耐蒸煮复合膜中残留甲苯迁移规律及其形成机理研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yzqp178
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复合塑料软包装在市场上所占的份额越来越大,其中以食品包装所占比例最大,其安全性不容忽视。耐蒸煮复合膜是一种能够经过高温加热处理的多层复合膜,目前常用的BOPA/CPP复合膜可有效延长食品货架期,蒸煮级流延聚丙烯(CPP)薄膜因具有防潮、热封性、耐热性等特殊特性,常作为耐蒸煮复合膜的内层膜基材。在耐蒸煮复合膜生产过程中,印刷油墨及胶黏剂会夹在复合膜的中间层,其溶剂主要为乙酸乙酯及甲苯,容易产生溶剂残留现象,残留甲苯在一定条件下会向食品中发生迁移。而甲苯是公认的致癌物质,长期食用含甲苯食品,会威胁人的身体健康。因此,研究耐蒸煮复合膜中残留甲苯迁移规律及形成机理,为改善耐蒸煮复合膜的品质及研究包装材料中化学物迁移提供理论依据,具有积极的社会意义和科研价值。本文以耐蒸煮复合膜(BOPA/CPP)为试材,根据实际生产生活情况,研究在不同蒸煮温度、时间和模拟液条件下,复合膜中残留甲苯的迁移规律及复合膜性能的变化;对耐蒸煮复合膜内残留甲苯迁移率及膜性能与蒸煮条件之间进行相关性分析及回归分析,得出可表示蒸煮条件与耐蒸煮复合膜内残留甲苯迁移率及膜性能之间关系的回归方程。通过对比分析处理前后耐蒸煮复合膜内膜(CPP)的红外光谱、DSC及扫描电镜的变化,从微观探究各蒸煮条件对复合膜内部结构的具体影响,结合复合膜性能及残留甲苯迁移率综合分析得出复合膜内残留甲苯的迁移机理。主要研究结论如下:1.在不同处理温度和时间条件下,分析耐蒸煮复合膜(BOPA/CPP)中残留甲苯向三种食品模拟液中的迁移规律,比较处理前后复合膜性能变化。结果如下:(1)耐蒸煮复合膜内残留甲苯的迁移率随温度的升高和时间的延长呈上升趋势,在121℃,30min时迁移基本趋于平衡,甲苯迁移率大小依次为:大豆油>3%乙酸>蒸馏水;(2)高温蒸煮导致食品模拟液处理复合膜的性能发生变化。随温度升高和处理时间的延长,耐蒸煮复合膜的拉伸强度和断裂伸长率均呈下降趋势,水蒸气透过量和气体透过量则呈上升趋势。综合考虑机械强度和阻隔性能,复合膜性能变化大小依次为:大豆油>3%乙酸>蒸馏水;(3)135℃下处理30min后,大豆油处理复合膜的甲苯迁移率最大为93.54±1.77%;其拉伸强度和断裂伸长率分别比对照下降22.16%和16.47%;水蒸气透过量和气体透过量则分别增加166.46%和75.64%。2.在不同处理温度和时间条件下,分析耐蒸煮复合膜(BOPA/CPP)中残留甲苯向三种调味品模拟液中的迁移规律,比较处理前后复合膜性能变化。结果如下:(1)耐蒸煮复合膜内残留甲苯的迁移率随温度的升高和时间的延长呈上升趋势,在121℃、30min时迁移基本趋于平衡,甲苯迁移率大小依次为:5%氯化钠>0.2%谷氨酸钠>10%蔗糖>蒸馏水;(2)高温蒸煮导致调味品模拟液处理复合膜的性能发生变化。随温度升高和处理时间的延长,耐蒸煮复合膜的拉伸强度和断裂伸长率呈下降趋势,水蒸气透过量和气体透过量则呈上升趋势。综合考虑机械强度和阻隔性能,复合膜性能变化的大小依次为:5%氯化钠>0.2%谷氨酸钠>10%蔗糖>蒸馏水;(3)135℃下处理30min后,5%氯化钠处理复合膜的甲苯迁移率最大为49.47±1.46%;其拉伸强度和断裂伸长率分别比对照降低16.58%和16.85%;水蒸气透过量和气体透过量则分别提高152.53%和67.95%。3.对耐蒸煮复合膜内残留甲苯迁移率及膜性能与蒸煮条件之间进行相关性分析及回归分析;将耐蒸煮复合膜的直接接触食品层(CPP单膜),在无模拟液、5%氯化钠溶液、大豆油三种情况下135℃处理30min,并对处理后的CPP单膜和对照膜进行红外光谱、DSC以及扫描电镜对比分析。结果如下:(1)相关性分析表明:耐蒸煮复合膜内残留甲苯的迁移率及膜性能均与蒸煮条件之间存在较好的相关性。耐蒸煮复合膜内残留甲苯迁移率与蒸煮温度呈显著正相关,与蒸煮时间呈极显著负相关,与模拟液种类呈极显著正相关;复合膜机械性能与蒸煮温度、时间及模拟液种类均呈显著负相关;复合膜的阻隔性能与蒸煮温度、时间及模拟液种类均呈显著正相关;(2)回归分析表明:各方程的F值及复相关系数R均达到极显著水平。蒸煮温度、时间及模拟液种类对耐蒸煮复合膜内残留甲苯的迁移率及复合膜性能的影响较大。蒸煮条件对耐蒸煮复合膜品质的影响不容忽视;(3)红外光谱分析结果表明:经高温、蒸馏水和大豆油处理后,膜的部分吸收峰向低波数方向移动,尤其是2925处峰发生明显的红移现象;说明膜的吸收频率变小,导致吸收能量变小,复合膜内分子间的作用力降低;(4)DSC分析结果表明:经高温、蒸馏水及大豆油处理后的膜完全融化温度提高、熔点降低、热焓值也同时降低,表明膜的热稳定性变差,膜内部结晶度降低;(5)扫描电镜分析结果表明:对照膜的断面相对光滑,与对照膜相比,经高温、蒸馏水和大豆油处理后,膜断面凹凸不平、扭曲现象依次逐渐加重。
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