牛奶包裝及包裝材料的應(yīng)用

1、河南科技大學(xué)課程設(shè)計牛奶包裝及包裝材料分析及研究一、 產(chǎn)品現(xiàn)狀及包裝要求1. 牛奶簡介牛奶是牛乳的俗稱。牛奶，最古老的天然飲料之一，顧名思義是從雌性奶牛身上所擠出來的。在不同國家，牛奶也分有不同的等級，目前最普遍的是全脂、低脂及脫脂牛奶。目前市面上牛奶的添加物也相當(dāng)多，如高鈣低脂牛奶，就強調(diào)其中增添了鈣質(zhì)。牛奶含有豐富的礦物質(zhì)、鈣、磷、鐵、鋅、銅、錳、鉬的含量都很多。最難得的是，牛奶是人體鈣的最佳來源，而且鈣磷比例非常適當(dāng)，利于鈣的吸收。種類復(fù)雜，至少有100多種，主要成份有水、脂肪、磷脂、蛋白質(zhì)、乳糖、無機鹽等。每100克牛奶所含營養(yǎng)素如下：熱量(54.00千卡) 、蛋白質(zhì)(3.00克) 、

2、脂肪(3.20克) 、碳水化合物(3.40克) 、維生素A(24.00微克) 、硫胺素(0.03毫克) 、核黃素(0.14毫克) 、尼克酸(0.10毫克) 、維生素C(1.00毫克) 、維生素E(0.21毫克) 、鈣(104.00毫克) 、磷(73.00毫克) 、鈉(37.20毫克) 、鎂(11.00毫克) 、鐵(0.30毫克) 、鋅(0.42毫克) 、硒(1.94微克) 、銅(0.02毫克) 、錳(0.03毫克) 、鉀(109.00毫克) 、膽固醇(15.00毫克) 。一般牛奶的主要化學(xué)成分含量如下：牛奶牛奶(15張)水分：87.5%脂肪：3.5-4.2%蛋白質(zhì)：2.8-3.4%乳糖：4.6

3、-4.8%無機鹽：0.7%左右牛奶中的無機鹽也稱礦物質(zhì)。牛奶中含有Ca2+、Mg2+、K+、Fe3+等陽離子和PO43-、SO42-、等陰離子；此外還有微量元素I、Cu、Zn等。大自然中的鈣是以化合態(tài)存在的，只有被動、植物吸收后形成具有生物活性的鈣，才能更好地被人體所吸收利用。牛奶中含有豐富的活性鈣，是人類最好的鈣源之一，1升新鮮牛奶所含活性鈣約1250毫克，居眾多食物之首，約是大米的101倍、瘦牛肉的75倍、瘦豬肉的110倍，它不但含量高，而且其中的乳糖能促進(jìn)人體腸壁對鈣的吸收，吸收率高達(dá)98%，從而調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣的代謝，維持血清鈣濃度，增進(jìn)骨骼的鈣化。吸收好對于補鈣是尤其關(guān)鍵的。故“牛奶能補鈣

4、”這一說法是有其科學(xué)道理的。牛乳的化學(xué)組成，因牛的種類、年齡、飼養(yǎng)方法、采乳時間， 生活及健康狀況、氣溫等不同而各異。每100 g 牛乳含硫胺素0 .04 mg , 核黃素0 .13 mg , 尼克酸0 .2 mg , 抗壞血酸1 mg , 維生素A140 IU。牛乳中的蛋白質(zhì)主要是含磷蛋白質(zhì)，也含白蛋白及球蛋白。此三種蛋白質(zhì)都含全部必需氨基酸。牛乳的脂肪主要是棕櫚酸、硬脂酸的甘油酯，也含少量低級脂肪酸如丁酸、己酸、辛酸等。此外，還含少量卵磷脂、膽甾醇、色素等。目前市場上的牛奶及其制品主要可分為：純牛奶、乳飲料、酸牛奶、消毒牛奶。純牛奶：是采用100%優(yōu)質(zhì)生鮮牛乳為原料，經(jīng)過二次超高溫滅菌或瞬

