

梁現(xiàn)峰等[14]認為光密度是高阻隔鍍鋁型BOPP薄膜的重要性能指標，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，但是我國的相關標準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，并未對光密度進行明確要求，從而導致國內生產的很多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，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。按照光線波長范圍的分類，光譜透射比又可以細分為紫外線透射比（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測量材料的光譜透射比，分光光度計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采集光波的透過率數(shù)據(jù)，在經過計算得到相應的光譜透射比數(shù)據(jù)，其中紫外線透射比按式（3）計算。

可見光透射比按式（4）計算。

太陽光透射比按式（5）計算。

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，分別評價包裝材料紫外線、可見光或者太陽光的透射比，針對不同產品的阻光需求，可以更加精確地評價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)計算。李錦花等[15]采用紫外線透射比數(shù)據(jù)評價了透明食品包裝材料抗紫外線的能力，他們認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能力，并可以按照數(shù)據(jù)的大小對于包裝材料進行排序分類，通過老化光照實驗驗證評價方法的可行性和可靠性。

4 結語

文章篩選比較了可用于評價食品復合軟包裝阻光性能的相關指標及相應的檢測方法，對相關指標及檢測方法的概念描述、適用范圍、研究進展等進行了綜述。其中透光率的概念在食品包裝行業(yè)已經有一定范圍的應用，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評價，但是透光率指標在光波范圍劃分、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域已經有相關應用，光密度的概念本質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，可以通過計算互相轉化。光譜透射比指標的優(yōu)勢在于：可以根據(jù)數(shù)據(jù)的采集范圍，分別評價包裝材料對于紫外線、可見光或者太陽光的阻隔能力，可以很好地滿足產品阻隔光線范圍的細分需求。另外，光譜透射比檢測方法的精密度較高，適合在透光率指標的基礎上進一步的阻光性能的精細比較。