食品和药品包装用复合膜、袋标准及其检测(3)

2018-12-04 16:55

的袋子其开口性也不一样,一般特别小的袋子其开口性要差些。

十二、耐热性

许多复合膜、袋是通过加热的方式进行封合的,因而必须有足够的耐热性以保证包装材料在包装的热合过程中不变形不起皱。油墨(特别是表印产品)不掉色、不变色、涂层不脱落。耐热试验一般用热合试验机,在一定时间、温度和压力下试验,并用目测观察。有一些复合膜、袋还要进行高温灭菌,这时需进行耐蒸煮性能检测。蒸煮根据温度不同又可分为中温121℃蒸煮和高温135℃蒸煮。

耐蒸煮性能检测一般在包装袋内分别装入4%HAc、1%硫化钠(Na2S),5%氯化钠(NaCl)水溶液及精制植物油,然后进行排气封口,在带反压冷却装置的高压灭菌器中经121℃、40min高温加压杀菌,并在压力保持不变的情况下冷却至40以下取出,开袋后逐个检验。

十三、附着力

对于表印的复合膜、袋、管、封口膜,其表面层涂料和油墨的附着力是一个很重要的指标,如果附着力差,在包装、运输、销售和使用过程中,可能会出现油墨或涂层脱落现象。

附着力的测试一般用胶粘带试验法。将试样平放在玻璃板上,表印层或涂料层向上,将胶粘带拉平,平压在试样的表面上均匀贴好,并用大拇指压实,停放约1分钟后以160℃~180℃方向迅速剥离,观察试样的脱落情况。

在附着力的测试中应注意如下几点:

①不同的品种和生产厂家的胶粘带对附着力的测试结果有很大影响。 ②胶粘带的剥离角度对附着力的测试结果有很大影响。 ③胶粘带的剥离速度对附着力的测试结果有一些影响。 ④油墨或涂料层的厚度影响胶粘带试验的结果。

⑤不能认为在胶粘带试验中不脱落的油墨或涂层,其附着力就很好,因为有些表印油墨和涂料中,加了大量的蜡(石蜡或聚四氟乙烯蜡)、硅油或其它防粘材料,使得试验中的胶粘带与油墨层或涂料层不粘(就象不粘锅一样),这时可能油墨层或涂料层的附着力不高,但胶粘带也不能将它们粘脱。因而严格的附着力测试除了观察油墨和涂料是否脱落外,还应留意在测试过程中的剥离力的大小。

在软包装材料中与附着力相似的一个测试手段就是用手搓,观察油墨或涂层是否脱落。影响手搓试验中是否掉色的因素有附着力和油墨或涂层的软硬程度。

十四、跌落试验

跌落试验是考查包装整体(不是单包装材料)的抗冲击性能的一种简单方法,测试时在袋或管内填充实际内容物或约二分之一容量的水,在一定高度由水平方向中和垂直方向由下自落,到光滑坚硬的水平面上(如水泥地面)观察是否破裂。一般来说填充(如水)进行试验时,由于液体能传递压强,因而冲力较大易破裂。不同的产品其跌落性能要求不同,一般的要求如下表。

跌落性能 袋与内装物总质量g < 100 100-400 401-1000

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跌落高度 mm 800 500 300 要 求 无渗漏 不破裂 十五、耐折裂性能

对于铝箔复合材料,其包装产品的成型、充填、热封、杀菌以及运输和销售过程中可能由于进行多次挤压褶皱,其高阻隔层铝箔产生了折裂或针孔从而严重影响产品的阻隔性能。耐折裂性能也叫抗揉搓性能,美国有专门的标准ASTM F392-2004《柔性阻隔材料扭曲耐久性试验方法》,该标准适用于各种柔韧性复合膜、涂层膜等材料的抗揉搓性能试验。可以模拟薄膜在生产、加工、运输等过程中的揉搓、折压损伤等行为。揉搓试验结束后,通过检测试样在试验前后针孔数量的变化或阻隔性能的变化,从而判断材料的抗揉搓性能,为包装设计与实际应用提供量化依据。目前济南兰光机电技术有限公司已有该检测仪器。