5、間超高溫滅菌精致而成，純牛奶爽口而不粘口。 乳飲料：市場上常見的各種花色牛奶飲品和乳酸菌飲料，都屬于乳飲料，其中只含不超過50%比例的牛奶，且里面也加入了一些香料、食用香精等經(jīng)調(diào)制而成。酸牛奶：在加工過程中添加了發(fā)酵劑而制成的乳制品，呈低粘度的均勻狀態(tài)。酸奶按照生產(chǎn)時所用原料的不同，一般可分為純酸奶、調(diào)味酸奶、果料酸奶。需在26下保存，保質(zhì)期比較短，一般是620天。 消毒牛奶：用優(yōu)質(zhì)生鮮牛乳為原料，經(jīng)均質(zhì)處理，并采用瞬間超高溫滅菌后制成的。利樂消毒奶常溫保存30天，用巴士殺菌方法制成的消毒牛奶，如一般的塑膠包消毒鮮奶，常溫保存36天。2. 牛奶的包裝要求為了適應(yīng)牛奶高速自動灌裝機的要求，牛奶包

6、裝膜在生產(chǎn)時必須滿足以下幾方面的性能要求：(1). 滑爽性能薄膜的內(nèi)外表面應(yīng)當(dāng)具有良好的滑爽性，以確保其在高速自動灌裝機上能夠順利地進(jìn)行。因此，薄膜的內(nèi)外表面摩擦系數(shù)一般要求在0.2-0.4之間，且外/外摩擦系數(shù)>內(nèi)/內(nèi)摩擦系數(shù)。薄膜的滑爽性主要是由原料中和外添加滑爽劑來實現(xiàn)的?；瑒┩ǔＪ怯退狨０坊蚪嫠狨０?，或高分子無機合成物。它與高分子的聚乙烯只是物理混合，不能很好地相容，分子熱運動使其逐漸向表面遷移，聚積成均勻的薄層，能夠顯著地降低薄膜的摩擦系數(shù)，使薄膜具有良好的滑爽效果。但牛奶膜的滑爽劑添加量必須嚴(yán)格控制，在能保證自動灌裝的前提下不能過多，過多的滑爽劑遷移到薄膜表面會影響到薄膜的

7、印刷適性，降低油墨的附著牢度和熱封強度。要根據(jù)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、灌裝要求、外界環(huán)境、內(nèi)容物和保質(zhì)期要求等調(diào)整滑爽劑用量，建議原料PE采用不含滑爽劑的粒子。另外，滑爽劑的種類選擇非常重要，這將影響到奶膜的異味問題。(2). 拉伸性能由于在灌裝過程中塑料薄膜要受到來自自動灌裝機的機械拉力的作用，要求薄膜必須具有足夠的拉伸強度，防止在自動灌裝機拉力作用下變形或被拉斷。在薄膜配方中可選用拉伸強度較好的LLDPE或者HDPE來提升拉伸強度。(3). 熱封性能薄膜自動包裝最擔(dān)心的就是漏封、虛封、粘刀等導(dǎo)致破袋問題，灌裝速度越快熱封要求越高。優(yōu)良的熱封性能應(yīng)包括：高的熱封強度，保證封口在運輸過程中不會破損；高

8、的熱粘強度，保證薄膜在熱切斷灌裝時封口的完好性；寬的熱封溫度范圍，保證因外界因素引起的一定溫度范圍內(nèi)正常封合；良好的封斷性，保證薄膜在熱切斷時，能夠順利切斷無拉絲粘刀現(xiàn)象；一定的封口抗污染性，保證封口在有夾雜物時仍具有一定的熱封強度。在薄膜配方中添加一定比例的LLDPE和MLLDPE對提高熱封性能有較大幫助，但含量過高會影響切斷效果。(4). 表面潤濕張力薄膜的內(nèi)外表面應(yīng)當(dāng)具有良好的滑爽性，以確保其在高速自動灌裝機上能夠順利地進(jìn)行。因此，薄膜的內(nèi)外表面摩擦系數(shù)一般要求在0.2-0.4之間，且外/外摩擦系數(shù)>內(nèi)/內(nèi)摩擦系數(shù)。薄膜的滑爽性主要是由原料中和外添加滑爽劑來實現(xiàn)的。滑爽劑通常是油酸

9、酰胺或芥酸酰胺，或高分子無機合成物。它與高分子的聚乙烯只是物理混合，不能很好地相容，分子熱運動使其逐漸向表面遷移，聚積成均勻的薄層，能夠顯著地降低薄膜的摩擦系數(shù)，使薄膜具有良好的滑爽效果。但牛奶膜的滑爽劑添加量必須嚴(yán)格控制，在能保證自動灌裝的前提下不能過多，過多的滑爽劑遷移到薄膜表面會影響到薄膜的印刷適性，降低油墨的附著牢度和熱封強度。要根據(jù)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、灌裝要求、外界環(huán)境、內(nèi)容物和保質(zhì)期要求等調(diào)整滑爽劑用量，建議原料PE采用不含滑爽劑的粒子。另外，滑爽劑的種類選擇非常重要，這將影響到奶膜的異味問題。(5). 阻隔性能要求包裝材料具有阻氧、阻光、防潮、保香、防異味功能，要根據(jù)不同的內(nèi)容物、保

