PET瓶二氧化碳流失率因素分析.pdf

2013年第卷第期169饮料工业摘要：PET 瓶装碳酸饮料（汽水）的二氧化碳流失率受环境温度、储存期、容器比表面积等因素的影响，温度越高、储存期越长、比表面积越大，则二氧化碳流失率越高。关键词：PET 瓶；二氧化碳；流失率Analysis on Factors Affecting Loss Rate of Carbon Dioxide from PET BottlesSHANG Xiu-jie，HE Bin，JIANG Ming-hong，ZHANG Ming，WU Guang-hong（Qingdao Laoshan Mineral Water Co.，Ltd.,Qingdao 266071Shandong，China）Abstract：The factors affecting the loss rate of carbon dioxide（CO2）from PET bottles of carbonated beverages（soda water）include ambient temperature,storage period,specific area of container，etc.The loss rate of CO2increases with these 3factors.Key Words：PET Bottle；Carbon Dioxide（CO2）；Loss Rate中图分类号：TS206.4文献标识码：B文章编号：1007-7871（2013）09-0007-02 收稿日期 2013-03-25 作者简介 尚修杰（1983-），男，初级工程师，研究方向为化学分析。E-mail： 通讯作者 吴光虹（1978-），男，初级工程师，研究方向为饮料开发。E-mail：P E T瓶二氧化碳流失率因素分析尚修杰，何斌，姜明洪，张明，吴光虹（青岛崂山矿泉水有限公司，山东青岛266071）PET 是聚对苯二甲酸乙二醇酯的缩写，PET 饮料瓶具有无毒无味、透明性好、耐压强度好、化学性质稳定、安全环保、易塑造型、可回收利用、自身质量轻、价格低等特点。它既解决了玻璃瓶的瓶型设计、安全、运输等问题，还避免了金属瓶的形状设计、不透明等问题。因此，PET 瓶在饮料行业广泛应用，PET 消费量正以年 10%以上的速度增长1。但 PET 瓶的阻隔性相对较差，在使用过程中会出现气体的渗透。PET 瓶装碳酸饮料中的二氧化碳会在储存期内透过瓶壁逐渐渗透流失，对内容物的风味和口感造成持续的影响，并直接决定了碳酸饮料的货架期与保质期。目前，二氧化碳渗透流失率的检测方法有：（1）Zahm-Nagle 检测方法，刺穿瓶子测量瓶内压力、温度，对照二氧化碳气容量容积倍数表得到相应倍数；（2）Carbo QC 检测方法，将液体移到计量器中进行测量；（3）傅里叶变换红外光谱检测方法，基于傅里叶红外吸收光谱，红外线光束透过瓶子，仪器检测被瓶内的二氧化碳吸收的红外能量 值，确 定 瓶 内 二 氧 化 碳 浓 度；（4）MOCONPermatran-C10 型检测方法，使用红外吸收光谱原理，对测试样瓶中渗透出来到一个密闭容器里的二氧化碳数量进行直接测量2。图 1PET 材料电镜照片Fig.1 Electron micrograph of PET materialPET 瓶二氧化碳气体流失作用机理：图 1 是放大 10 万倍的 PET 材料电镜照片，显示 PET 材料呈不规则网状结构。在 PET 瓶内外存在一定气压差试验报告与理论研究72013年第卷第期169饮料工业时，在压差的作用下，二氧化碳气体透过 PET 材料可缓慢渗漏出 PET 瓶，从而造成瓶内二氧化碳气体的不断流失。本文采用 GB/T 10792-2008 中的常规检验法检测二氧化碳气容量4，并使用单因素分析方式对环境温度、储存期、容表比等影响 PET 瓶二氧化碳流失的因素进行检测与分析。1材料与方法1.1材料与试剂PET 瓶青岛龙德利塑料厂；塑料防盗盖上海紫日包装有限公司；二氧化碳山东沂源亿盛化工有限公司。1.2仪器与设备DBS-75 型混合机、RCGF 型冲灌封三联机合肥中辰轻工机械有限公司；KZJ-7001 二氧化碳压力测量仪肇庆市科之杰仪器有限公司；温度计河北武强滏阳仪表厂。1.3检测方法1.3.1检测标准：GB/T 10792-2008 碳酸饮料（汽水）中6.2.1.1规定的方法。1.3.2样品制备按照碳酸饮料标准生产工艺，以纯净水和二氧化碳制备并灌装流失率检测用汽水样品。1.3.3检测周期灌装后立即检测二氧化碳容积倍数，然后每月检测，共检测 13 个月。2结果与分析2.1存储环境温度对二氧化碳流失率的影响2 0 1 0 2 2 52 01 51 050二氧化碳流失率（%）123时间（月）图 2温度对二氧化碳流失率的影响Fig.2 Influence of the temperature on the carbon dioxide loss rate以 500mL PET 瓶装汽水为例，由图 2 可见，储存环境温度越高，流失率越高，二氧化碳流失速度越快。2.2存储时间对二氧化碳流失率的影响二氧化碳流失率（%）6 05 04 03 02 01 00123456789 1 0 1 1 1 2测量月份2 8.0 53.1 96.4 51 0.2 91 2.4 72 1.4 83 7.7 44 5.6 94 1.0 54 4.7 74 7.0 34 8.3 1图 3二氧化碳流失趋势Fig.3 Trend of carbon dioxide loss rate以 500mL PET 瓶装汽水为例，由图 3 可见，随着储存期的延长，二氧化碳气体流失率逐渐增长。