十六、卫生性能

①蒸发残渣、高锰酸钾消耗量和重量属含量

在国家标准GB/T5009260-2003《食品包装用聚乙烯、聚笨乙烯、聚丙烯成型品卫生标准的分析方法》中提供了四种不同的浸泡条件,水(60℃保温2h)、4%乙酸(60℃保温2h)、65%乙醇(23℃浸泡2h)、正乙烷(23浸泡2h),此四种溶液分别为模拟包装材料盛装水、酸、醇、油等不同性质的内容物。包装材料进行接触浸泡后对浸泡液进行各项指标检测,在标准中的理化检验指标有蒸发残渣、高锰酸钾消耗量、重金属含量、脱色试验四项,它反映了包装材料中塑料、油墨、粘合剂及其它一些助剂中的物质(很可能是有害的物质)渗透迁移到食品中的情况,检测结果的指标越高,说明渗透迁移到食品中的化学物质就越多,食品被污染得越重,其卫生性能就越差。

国外对于包装物中的成份向包装中的迁移也有明确的规定和相应的试验方法,美国的FDA中170部分的189条对包装材料中组分的迁移试验条件作了说明,迁移试验也规定得相当具体,与国家标准GB/T5009260-2003相似,对于迁移试验中摸拟食品和药品的溶剂分为四种:(1)蒸馏水,摸拟PH≥5.0的非酸性食品。(2)3%乙酸,模拟PH<5.0的酸性食品。(3)正庚烷,模拟油脂类食品。欧洲共同体也采用四种溶液模拟食品进行迁移试验,用蒸馏水模拟一般液体食品,用了30g/L乙酸模拟酸性食品,用橄榄油模拟油脂类食品,用15%乙醇模拟含酒精食品。

样品经各种溶液浸泡后蒸发残渣即表示在不同浸泡条件下的溶出物的量,样品经水(60℃保温2h)浸泡后,测定其高锰酸钾消耗量,表示可溶出有机物质的情况。样品经4%乙酸(20℃±1℃2h)浸泡后的浸泡液的重金属(以铅计)与硫化钠作用,在酸性溶液中形成黄棕色硫化铅与标准比较。即可得出重金属含量。

复合包装材料的残发残渣、高锰酸钾消耗量、重金属含量等的指标一般可按GB9683-1988《复合食品包装卫生标准》,测试方法一般按GB/T5009260-2003《食品包装用聚乙烯、聚笨乙烯、聚丙烯成型品卫生标准的分析方法》的规定进行。但GB/T5009260-2003标准比较简单,具体实际操作中,每个人的理解不同,就可能导致在一些具体实验操作上有所差异,有时实验结果也相差很大。特别是该标准中对于如何浸泡没有明确的说明,只有“以上浸泡液按接触面积每平方厘米加2ml,在容器中则加入浸泡液2/3~4/5容积为准”。许多检测单位由于没有热封设备,都是将复合膜、袋、管和封口盖材样品不经清洗,直接剪碎浸泡。这样有时复合材料中油墨和其它一些物质就会通过剪口被浸出。当外层为纸时整个纸被浸泡在溶液中,特别是在4%的酸溶液中,纸中的许多物质都会被浸出,从而造成检验结果不合格。这种浸泡与复合膜、袋、管和封口盖材的实际使用情况相差甚远。另外,一些复合膜、袋、管在加工过程中为了减少摩擦力,提高袋的开口性能,常常进行喷粉处理,所用的喷粉符合食品和药品的规定,与浸泡中的溶出物是完全两回事,但由于试样在浸泡前未经清洗,因而该物质在检验结果中,也被表现为溶出物。卫生部已意识到上述问题,因而制定了GB/T50092156-2003《食品用包装材料及其制品的浸泡试验方法通则》,该标准对如何浸泡作了较明确详细的规定。规定样品必须预先清洗“样品用自来水冲洗后用餐具洗济剂(GB9985)清洗,再用自来不反复冲洗后,用蒸馏水

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或无离子水冲2-3次,置烘箱中烘干。塑料、橡胶等不宜烘烤的制品应晾干,必要时可用洁净的滤纸将制品表面水分揩吸干净,但纸纤维不得存留器具表面。清洗过的样品应防止灰尘污染,并且清洁的表面也不应再直接用手触摸”。复合膜、袋、管应浸泡内表面(复合膜应先制成适当大小的袋),浸泡液的体积应按每平方厘米2ml计算。