10、質(zhì)期、生產(chǎn)設(shè)備、貯存條件等選擇阻隔材料。一方面要保證外部環(huán)境中細(xì)菌、塵埃、氣體、光、水份等不能進(jìn)入包裝袋中；另一方面是要求包裝材料本身穩(wěn)定性好，不吸收異味，小分子難遷移；還有是保證牛奶中所含水份、油脂、芳香成分、對產(chǎn)品質(zhì)量必不可少的成分等不向外滲透，從而達(dá)到包裝食品不變質(zhì)的目的。(6). 對油墨性能的要求牛奶包裝膜通常采用表印方式進(jìn)行印刷，除了具有表印油墨的一般技術(shù)要求，如粘結(jié)力，耐磨性和抗刮性，作為液態(tài)奶包裝，則必須能夠耐受巴氏殺菌或雙氧水殺菌以及水煮處理要求，要求油墨還必須具有耐氧化性，抗水性，耐熱和耐冷凍性能，以保障薄膜在生產(chǎn)、流通、運輸、儲存等環(huán)節(jié)中不會發(fā)生油墨脫落、發(fā)花、凝結(jié)等現(xiàn)象。

11、(7). 在高溫下的穩(wěn)定性包裝袋的穩(wěn)定性直接影響到乳品的安全性和衛(wèi)生性。由于包裝材料、配方、結(jié)構(gòu)、加工助劑、生產(chǎn)工藝、環(huán)境條件等的原因，導(dǎo)致包裝袋中活性成分的分解、遷移、吸附甚至與內(nèi)容物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而影響乳品質(zhì)量，如異味，奶香味喪失，分層，組織結(jié)構(gòu)變化等，嚴(yán)重的甚至?xí)鹑梭w副作用；或者是包裝袋在一定溫度水或牛奶中浸泡發(fā)生分層、收縮、脫色、粘連等現(xiàn)象。夏季高溫長時間存放尤其要注意。二、牛奶的包裝現(xiàn)狀牛奶中最常見的是液態(tài)奶，乳品行業(yè)中液態(tài)奶的發(fā)展特別引人注目，并已成為市場較大和增長較快的品種。液態(tài)奶制品包括純鮮奶、超高溫殺菌奶和果味奶等，當(dāng)然液態(tài)奶的發(fā)展是離不開包裝技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新的。1.

12、牛奶的玻璃瓶裝牛奶的玻璃瓶包裝玻璃瓶主要用于巴氏殺菌奶、調(diào)味奶和酸奶包裝。玻璃瓶是傳統(tǒng)的包裝形式，符合環(huán)保要求，能重復(fù)使用，并且成本低。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著人們對環(huán)境保護(hù)和再生資源的高度重視，有些企業(yè)仍用玻璃瓶包裝巴氏殺菌奶，但這種玻璃瓶在保持原有優(yōu)良性能基礎(chǔ)上具有持久的抗菌、抑菌作用，不但增加了耐沖擊強度，而且重量向輕量化方向發(fā)展，造型更趨時尚流行。作為酸奶包裝更具優(yōu)勢。玻璃瓶的密封效果及較其他包裝都要好，該包裝的酸奶口感，風(fēng)味都較其他包裝產(chǎn)品要好得多，是酸奶類產(chǎn)品的最佳包裝。玻璃瓶裝適合裝上新鮮牛奶,由于不含防腐劑,飲用時間不超過72小時,而且容易打碎,所以在生產(chǎn)地附近的市場銷售,其他瓶裝牛