储存期前 6 个月，二氧化碳流失速度较快；储存 6 个月以后，随着二氧化碳的逐渐流失，瓶内外压差减小，流失速度逐渐减弱。在储存期 12个月时，二氧化碳流失率达 48.31%。根据长期监测结果，在储存期 23-25 个月时，瓶内外压差接近一致，二氧化碳流失几乎停止。2.3比表面积对二氧化碳流失率的影响4 03 53 02 52 01 51 050123456月份二氧化碳气体流失率（%）菖菖菖菖菖菖菖3 3 0 可乐5 0 0 可乐1 2 5 0 可乐2 5 0 0 可乐图 4比表面积对二氧化碳流失率的影响Fig.4 Influence of the specific surface area on the carbon dioxide lossrate由图 4 可见，以 330、500、1250、2500mL 汽水的二氧化碳流失率进行对比，体积越大、比表面积越小，即比表面积：330mL500mL1250mL2500mL。相同条件下二氧化碳流失率亦随比表面积的增大而增大，即二氧化碳流失率大小顺序为：330mL500mL1250mL2500mL。3结论综上所述，PET 瓶装碳酸饮料（汽水）的二氧化碳流失率受环境温度、储存期、容器（下转第13页）试验报告与理论研究82013年第卷第期169饮料工业（上接第 8 页）比表面积等因素的影响。温度越高、储存期越长、比表面积越大，则二氧化碳流失率越高。故 PET 瓶装碳酸饮料（汽水）生产企业应通过控制环境温度、减少库存及减少容器比表面积等措施，来降低二氧化碳流失率，提高保质期内的产品质量。参考文献1 刘春凤，李永仙，郑飞云，等.高气体阻隔性 PET 瓶装与玻璃瓶装啤酒质量的比较J.啤酒科技，2009，08：10-12.2 左晓峰.碳酸饮料瓶的二氧化碳流失率的最新检测方法J.检测与分析，2009，12（12）：35-37.3 刘文涛，田兴友，郑瑾，等.PET 阻隔气体性能的改进J.包装工程，2006，27（4）：43-44.2.4稳定剂和均质压力对糯玉米饮料稳定性影响表 4稳定剂和均质压力对糯玉米饮料黏度和悬浮稳定性的影响（方差分析）Table 4 Effects of homogenization pressures and stabilizing treatmentson viscosity and suspension stability of glutinous corn beverage变异来源F 值自由度/（DF）黏度/（cps）悬浮稳定性稳定剂（S）299999.99*5404.03*均质压力（H）199999.99*1043.49*稳定剂均质压力（SH）250768.06*4842.50*误差10注：显著水平：*P0.01，*P0.05由表 4 可知，糯玉米饮料的黏度受稳定剂和均质压力的影响是极显著的（P0.01）；稳定剂和均质压力的交互作用对糯玉米饮料的黏度和悬浮稳定性的影响是极显著的（P0.01）。黏度：在同一均质压力下，饮料的黏度随着稳定乳化剂添加量的增加而增大；相同的稳定剂处理，随着均质压力的增大，饮料的黏度降低（见表 3）。其中在40MPa 下，添加 0.15%海藻酸钠+0.1%魔芋胶时，糯玉米饮料的黏度最小，糯玉米饮料的稳定性最好。悬浮稳定性：在相同的稳定剂处理，添加0.15%海藻酸钠+0.1%魔芋胶和 0.15%海藻酸钠+0.1%魔芋胶+0.1%单甘酯，饮料的悬浮稳定性随着均质压力的增大而增加；添加 0.15%海藻酸钠+0.1%魔芋胶+0.2%单甘酯，饮料的悬浮稳定性随着均质压力的增大而下降（见表 3）。其中在 40MPa时，添加 0.15%海藻酸钠+0.1%魔芋胶，糯玉米饮料的稳定性最好。3结论综合考虑糯玉米饮料的黏度和悬浮稳定性，本试验确定了糯玉米饮料稳定的最佳条件为：稳定剂添加量为 0.15%海藻酸钠+0.1%魔芋胶，pH 为5.5，均质压力 40MPa，均质温度为 65，杀菌温度为 90，杀菌时间 30min。按照此工艺参数制作出来的糯玉米饮料稳定性效果最佳，可保持糯玉米饮料体系均一，无沉淀、无分层现象。参考文献1 贾巍，邓雨艳，曾凡坤，等.糯玉米饮料工艺及配方研究J.试验报告与理论研究，2007，5（10）：18-20.2 岳春.玉米饮料稳定性的探讨J.食品科学，2007，28（4）368-370.3 聂幼华.高淀粉植物饮料的稳定性研究J.饮料开发：1997（2）：9-11.4 岳春，宋兴华，李津，等.焙烤型玉米汁饮料的研究J.饮料工业，2005，5（8）：20-24.5 陈兴才，倪莉，林刚，等.玉米乳的加工工艺优化设计J.福州大学学报（自然科学版），1997，25（4）：115-118.6 吴文龙，杨志娟.玉米汁饮料的加工工艺J.食品工业科技，2001，22（4）：72.7 曾顺德，赵国华，张超，等.糯玉米饮料专用稳定剂配方筛选J.食品工业科技，2012，1（33）：321-325.8 HINDS M J，BEUCHAT L R，CHINNAN M S.Effects of homogenization pressure and stabilizers on some physical characteristics of abeverage prepared from partially defatted，roasted peanuts J.PlantFoods for Human Nutrition.1997，50：269-277.9 程静，李述刚，侯旭杰，等.巴旦杏含乳饮料的稳定性研究J.塔里木大学学报，2007，19（2）：17-21.10 孙祖莉，郭明思，刘玉田，等.糯玉米红枣莲子仿乳饮料及其稳定性J.食品工业，2006（2）：23-25.11 赵思明.食品科学与工程中的计算机应用M.北京：化学工业出版社，2005.试验报告与理论研究13