药品包装用复合膜的不挥发物(对应食品包装标准,蒸发残渣)、高锰酸钾消耗量、重金属含量等的检测与食品包装用复合膜相似,但其浸泡的条件相差很大,具体见下表

药品和食品包装用复合膜浸泡的条件的差异 药品包装(不挥发物) 食品包装(蒸发残渣) 70℃水 2h 60℃水 2h 70℃ 65%乙醇 2h 23℃ 65%乙醇 2h 58℃ 正已烷 2h 23℃ 正已烷 2h ─ 23℃ 4%乙酸2h

药品包装用复合膜的重金属含量等的检测使用水的浸泡液,而食品包装用复合膜使用4%乙酸的浸泡液。虽然药品和食品包装用复合膜的卫生指标值相近,但药品包装用复合膜的浸泡温度比食品包装用复合膜高很多,因而药品包装用复合膜的卫生标准比食品包装用复合膜高很多。以正已烷蒸发残渣为例,58℃浸泡要比23℃浸泡高3倍左右。

②二氨基甲苯的检测

GB9683-1998《复合食品包装卫生标准》中具有二氨基甲苯这一指标(≤0.004mg/L),其检测方法按GB/T50092119-2003《复合食品包装袋中二氨基甲苯的测定》,其供试液的制备是将样品袋经清洁后,按2ml/cm2装入蒸馏水,然后将封口后的包装袋,置于预先调至100℃±5℃的烘箱内保温60分钟,取出自然放冷至室温,剪开封口,将水移入干燥的烧杯中备用。其试验原理是,样品中的二氨基甲苯用沸水浸出后,放冷加三氟乙酸酐进行衍生化,然后将衍生物注入气箱色谱仪中,用电子捕获检测器测定,其响应值在一定浓度范围内与二氨基甲苯含量成正比,可定性分析也可定量分析,最低检出浓度为0.002mg/L。试验中浸出的二氨基甲苯是由于复合膜、袋、管和封口盖材中使用了芳香族类聚氨酯粘合剂,芳香族类聚氨酯粘合剂是用芳香族的多异氰酸酯,如甲苯二异氰酸脂(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等为原料制做成的。这些芳香族异氰酸酯单体中的异氰酸根-NCO基团直接与芳香环(苯环)相联,异氰酸根遇水则生成氨基-NH2,同时放出二氧化碳,水解后的胺基直接与芳香环相联叫芳香胺。因而只有复合中使用了芳香族的聚氨酯粘合剂,才会有浸出二氨基甲苯是的可能。70年代中期以前,美国、日本、欧洲的蒸煮食品包装袋都是使用芳香族聚氨酯粘合剂,FDA也对芳香族聚氨酯粘合剂用于食品和药品包装作了一般性批准。但是70年代末,美国国家癌症研究中心发表了一篇文章,说芳香胺是一种中等程度的致癌物质,并提出芳香族聚氨酯粘合剂做的蒸煮袋,装好内容物在121℃以上在一定长时间下蒸煮杀菌时,残留在粘合剂中微量的游离芳香族异氰酸酯,会透过内层材料迁移到食品中去,并水解后生成有致癌作用芳香胺。因而FDA撤回了芳香族聚氨酯粘合剂在蒸煮食品包装中的使用,但仍允许在常温的食品袋中使用。正因为芳香族聚氨酯粘合剂在蒸煮袋上应用潜在的卫生危害性,FDA在80年代初宣布禁止它在超过100℃高温灭菌包装的复合材料中应用,也不允许外国用这类复合材料包装的蒸煮食品在美国市场销售。在日本、欧洲和我国,目前还没有象美国那样禁止芳香族聚氨酯粘合剂在蒸煮袋中使用,而是制定标准,限定迁移水解产物芳香胺(以二氨基甲苯计)的量。从原理上可以看出产生二氨基甲苯必须要有三个条件。第一,粘合剂必须是芳香族的聚氨酯粘合剂。第二,必须要有足够高的温度(100℃以上)。第三,必须有足够的湿度,因为二氨基甲苯是一个水解产物。这三点也可以从GB/T50092119-2003《复合食品包装袋中二氨基甲苯的测定》的试验供试液提取条件与一般浸泡不同(水100℃±5℃60分钟)可以看出。由于GB9683-1988《复合食品包装卫生标准》中包含了较特殊的蒸煮袋这一产品,因而有二氨基甲苯这一指标。对于药品包装用复合膜、袋、管和

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封口膜,一般很少在100℃以上条件下使用,因而一般不需要检测二氨基甲苯的量,同时二氨基甲苯的检测也相当复杂,指标很低,已接近试验方法的检测灵敏度。