13、奶一般加上適量防腐劑,適合運輸?shù)捷^遠(yuǎn)的市場銷售,保存期較久.同時,玻璃瓶裝牛奶可以在回收循環(huán)使用,比較環(huán)保,相對成本不用加上包裝成本,所以同量包裝的銷售價比其他紙盒包裝的比較便宜.其他包裝的就不能再回收使用,不夠環(huán)保。玻璃瓶，是用沙子、純堿、石灰石做成的。這些材料不可再利用，但是儲量豐富。制造玻璃牛奶瓶需要加熱至超過1482攝氏度（2700華氏度），能耗特別大。另外，玻璃瓶比較重，半加侖牛奶，玻璃瓶的重量就占去了總重的1/3。不過，玻璃瓶可以被重新利用。對玻璃瓶進(jìn)行殺菌、重新灌裝所用到的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于制造塑料瓶、紙盒所耗費的能量。優(yōu)點:優(yōu)良的氣體和液體的阻隔性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性；此外，價格便宜

14、，生產(chǎn)工藝簡單，能多次回收復(fù)用，能夠制成多種多樣的美觀造型等優(yōu)點。幾年來，已研制出高強度輕量玻璃容器。 缺點：包裝材料質(zhì)量大、易破碎的缺點。運輸不方便且運費較高，破損率高，增加了洗瓶和消費成本。2. 牛奶的利樂包裝 “利樂包”最主要的成分是紙板，紙板由原生的長纖維制成，這些纖維有些經(jīng)過漂白有些未經(jīng)過漂白，為了增加紙板的厚度，紙板生產(chǎn)過程中通常添加部分化學(xué)熱磨漿（CTMP)，為了使紙板表面光滑便于印刷，紙板的外面還有一層薄涂層?！袄麡钒庇杉埌?、聚乙烯和鋁箔登六層材料復(fù)合而成。近幾年，以利樂包為代表的高檔牛奶包裝在南方增長迅速；而北方和中西部地區(qū)則以經(jīng)濟(jì)型牛奶包裝為主；因此以塑料袋包裝

15、為代表的低檔包裝占這個地區(qū)整個液態(tài)奶市場的70，但利樂公司生產(chǎn)的無菌枕和無菌塑料袋在北方市場正快速增長，說明高品質(zhì)包裝正日益受到市場歡迎。 目前發(fā)達(dá)國家已普遍采用上述利樂無菌包裝技術(shù)進(jìn)行鮮奶包裝，使得鮮奶的常溫保質(zhì)期可達(dá)45天。該技術(shù)是將優(yōu)質(zhì)鮮奶經(jīng)過高達(dá)135 的超高溫瞬間滅菌，然后在密封無菌條件下，用6層紙鋁塑復(fù)合無菌包裝材料灌裝、封合而成，所有影響牛奶變質(zhì)的病菌、微生物都不會與其接觸，牛奶在不需加入防腐劑情況下能在常溫下保存一個多月。利樂包在保護(hù)功能和滿足情感需求之間找到了很好的平衡點。與塑料瓶、玻璃瓶相比，磚型和枕型的利樂包，容積率相對較大，而且這種包裝形狀更易于裝箱、運輸和存儲。如果從

16、技術(shù)角度來看，利樂包是由紙、鋁、塑組成的六層復(fù)合紙包裝，能夠有效阻隔空氣和光線，而這些正是容易讓牛奶和飲料變質(zhì)的殺手。因此，小小利樂包，讓牛奶和飲料的消費更加方便而安全、而且保質(zhì)期更長，實現(xiàn)了較高的包裝效率。 當(dāng)然，利樂包也完全做到了“樸實有華”。首先，它的形狀簡約而大氣，外層紙片可以根據(jù)不同產(chǎn)品的訴求，方便地印刷不同的設(shè)計，或鮮艷、或清新、或卡通，完全可以因產(chǎn)品而異，因消費者而異。優(yōu)點：常溫貯藏，保質(zhì)期長，隔絕光，外觀印刷便利，材料比較環(huán)保。缺點：抗壓性能差，容易破損，設(shè)備要求較高，成本高，環(huán)境因素考慮。3. 牛奶的復(fù)合塑料的包裝牛奶的復(fù)合塑料包裝現(xiàn)在市場上用無菌復(fù)合塑膜袋包裝的超高溫滅菌奶

17、很多，這種包裝占據(jù)了主要的中低端消費市場，一般有三層黑白膜包裝袋，它的價格低，保質(zhì)期l2個月；也有五層黑白膜包裝袋，價格相對高些，保質(zhì)期達(dá)3個月。具體采用何種材料要根據(jù)銷售地區(qū)的氣候條件和季節(jié)進(jìn)行合理選擇。無菌復(fù)合塑膜袋這種包裝形式潔凈衛(wèi)生，經(jīng)濟(jì)實惠。大部分塑料牛奶瓶是用高密度聚乙烯做成的，比較輕，運輸成本低。半加侖（1.89升）牛奶用到的塑料瓶才4盎司（約113克），占總重量的5%。理論上，塑料瓶是可回收的。簡易牛奶包裝膜，一般為單層膜，它是由各種聚乙烯料添加一定比例的白色母料，經(jīng)吹膜而成。牛奶包裝黑白膜主要是采用三層或多層共擠方式，選用LDPE、LLDPE、EVOH、MLLDPE等樹脂，配