③微生物数

药品作为一种特殊商品,其使用者常常是弱质群体,因而其卫生性能比食品要求更高。对其它包装材料中的微生物必须进行控制,这也是药品包装材料与食品包装材料的最大差别之一。对于包装不同的药品其微生物的检验指标不一样,一般药品包装用复合膜、袋、管和封口

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膜细菌总数应小于1000个/100cm,霉菌总数应小于100个/100cm,大肠杆菌不得检出;对于外用药包装材料,细菌总数应小于100个/100 cm2,霉菌总数应小于100个/100 cm2,金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌,不得检出;对于肛门栓剂和阴道栓剂用包装材料,细菌总数应小于100个/100 cm2,霉菌总数应小于10个/100cm2,金黄色葡萄球菌和铀铜假单胞菌不得检出。因为一般复合膜、袋、管和封口膜100 cm2约为1g,因而微生物限度可参照《中华人民共和国药

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典》中药的微生物指标,将单位由“个/g”换为“个/100 cm”即可。

微生物数检测的供试液一般是这样制备的,用开孔面积为20 cm2的消毒过的全属模板压在试样的内表面上,将无菌棉签用无菌生理水稍沾理,在板孔范围内擦抹5次,换1支棉签再擦抹5次,每个位置用2支棉签共擦抹10次,共擦抹5个20 cm2的位置。每支棉签抹完后立即剪断(或烧断),投入盛有30ml(无菌生理水的三角烧瓶(或大试管)中。全部棉签投入瓶中后,将瓶迅速摇晃1min,静置10min后即得供试液。微生物数的试验方法按卫生部《中华人民共和国药典》的有关规定进行。

④异常毒性

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作为药品包装用材料必须无异常毒性,其试验方法是取总面积(为一般面积乘以2)1000cm的试样剪成约3 cm33 cm的小块,放入干净的容器中加入除去热源的生理盐水50ml,在60℃温度下浸泡2h,然后取出试样。将浸泡液置于高灭菌器内121℃温度下灭菌30min,取出放冷后即得供试液,然后按《中华人民共和国药典》中有关异常毒性试验的规定进行试验,静脉注射法给药。

在异常毒性试验中,一般不对试样进行预先清洗除理,这样既符合实际使用情况,也可以防止包装材料中夹杂有异物引起异常毒性。

十七、撕裂力

复合膜试样在受拉伸的过程中,最薄弱之处必然是直角口处,如果逐渐增大负荷,断裂必须从直角开始,沿与负荷垂直的方向逐步断裂,直至试样撕裂为止,撕裂性能测试方法有直角撕裂、裤形撕裂法和缺口撕裂3种,它们是 QB/T1130-1991《塑料直角撕裂性能试验方法》、GB-T16578-1996《塑料薄膜和薄片 撕裂性能试验方法 裤形撕裂法》和GB/T 11999-1989《塑料薄膜和薄片耐撕裂性试验方法 埃莱门多夫法》。

十八、抗冲击性能试验

抗冲击性能试验,一般有自由落镖法和抗摆锤冲击试验两种。

自由落镖法的原理是当落镖从薄膜冲击试验机上以一定高度下落时,以一定的动能冲击试样,落镖质量越大,下落高度越高,动能就越大,冲击能量也越大。因而可用一定高度下(一般有0.66m和1.5m两种标准高度)使试样破损时的落镖质量来衡量复合膜的抗冲击能力的大小。自由落镖法对应的国家标准为GB/T9639-1988《塑料薄膜和薄片抗冲击性能的测定》。

抗摆锤冲击试验的原理是使摆锤式薄膜冲击试验机的半球形冲头在一定的速度下冲击并穿过复合膜,测量冲头所消耗的能量,以此能量评价复合膜的抗摆锤冲击性能。抗摆锤冲击对应的国家标准为GB/T8809-1988《塑料薄膜抗摆锤冲击试验方法》。

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十九、抗针刺强度

抗针刺强度是包装材料的重要性质。若包装材料的抗针刺强度很低。则在包装、运输、销售过程中很容被外界物压伤,或当包装固体颗粒和其它有棱角的物品时被包装物刺穿。抗针刺强度有时也叫抗刺穿强度。其测试原理是用一定直径(一般为1mm)的穿刺针,以一定速度刺向复合材料,测量其刺穿复合材料所需的力。目前我国还没有抗针刺强度的国家标准。

二十、耐油脂性

包装材料的耐油脂性,一般有油脂透过性和耐油性两类指标。油脂透过性也叫透油性,是用来评价隔油性的包装材料的阻油性能,其试验原理是将一定方法折叠或未经折叠的包装材料的一面与棉布垫中的油相接触,测定在一定温度下油透过材料所需的时间。试验中的油可选用动物油、矿物油、植物油和其他油类,也可以用实际用油以模拟实际使用条件。确定使用的油类是为了不同试验结果具有可比性,因为不同的油其试验结果会有较大差异。透油性试验可按国家标准GB/T6929-1997《包装材料试验方法 透油性》。

耐油性是与透油性完全不同的两个概念。它是表示在一定条件下,包装材料在油制品的作用产生了溶胀和使包装材料的机械强度降低的程度。一般是将试样浸入一定温度的油中(常用20℃的棉籽油或橄榄油),浸泡一定时间(一般是48小时)后,测量拉伸强度和断裂伸长率在浸泡前后的变化或测量包装材料浸泡前后的溶胀吸收油量来评价其耐油性。

二十一、透光率和雾度

透光率和雾度是透明薄膜的两项十分重要的指标。透光率是指透过薄膜的光通量与入射的光通量之比的百分数。雾度(浊度)是指不清晰的程度,是材料因为光散射造成的云雾状或混浊的外观,以透过薄膜后散射(偏离入射角2.5°以上)光通量与透过薄膜的光通量之比的百分数表示。透光率和雾度的检测有国家标准GB2410-1989《透明塑料透光率和雾度的试验方法》。一般来说,透光率越高,雾度越低,但不完全如此,如毛玻璃的透光率很高,但雾度也很高。

二十二、光泽度

塑料的光泽度一般是指镜面光泽度,表示塑料表面的光泽。镜面光泽度是在规定的入射角下,试样的镜面反射率与同一条件下基准面的镜面反射率之比。用百分数表示,可以省略百分号,以光泽单位表示。塑料光泽度的检测有国家标准GB8807-1988《塑料镜面光泽试验方法》,该标准规定了用20°角45°角和60°角测量塑料光泽度的三种方法。其中20°角用于高光泽塑料,45°角用于低光泽塑料,60°角用于中光泽塑料。对于镜面光泽度的比较,仅应用于采用同一方法的同种类型的塑料。

二十三、表面电阻率

复合膜在使用过程中,由于摩擦等原因往往产生静电对包装干粉类物品和生产安全不利。考察包装材料是否容易产生静电的最主要指标就是表面电阻率。表面电阻率是指平行于材料表面上电流方向的电压梯度与表面单位宽度上的电流之比。表面电阻率的检测有国家标准GB/T1410《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》。

二十四、相容性试验

对于包装材料来说,包装材料与包装物以及包装成品与环境条件,运输条件等之间的相互作用是很复杂的,包装材料是否适应于被包装物,这就是包装材料的相容性问题,由于被包装物范围很广,而且其性质差异也很大,作为标准一般很难提供相应的相容性技术标准,因而对于包装材料的使用厂家在使用之前需要做相容性实验。

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包装材料与被包装物的相互作用一般分为三大类.一类也是影响最大的一类,包装材料中的物质迁移到了包装物中,使被包装物受到了污染,从而影响了被包装物的品质和卫生性能。属于这一类的有前面所述中的溶剂残留量、蒸发残渣(分别用水,4%乙酸、65%乙醇、正乙烷来模拟包装材料与水、酸、醇、油接触时的相容性)、高锰酸钾消耗量、重金属含量、二氨基甲苯含量等。第二类是由于包装材料的阻隔性能不够,环境中的物质透过包装材料迁移到被包装物中或被包装物中的组分透过包装材料迁移到外界使被包装物的有效成份(如芳香)降低。前面所述是氧气透过率、水蒸气透过率和透油性就属于这一类。第三类是被包装物中的组分渗透进入了包装材料中,引起包装材料的性质发生了改变,破坏了包装材料的结构或腐蚀了包装材料。如包装物中的一些物质迁移到粘合剂层破坏了粘合剂的结构,降低了粘合强度,或包装物中的一些腐蚀性物质迁移到了铝箔或镀铝层引起箔或镀铝层腐蚀。

对于包装材料一般性的相容性试验标准有国家标准 GB/T16265-1996《包装材料试验方法2相容性》和行业标准YBB00142002《药品包装材料与药品相溶性试验指导试验指导原则》。

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