18、合黑、白母料共擠吹制而成的高性能復(fù)合膜。 根據(jù)層數(shù)不同，基本可以分為單層包裝膜、3層共擠包裝膜和5層共擠包裝膜。根據(jù)液態(tài)奶的消毒方式不同，又分為超高溫滅菌包裝、巴氏殺菌包裝和普通殺菌包裝等。簡易牛奶包裝膜，一般為單層膜，它是由各種聚乙烯料添加一定比例的白色母料，經(jīng)吹膜而成。牛奶包裝黑白膜主要是采用三層或多層共擠方式，選用LDPE、LLDPE、EVOH等樹脂，配合黑、白母料共擠吹制而成的高性能復(fù)合膜。優(yōu)點：價格低廉、避光、運輸方便、存儲空間小。缺點：飲用、攜帶不方便、外觀陳舊。三、 牛奶的包裝改進(jìn)通過對市場的調(diào)查和研究，關(guān)于利樂盒型的吸管的放置有些缺陷。吸管長度的限制，導(dǎo)致吸管只能沿對

19、角線方式粘在包裝的正面，帶來的缺陷就是大大影響了包裝的美觀性。我決定摒棄傳統(tǒng)吸管的飲用方式，在利樂包頂部加一個蓋子，如果想喝牛奶的話，即可打開蓋子飲用，如果喝不完，還可以擰緊蓋子，密封牛奶，這種方式會大大減少喝不完的牛奶變質(zhì)的情況的發(fā)生，方便貯藏。對于牛奶的部分玻璃瓶裝。金屬瓶蓋與牛奶長時間接觸，難免發(fā)生瓶蓋內(nèi)部銹蝕的情況，如果發(fā)生這種情況，這就會大大影響牛奶的風(fēng)味及質(zhì)量和企業(yè)效益，導(dǎo)致消費者對該種牛奶的投訴出現(xiàn)為了避免這種情況，我覺得使用塑料的瓶蓋?，F(xiàn)在生產(chǎn)的塑料瓶蓋安全無害，既能跟瓶身緊密扣緊，牛奶不會外漏，也有很強的機械性能，不會在運輸中發(fā)生破損。并且生產(chǎn)成本會提高很多。另外對于透明的玻

20、璃瓶裝，我覺得應(yīng)該在透明的塊玻璃瓶裝外貼上標(biāo)簽。因為紫外線可以穿透玻璃瓶和塑料瓶，破壞牛奶中的維生素A和D以及核黃素，這會破壞牛奶的營養(yǎng)價值。另一方面，貼上標(biāo)簽的牛奶有一種品牌效應(yīng)和宣傳效應(yīng)，現(xiàn)在的企業(yè)都講究品牌，隨著人們生活質(zhì)量的提高，對品牌的關(guān)注會越來越多 。宣傳效應(yīng)做得好也會為產(chǎn)品增加銷量跟知名度。對于牛奶的常溫保存問題。要解決牛奶的常溫保存問題，除了選用阻透性好、隔光性能強的包裝材料外，關(guān)鍵是要減少或避免牛奶在包裝時的二次污染。無菌灌裝技術(shù)的出現(xiàn)解決了這個問題。牛奶經(jīng)過超高溫瞬時滅菌機殺菌消毒后，直接通過管道進(jìn)行無菌灌裝機灌裝，整個過程都是在密封狀態(tài)下進(jìn)行的。無菌灌裝的消毒牛奶用多層復(fù)合材料制成的包裝袋（盒）包裝，這種復(fù)合材料的構(gòu)成PE/PET/AL/PE/紙/PE。用這種包裝材料和自動灌裝機配套使用，在灌裝流水線上完成，能夠減少污染的機會。無菌灌裝的消毒奶在常溫下可以儲存半年到1年。無菌灌裝的優(yōu)點就在于能夠保持飲料食品特有的天然風(fēng)味，達(dá)到了原汁原味，在不使用防腐劑的情況下，能夠讓產(chǎn)品有更好的保鮮度和更長的